CS252411B1 - Transformátor pro šestipulsní měnič v uzlovém zapojení - Google Patents

Abstract

Transformátor řeší problém dosažení 120° úhlu vedení proudu ventily šestipůlsního uzlového měniče bez mezifázového transformátoru a snížení obsahu vyšších harmonických v odebíraném sítovém proudu. Cíle se dosahuje tak, že mezi spojkami, magnetického obyodu transformátoru je umístěno alespoň jedno pomocné jádro, B výhodou přerušené vzduchovými mezerami. . Primární vinutí šestipulsního uzlového měniče je přitom zapojeno do třífázové hvězdy s nevyvedeným střede®. Transformátor je vhodný pro nízkonapětovó měniče Btředního a velkého proudu, jako jsou zdroje pro galvanotechniku a stejnosměrné zdroje pro odporové svařování a přímý ohřev průchodem proudu.

Description

Vynález se týká transformátoru pro šestipulsní měnič v uzlovém zapojení, u něhož se řeší dosažení 120° úhlu vedení proudu ventily bez dalšího mezifázového transformátoru·

Pro nízkonapěťové měniče středního a velkého proudu, jako jsou např. zdroje pro galvanotechniku a stejnosměrné zdroje pro odporové svařování, ee nejčastěji užívá šestipulsní uzlové zapojení s mezifázovým transformátorem, jehož výhodou oproti šestipulsnímu můstkovému zapojení je při stejném proudovém využití ventilů a stejné, výkonové ztrátě na ventilech dvojnásobný výstupní proud měniče. Podmínkou dobrého využití napájecího transformátoru a ventilů je 120° úhel vedení proudu větvemi měniče, který však u šestipulsního uzlového zapojení vyžaduje další mezifázový transformátor, vřazený mezi středy trojfázových hvězd dílčích trojpulsních měničů kvůli vyrovnání rozdílů okamžitých hodnot jejich napětí. U fázově řízeného měniče dimenzovaného pro trvalý chod i s výstupním napětím blízkým nule hmotnost a. ztráta mezifázového transformátoru dosahují až 20 % hmotnosti a ztráty vlastního napájecího transformátoru. Také z konstrukčního hlediska je realizace mezifázového transformátoru a jeho propojení^» napájecím transformátorem obtížné, neboť se obvykle jedná o proudy řádu jednotek až desítek kA. Je sice známo zapojení šestipulsního uzlového měniče bez mezifázového transformátoru, sestávající ze tří oddělených jednofázových transformátorů β primárními vinutími zapojenými do třífázové hvězdy s nevyvedeným středem, má však nevýhodu v tom, že celková hmotnost, rozměry a ztráta tří jednofázových transformátorů jsou vždy větší než u odpovídajícího transformátoru třífázového. Další nevýhodou tohoto řešení je přesycování jader jednofázových transformátorů už při malé nesymetrii proudů protilehlých větví měniče. Přitom toto přesycování nelze dost dobře omezit vytvoře252411

- 2 ním vzduchové mezery v jádře tak jako u mezifázového transformátoru, protože by tím současně nepříznivě vzrostl magnetizační proud odebíraný ze sítě.

Tyto nedostatky odstraňuje převážnou měrou transformátor pro šestipulsní měnič v uzlovém zapojení podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi spojkami magnetického obvodu transfokátoru je umístěno alespoň jedno pomocné jádro. Přitom jsou primární vinutí spojeha do třífázové hvězdy β nevyvedeným středem a sekundární vinutí do Sestifázové hvězdy se středem tvořícím jeden pol měniče a vrcholy připojenými ke stejnojmenným elektrodám šestice ventilů měniče. Pomocná jádra mohou být přerušena alespoň jednou vzduchovou'mezerou.

Umístěním pomocných jader mezi spojky magnetického obvodu transformátoru se dosáhne u šestipulsního měniče v uzlovém zapojení úhlu vedení proudu ventily 120° i bez mezifázového transformátoru. Tím že odpadne mezifázový transformátor a při velkých proudech obtížně realizovatelné propoje, stává se měnič kompaktnějším, prostorově výhodněji řešitelným, z čehož pak plynou úspory nejenom na objemu, ale i na hmotnosti, ztátách a pracnosti. Přitom průřez pomocných jader může^ být pouze zlomkem průřezu hlavních jader magnetického obvodu napájecího transformátoru. Výhodou je také, zvláště v oblasti vysokých proudů, zjednodušení sekundárních vinutí, u nichž nemusí být tak jako u měniče s mezifázovým transformátorem samostatně vyváděn každý začátek a konec. Přerušením pomocných jader vzduchovými mezerami se omezí citlivost na nesymetrii proudů protilehlých větví měniče, aniž by to mělo výraznější vliv na velikost ze sítě odebíraného magnetizačního proudu transformátoru. Současně se sníží, velikosti jednotlivých harmonických sílového proudu na zlomek hodnoty, odebírané běžnými šeetipuleními měniči, a to za cenu jen nepatrného zvýšení efektivních hodnot proudů.

