RU122213U1

RU122213U1 - AUTO TRANSFORMER-RECTIFIER DEVICE

Info

Publication number: RU122213U1
Application number: RU2012125837/07U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Сергеевич Мыцык; Мьинт Тхейн Пью
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2012-11-20

Abstract

Автотрансформаторно-выпрямительное устройство с пульсностью выпрямленного напряжения m1Э=18, содержащее трехфазный автотрансформатор с тремя основными фазными обмотками, соединенными по схеме «звезда», каждая из этих обмоток выполнена, по крайней мере, с одним промежуточным отводом, делящим ее на разные части, и с двумя дополнительными обмотками в каждой фазе, которые при соответствующем соединении с основными обмотками образуют вместе с ними девять выходных выводов автотрансформатора с девятифазной системой напряжений на них, а также выпрямительный узел по мостовой схеме на диодах, своими девятью входами подключенный к соответствующим девяти выходным выводам автотрансформатора, отличающееся тем, что снабжено двумя трехфазными трансфильтрами, каждый из которых выполнен в виде трехстержневого магнитопровода с одной фазной обмоткой на каждом стержне магнитопровода, выпрямительный узел выполнен в виде трех выпрямительных мостов на шести диодах, одноименные по полярности выходные выводы постоянного тока каждого из этих мостов подключены к одноименному по полярности концу одной из трех фазных обмоток одного трансфильтра, другие концы этих обмоток объединены и образуют первый выходной вывод автотрансформаторно-выпрямительного устройства, вторые одноименные по полярности выходные выводы каждого из выпрямительных мостов подключены к одноименным по полярности концам соответственно одной из трех фазных обмоток другого трехфазного трансфильтра, другие концы которых образуют второй выходной вывод автотрансформаторно-выпрямительного устройства, три входных вывода каждого из трех мостов подключены Autotransformer-rectifier device with rectified voltage pulsation m1E = 18, containing a three-phase autotransformer with three main phase windings connected in a "star" scheme, each of these windings is made with at least one intermediate tap, dividing it into different parts, and with two additional windings in each phase, which, when properly connected to the main windings, form together with them nine output terminals of the autotransformer with a nine-phase voltage system on them, as well as a rectifier unit in a bridge circuit on diodes, with its nine inputs connected to the corresponding nine output terminals of the autotransformer , characterized in that it is equipped with two three-phase transfilters, each of which is made in the form of a three-rod magnetic circuit with one phase winding on each core of the magnetic circuit, the rectifier unit is made in the form of three rectifier bridges on six diodes, the output terminals of the same polarity are DC current of each of these bridges are connected to the end of one of the three phase windings of one transfilter with the same polarity, the other ends of these windings are combined and form the first output terminal of the autotransformer-rectifier device, the second output terminals of the same polarity of each of the rectifier bridges are connected to the same polarity the ends, respectively, of one of the three phase windings of another three-phase transfilter, the other ends of which form the second output terminal of the autotransformer-rectifier device, three input terminals of each of the three bridges are connected

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к силовой преобразовательной технике и может быть использовано в тех случаях, когда к выпрямительному устройству предъявляются повышенные требования: а) по электромагнитной и электроэнергетической совместимости по его входу и выходу (без дополнительного использования пассивных или активных средств для их реализации); б) и по минимизации массогабаритных показателей. Такой перечень требований характерен, например, для авиационной электротехники.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to power converting equipment and can be used in cases where the rectifier device is subject to increased requirements: a) for electromagnetic and electrical compatibility at its input and output (without additional use of passive or active means for their implementation); b) and to minimize weight and size indicators. Such a list of requirements is characteristic, for example, for aviation electrical engineering.

Известно автотрансформаторно-выпрямительное устройство, представленное в патенте США №5455759 на фиг.1 (опубл. 03.10.1995 г., МКИ⁶: Н02М 7/00, Н02М 7/06.). Оно содержит трехфазный автотрансформатор с трехфазными основными и дополнительными обмотками, а также выпрямительный узел на 18 диодах, собранный по мостовой схеме и своими входами подключенный к соответствующим обмоткам автотрансформатора. На выходе автотрансформаторно-выпрямительного устройства получают 18 пульсное выпрямленное напряжение. Габаритная мощность автотрансформатора и выпрямительного узла, равная:Known autotransformer-rectifier device presented in US patent No. 5455759 in figure 1 (publ. 03.10.1995, MKI ⁶ : N02M 7/00, N02M 7/06.). It contains a three-phase autotransformer with three-phase main and additional windings, as well as a rectifier unit with 18 diodes, assembled according to the bridge circuit and connected to the corresponding windings of the autotransformer with its inputs. At the output of the autotransformer-rectifier device receive 18 pulse rectified voltage. The overall power of the autotransformer and the rectifier unit is equal to:

Р_Г(АТV)=0,56·P_d0,P _{G (ATV)} = 0.56 · P _d0 ,

где P_d0 - выходная мощность выпрямителя, что свидетельствует об относительно плохих массогабаритных показателях устройства. Кроме того, в каждый момент в выпрямительном узле в рабочем состоянии находятся только два диода из 18, причем через них протекает импульсный ток I_d0(длительностью 2π/9) с максимальным значением, равным току нагрузки I_d0=P_d0 / U_d0, где U_d0 - постоянная составляющая выпрямленного напряжения. При этом действующее значение тока через диоды, определяющее потери в них, равно:where P _d0 is the output power of the rectifier, which indicates a relatively poor overall dimensions of the device. In addition, at each moment in the rectifier unit, only two of the 18 diodes are operational, and a pulsed current I _d0 (duration 2π / 9) with a maximum value equal to the load current I _d0 = P _d0 / U _d0 flows through them, where U _d0 is the constant component of the rectified voltage. In this case, the effective value of the current through the diodes, which determines the loss in them, is:

I_VD= I _VD =

Указанный режим работы диодов устройства отрицательно сказываются и на его энергетических показателях.The specified mode of operation of the diodes of the device adversely affect its energy performance.

Недостатком этого устройства является завышенная габаритная мощность автотрансформатора и выпрямительного узлаThe disadvantage of this device is the overestimated overall power of the autotransformer and the rectifier unit

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является автотрансформаторно-выпрямительное устройство АТВУ-18 с пульсностью выпрямленного напряжения m_1Э=18, представленное в том же патенте США №5455759 на фиг.7а. Оно содержит выпрямительный узел на 18 диодах, собранный по мостовой схеме, а также трехфазный автотрансформатор. Основная его трехфазная обмотка соединена по схеме «звезда». Три его фазные обмотки выполнены с одним промежуточным отводом. Автотрансформатор содержит также по две дополнительные обмотки на каждую фазу, которые соединены с соответствующими основными обмотками таким образом, что образуют симметричную девятифазную систему напряжений, последовательно сдвинутых между собой по фазе на угол 2π/9. Эта девятифазная система напряжений подается на девять входных выводов выпрямительного узла.The closest in technical essence to the utility model is the ATVU-18 autotransformer-rectifier device with a rectified-voltage pulse frequency m _1E = 18, presented in the same US patent No. 5455759 in figa. It contains a rectifier unit with 18 diodes, assembled according to the bridge circuit, as well as a three-phase autotransformer. Its main three-phase winding is connected according to the "star" scheme. Three of its phase windings are made with one intermediate tap. The autotransformer also contains two additional windings for each phase, which are connected to the corresponding main windings in such a way that they form a symmetrical nine-phase system of voltages, successively shifted between them in phase by an angle of 2π / 9. This nine-phase voltage system is supplied to the nine input terminals of the rectifier assembly.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании полезной модели, заключается в уменьшении суммарной габаритной мощности автотрансформатора и двух трансфильтров и повышении КПД.The technical result that can be achieved using the utility model is to reduce the total overall power of the autotransformer and two transfilters and increase the efficiency.