Na připojených výkresech je v obr. 1 znázorněn příklad transformátoru podle vynálezu, na obr. 2 fázorový diagram funkce transformátoru, na obr. 3 průběh primárního napětí transformátoru a na obr. 4 jsou průběhy dalších důležitých veličin v obvodech měniče s tímto transformátorem.

Magnetický obvod χ transformátoru /obr. 1/ je tvořen jádry X a spojkami 2. Mezi spojkami 2, jsou dále umístěna pomocné

-³ “ jádra £, přeruěaná případně vzduchovými mezerami Q. Primární vinutí 6 je spojeno do třífázová hvězdy s nevyvedeným středem, sekundární vinutí χ do ěestifázové' hvězdy s vrcholy připojenými příkladně k anodám Šestice ventilů 8 měniče.

Transformátor pracuje následovně: Při 120° úhlu vedení se na výsledném proudu podílí v každém okamžiku jeden ventil

1. trojpulsní skupiny /V1, V3,V5/ a pořadím sousední ventil 2· trojpulsní skupiny /V2, V4, V6/. Napětí napájející současně vedoucí a tedy v daném okamžiku dočasně paralelní ventily jsou · shodné díky postupnému pohybu volného uzlu transformátoru /obr.2/ z bodu NI do N2, z N2 do N3, z N3 opět do N1 atd., vždy při zapálení následujícího z ventilů, přičemž body N1, N2 a N3 leží ve středech stran trojúhelníka sdružených napětí. Pázorový diagram na obr. 2 postihuje průběh napětí primárního vinutí jádra A. Napětí u^ při komutacích postupně mění hodnotu z u^ na Ug , z Ug na u^ a z opět na Uj . Při sinusovém zápisu odpovídá okamžitým hodnotám napětí průmět fázorů do imaginární osy.

Ke komutaci napětí u_A z fázoru Uj na fázor Ug může dojít nejdříve v okamžiku, kdy jsou jejich imaginární složky shodné. Zakreslené fázory . VjZŽOZ , U₃/1 ?0° ,

Vj/150° , odpovídají komutacím napětí , Ug a během kladné půlvlny fázového napětí Ujj při řídicím úhlu « =0°. Takto by komutoval neřízený usměrňovač, zatímco řízený komutuje se zpožděním rovným řídicímu úhlu X , takže primární napětí má např. pro λ - 30° průběh z obr. 3. Pohybem volného uzlu transformátoru vzniká nulové napětí u_N /obr. 2/ mezi tímto uzlem a středem soustavy napájecích napětí, postupnou komutací z fá- j zorů U_N1 na U_N2 , na a opět na ^UN,· ^S. existencí nulového napětí u_N /obr. 4/ je svázán nulový magnetický tok a jemu odpovídající nulový magnetizační proud i^ . Jeho mezivrcholová hodnota 2v je dána velikostí vzduchových mezer Q pomocných jader /obr. 1/. Superpozicí nulového magnetizačního proudu i_N 8 obdélníkovými průběhy, jaké by v měniči existovaly při nekonečné vodivosti nulových cest magnetického .toku pak vznikají průběhy proudu ventily iy^ až iyg /obr. 4/ a sítového proudu /zakreslen i_A/. V obr. 4 jeou uvedeny průběhy pro přibližně obdélníkové napětí u_N , které nastávají ^rzhruba v oblasti řídicího úhlu ¢( = 45° až 135°, kdy odpovídající nulový magnetizační ‘252.411 proud ijj má průběh přibližně trojúhelníkový. V Oblastech * = 0° až 45°, případně 135° až. 180° má nulové napětí přibližně trojúhelníkový průběh a nulový magnetizační proud průběh skládající se z parabolických úseků.

Transformátor pro šestipulsní měnič v uzlovém zapojení podle vynálezu je vhodný pro všechny nízkonapěťové měniče středního a velkého proudu. Měnič může být řízen na sekundární straně transformátoru, jak je znázorněno v konkrétním příkladě na obr. 1, ale i na straně primární. V tom případě je zvláště vhodný pro odporové svařovací stroje.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Transformátor pro šestipulsní měnič v uzlovém zapojení, jehož primární vinutí jsou spojena do třífázové hvězdy s nevyvedeným středem a sekundární vinutí do šestifázové hvězdy se středem tvořícím jeden pól měniče a s vrcholy při pojenými ke stejnojmenným elektrodám šestice ventilů měniče vyznačený tím, že mezi spojkami /2/ magnetického obvodu /1/ transformátoru je umístěno alespoň jedno pomocné jádro /4/·
2. 2. Transformátor podle bodu 1, vyznačený tím, že každé z pomocných jader /4/ je přerušeno alespoň jednou vzduchovou mezerou /5/.