Техническая задача полезной модели заключается в изменении структуры устройства и достигается тем, что известное авторансформаторно-выпрямительное устройство с пульсностью выпрямленного напряжения m_1Э=18, содержащее трехфазный автотрансформатор с тремя основными фазными обмотками, соединенными по схеме «звезда», причем каждая из этих обмоток выполнена, по крайней мере, с одним промежуточным отводом, делящим ее на не равные части, и с двумя дополнительными обмотками в каждой фазе, которые при соответствующем соединениями их с тремя основными фазными обмотками образуют вместе с ними девять выходных выводов автотрансформатора с девятифазной системой напряжений, а также выпрямительный узел по мостовой схеме на восемнадцати диодах, своими девятью входами подключенный к соответствующим девяти выходным выводам автотрансформатора, снабжено двумя трехфазными трансфильтрами, каждый из которых выполнен в виде трехфазного (трехстержневого) магнитопровода с одной фазной обмоткой на каждом его стержне, выпрямительный узел выполнен в виде трех выпрямителей по мостовой схеме на шести диодах, одноименные по полярности выходные выводы постоянного тока каждого их трех мостов подключены к одноименному по полярности концу одной из трех фазных обмоток одного трехфазного трансфильтра, другие концы этих обмоток объединены и образуют первый выходной вывод автотрансформаторно-выпрямительного устройства, вторые одноименные по полярности выходные выводы каждого из трех мостов подключены к одноименным по полярности концам соответственно одной из трех фазных обмоток другого трехфазного трансфильтра, другие концы которых образуют второй выходной вывод автотрансформаторно-выпрямительного устройства, три входных вывода каждого из трех мостов подключены к тем трем выходным выводам автотрансформатора, на которых образуется одна из трех трехфазных симметричных систем девятифазной системы напряжений автотрансформатора.The technical task of the utility model is to change the structure of the device and is achieved by the fact that the known autotransformer-rectifier device with a pulse frequency of the rectified voltage m _1E = 18, containing a three-phase autotransformer with three main phase windings connected according to the star pattern, each of these windings is made at least one intermediate branch, dividing it into unequal parts, and with two additional windings in each phase, which, with the corresponding connections with three main Together with the phase windings, they form nine output terminals of the autotransformer with a nine-phase voltage system, as well as a rectifier unit in a bridge circuit with eighteen diodes, their nine inputs connected to the corresponding nine output terminals of the autotransformer, equipped with two three-phase transformers, each of which is made in the form of a three-phase (three-core) magnetic circuit with one phase winding on each of its rods, the rectifier assembly is made in the form of three rectifiers according to the bridge circuit and six diodes, the polarity output terminals of the same name in polarity of each of the three bridges are connected to the polarity end of one of the three phase windings of one three-phase transfilter, the other ends of these windings are combined and form the first output terminal of an autotransformer-rectifier device, the second output of the same name in polarity the conclusions of each of the three bridges are connected to the ends of the same name in polarity, respectively, of one of the three phase windings of another three-phase transfilter, the other ends of oryh form a second output terminal of the auto-transformer-rectifier unit, the three input terminals of each of the three bridges are connected to the three output terminals of the autotransformer, which is formed on one of the three-phase symmetrical systems devyatifaznoy autotransformer voltage system.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема автотрансформаторно-выпрямительного устройства с пульсностью выпрямленного напряжения m_1Э m_1Э=18;The essence of the utility model is illustrated by drawings, where: Fig. 1 shows a circuit diagram of an autotransformer-rectifier device with a pulse frequency of a rectified voltage m _1E m _1E = 18;

на фиг.2 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип формирования симметричной девятифазной системы напряжений;figure 2 shows a vector diagram explaining the principle of formation of a symmetric nine-phase voltage system;

на фиг.3 представлены осциллограммы процессов на входе автотрансфор-маторно-выпрямительного устройства и на его выходе.figure 3 presents the oscillograms of the processes at the input of the autotransformer-rectifier device and at its output.

Автотрансформаторно-выпрямительное устройство с пульсностью выпрямленного напряжения m_1Э=18 содержит трехфазный автотрансформатор с тремя основными фазными обмотками 1, 2, 3, расположенными на трех стержнях трехфазного (трехстержневого) магнитопровода. Одни одноименные по полярности концы этих обмоток, обозначенные цифрами 1.1, 2.1, 3.1, предназначены для подключения к ним соответствующих концов дополнительных обмоток 4, 5; 6, 7; 8, 9, а другие противоположные по полярности их концы 1.2, 2.2, 3.2 объединены в нулевую точку «О», образуя топологию 3-х фазной обмотки «звезда». Три основные фазные обмотки 1,2,3 выполнены с промежуточными отводами 1.3, 2.3, 3.3 и подключены ко входам (1.3, 2.3, 3.3) выпрямительного моста 10. Если не требуется ни повышение, ни понижение уровня выпрямленного напряжения U_d0, на эти же отводы 1.3, 2.3, 3.3 обмоток 1, 2, 3 подают 3-х фазное напряжение сети. На каждом из трех фазных стержней магнитопровода автотрансформатора размещены также по две дополнительные обмотки: на стержне фазы «А₀», где размещена основная фазная обмотка 1, размещены дополнительные обмотки 6 и 9; на стержне фазы «С₀» вместе с основной фазной обмоткой 2, размещены две дополнительные обмотки 5 и 8; на стержне фазы «Со» вместе с основной фазной обмоткой 3, размещены две дополнительные обмотки 4 и 7. Выпрямительный узел выполнен в виде трех явно выраженных 3-х фазных выпрямительных мостов 10, 11, 12. Ко входным выводам выпрямительного моста 11 подключены одни концы 4.1, 6.1, 8.1 дополнительных обмоток 4, 6, 8, а ко входам выпрямительного моста 12 - концы 5.1, 7.1, 9.1 дополнительных обмоток 5, 7, 9. Другие концы дополнительных обмоток подключены к соответствующим концам основных обмоток: конец 4.2 обмотки 4 и конец 5.2 обмотки 5 - к концу 1.1 обмотки 1; концы 6.2 и 7.2 обмоток 6 и 7 - к концу 2.1 обмотки 2; а концы 8.2 и 9.2 обмоток 8 и 9 - к концу 3.1 обмотки 3. Положительные выводы («+») трех выпрямительных мостов 10, 11, 12 через обмотки 13, 14, 15 трансфильтpa 16 подключены к выходному выводу 17 автотрансформаторно-выпрямительного устройства, а отрицательные («-») выводы этих мостов через обмотки 18, 19, 20 трансфильтра 21 подключены к выходному выводу 22 автотрансформаторно-выпрямительного устройства. Нагрузку 23 подключают к выходным выводам 17, 22.An autotransformer-rectifier device with a pulsed rectified voltage m _1E = 18 contains a three-phase autotransformer with three main phase windings 1, 2, 3 located on three rods of a three-phase (three-core) magnetic circuit. The ends of these windings of the same name in polarity, indicated by the numbers 1.1, 2.1, 3.1, are designed to connect the corresponding ends of the additional windings 4, 5 to them; 6, 7; 8, 9, and their other ends opposite in polarity 1.2, 2.2, 3.2 are combined at the zero point “O”, forming the topology of a 3-phase “star” winding. The three main phase windings 1,2,3 are made with intermediate taps 1.3, 2.3, 3.3 and are connected to the inputs (1.3, 2.3, 3.3) of the rectifier bridge 10. If neither an increase nor a decrease in the level of the rectified voltage U _d0 is required, the same taps 1.3, 2.3, 3.3 of windings 1, 2, 3 supply a 3-phase network voltage. Two additional windings are also placed on each of the three phase rods of the autotransformer magnetic circuit: on the phase “A ₀ ” rod, where the main phase winding 1 is located, additional windings 6 and 9 are placed; on the phase “C ₀ ” rod together with the main phase winding 2, two additional windings 5 and 8 are placed; on the phase “Co” rod together with the main phase winding 3, two additional windings 4 and 7 are placed. The rectifier unit is made in the form of three distinct 3-phase rectifier bridges 10, 11, 12. One ends are connected to the input terminals of the rectifier bridge 11 4.1, 6.1, 8.1 of additional windings 4, 6, 8, and to the inputs of the rectifier bridge 12 - ends 5.1, 7.1, 9.1 of additional windings 5, 7, 9. Other ends of additional windings are connected to the corresponding ends of the main windings: end 4.2 of windings 4 and end 5.2 of winding 5 - to end 1.1 of winding 1; the ends 6.2 and 7.2 of the windings 6 and 7 - to the end 2.1 of the winding 2; and the ends 8.2 and 9.2 of windings 8 and 9 - to the end 3.1 of winding 3. The positive terminals ("+") of the three rectifier bridges 10, 11, 12 through the windings 13, 14, 15 of the filter 16 are connected to the output terminal 17 of the autotransformer-rectifier device, and the negative ("-") conclusions of these bridges through the windings 18, 19, 20 of the transfilter 21 are connected to the output terminal 22 of the autotransformer-rectifier device. The load 23 is connected to the output terminals 17, 22.

Принцип формирования симметричной девятифазной системы напряжений поясняется векторной диаграммой на фиг.2. Основные вектора напряжений A₁, В₁, С₁ соответствуют напряжениям основных обмоток 1, 2, 3 автотрансформатора, снимаемых с промежуточных отводов 1.3, 2.3, 3.3. Первая трехфазная система напряжений, соответствующая этим векторам, подаются на входы выпрямительного моста 10. На основе трех других фазных напряжений (и соответствующих им векторов A₀>A₁, B₀>B₁, C₀>C₁) и с помощью дополнительных напряжений, соответствующих дополнительным обмоткам 5÷9 и изображающим их векторам А₀А₂, А₀А₃, В₀В₂, B₀B₃, С₀С₂, С₀С₃, формируют шесть дополнительных векторов А₂, А₃, В₂, В₃, С₂, С₃, которые вместе с основными векторами А₁, В₁, С₁ образуют симметричную девятифазную систему напряжений. Образованные таким способом вторая и третья трехфазные симметричные системы напряжений, изображаемые векторами А₂, В₂, С₂ и А₃, В₃, С₃, подаются соответственно на входы второго 11 и третьего 12 выпрямительных мостов. В результате иной, целенаправленной группировки восемнадцати диодов в три трехфазных выпрямительных моста, введения двух трехфазных трансфильтров 16, 21 и соответствующего подключения выходов трех выпрямительных мостов через обмотки этих трансфильтров к выходным выводам автотрансформаторно-выпрямительного устройства достигнуты принципиально иные, энергетически более эффективные режимы работы обмоток трансформатора и диодов выпрямительного узла. Каждый из трех выпрямительных мостов работает здесь независимо друг от друга, то есть как обычный, широко описанный в учебниках по силовой электронике трехфазный диодный мост. Соответствующая данному моменту пара диодов в каждом из трех выпрямительных мостов открывается под воздействием линейных напряжений своей симметричной системы напряжений. На выходе мостов формируются три шестипульсных выпрямленных напряжения , пульсации которых последовательно сдвинуты между собой по фазе (на частоте сетевого напряжения f₁) на угол 40 эл. градусов. Это означает, что ближайшие по частоте высшие гармоники в этих выпрямленных напряжениях, имеющие частоту 6f₁, между собой сдвинуты на угол 120 эл. градусов и, следовательно, образуют трехфазную систему напряжений (частоты 6f₁), токи от которых трехфазными трансфильтрами 16, 21 на выход устройства не пропускаются, поскольку они для этих гармоник представляет значительное индуктивное сопротивление (как трансформатор в режиме холостого хода). Трансфильтры пропускают лишь гармоники, кратные m_1Э=18, поскольку они для них являются гармониками нулевой последовательности. В результате работы трансфильтров длительность протекания тока через каждый диод в каждом из трех мостов в полезной модели составляет 120 эл. градусов (в то время, как в прототипе - 40 эл. градусов). Максимальное значение тока через диоды в прототипе равно току нагрузки автотрансформаторно-выпрямительного устройства - I_d0. а в полезной модели оно в 3 раза меньше и равно (1/3)·I_d0.The principle of forming a symmetric nine-phase voltage system is illustrated by the vector diagram in figure 2. The main voltage vectors A ₁ , B ₁ , C ₁ correspond to the voltages of the main windings 1, 2, 3 of the autotransformer removed from the intermediate taps 1.3, 2.3, 3.3. The first three-phase voltage system corresponding to these vectors is fed to the inputs of the rectifier bridge 10. Based on the three other phase voltages (and the corresponding vectors A ₀ > A ₁ , B ₀ > B ₁ , C ₀ > C ₁ ) and using additional voltages corresponding to the additional windings 5 ÷ 9 and the vectors A ₀ A ₂ , A ₀ A ₃ , B ₀ B ₂ , B ₀ B ₃ , C ₀ C ₂ , C ₀ C ₃ depicting them, form six additional vectors A ₂ , A ₃ , B ₂ , B ₃ , C ₂ , C ₃ , which, together with the main vectors A ₁ , B ₁ , C ₁ form a symmetrical nine-phase voltage system. The second and third three-phase symmetric voltage systems formed in this way, depicted by the vectors A ₂ , B ₂ , C ₂ and A ₃ , B ₃ , C ₃ , are fed to the inputs of the second 11 and third 12 rectifier bridges, respectively. As a result of another purposeful grouping of eighteen diodes into three three-phase rectifier bridges, the introduction of two three-phase transfilters 16, 21 and the corresponding connection of the outputs of three rectifier bridges through the windings of these transfilters to the output terminals of the autotransformer-rectifier device, fundamentally different, more energy-efficient operating modes of the transformer windings are achieved and diodes of the rectifier assembly. Each of the three rectifier bridges operates here independently of each other, that is, as a usual three-phase diode bridge, widely described in textbooks on power electronics. The pair of diodes corresponding to this moment in each of the three rectifier bridges opens under the influence of linear voltages of its symmetrical voltage system. Three six-pulse rectified voltages are formed at the bridge output whose ripples are sequentially shifted in phase (at the frequency of the mains voltage f ₁ ) at an angle of 40 el. degrees. This means that the highest harmonics closest in frequency in these rectified voltages, having a frequency of 6f ₁ , are shifted between themselves by an angle of 120 el. degrees and, therefore, form a three-phase system of voltages (frequencies 6f ₁ ), currents from which three-phase transfilters 16, 21 are not passed to the output of the device, since for these harmonics it represents a significant inductive resistance (like a transformer in idle mode). Transfilters pass only harmonics that are multiples of m _1E = 18, since for them they are harmonics of the zero sequence. As a result of the operation of the transfilters, the duration of the current flowing through each diode in each of the three bridges in the utility model is 120 el. degrees (while in the prototype - 40 el. degrees). The maximum value of the current through the diodes in the prototype is equal to the load current of the autotransformer-rectifier device - I _d0 . and in the utility model it is 3 times smaller and equal to (1/3) · I _d0 .

Таким образом, указанное преимущество полезной модели определяется введением в автотрансформаторно-выпрямительное устройство двух трехобмоточных трансфильтров, и особым подключением входов выпрямительных мостов к обмоткам автотрансформатора. Отличительные признаки являются существенными, поскольку они кардинально изменяют в положительном направлении режимы работы, как диодов выпрямительного узла, так и обмоток автотрансформатора. Они обеспечивают независимый режим работы трех выпрямительных мостов. Отличие режима работы полезной модели от режима работы прототипа заключается в том, что в каждом из трех мостов одновременно в проводящем состоянии находятся только два диода, а в целом в выпрямительном узле (включающем в себя три моста) - шесть диодов. В то время, как в выпрямительном узле прототипа (в патенте США) в каждый момент из восемнадцати диодов в проводящем состоянии находятся только два диода (вместо шести в полезной модели). Таким образом, в прототипе диоды работают в более интенсивном режиме, о чем, в частности, свидетельствует и большее в - раз (чем в полезной модели) действующее значение протекающего через них тока, которое и определяет повышенные потери в них.Thus, the indicated advantage of the utility model is determined by the introduction of two three-winding transfilters into the autotransformer-rectifier device, and by the special connection of the rectifier bridge inputs to the autotransformer windings. Distinctive features are significant because they dramatically change in a positive direction the operating modes of both the rectifier diodes and the autotransformer windings. They provide independent operation of three rectifier bridges. The difference between the mode of operation of the utility model and the mode of operation of the prototype lies in the fact that in each of the three bridges at the same time in the conducting state there are only two diodes, and in general in the rectifier unit (including three bridges) - six diodes. While in the rectifier node of the prototype (in the US patent) at each moment of the eighteen diodes in the conducting state there are only two diodes (instead of six in the utility model). Thus, in the prototype diodes operate in a more intensive mode, which, in particular, is evidenced by a greater times (than in the utility model) the effective value of the current flowing through them, which determines the increased losses in them.

Расчеты показывают, что: а) - габаритная мощность автотрансформатора согласно полезной модели оказывается меньшей, чем в прототипе, и равна Р_Г(АТ)=0,40·P_d0 (вместо Р_Г(АТ))=0,58·Р_d0 в прототипе - патенте США); б) - а габаритная мощность двух введенных трансфильтров не превышает 2·P_Г(ТΦ) ⁼0,03·Р_d0. Суммарная габаритная мощность автотрансформатора и двух трансфильтров, равная Р_Г(Σ) ⁼Р_Г(АТ)+2·Р_Г(ТΦ)=0,43·Р_d0, оказывается в 1,35 раза меньше, чем Р_Г(АТ) в прототипе. Кроме того, действующее значение тока через диоды, равное в полезной модели: в раз меньше, чем в прототипе, что свидетельствует о меньших потерях в них и о лучших массогабаритных показателях охладителей, на которых они размещаются. С учетом еще и факта существенного снижения действующих значений токов в обмотках автотрансформатора (благодаря меньшим искажениям токов), однозначно свидетельствующих также и о меньших потерях в них, следует еще и вывод о том, что устройство согласно полезной модели обладает и более высоким КПД.Calculations show that: a) the overall power of the autotransformer according to the utility model is smaller than in the prototype, and is equal to R _{G (AT)} = 0.40 · P _d0 (instead of R _{G (AT)} ) = 0.58 · P _d0 in the prototype - US patent); b) - and the overall power of the two introduced transfilters does not exceed 2 · P _{G (TΦ)} ⁼ 0.03 · P _d0 . The total overall power of the autotransformer and two transfilters, equal to Р _{Г (Σ)} ⁼ Р _{Г (АТ)} + 2 · _{РГ (ТΦ} ) = 0,43 · Р _d0 , turns out to be 1.35 times less than Р _{Г (АТ)} in the prototype. In addition, the effective value of the current through the diodes is equal in the utility model: at times less than in the prototype, which indicates a smaller loss in them and the best overall dimensions of the coolers on which they are placed. Taking into account the fact of a significant reduction in the current values in the currents of the autotransformer (due to less distortion of the currents), which clearly also indicates less losses in them, it also follows that the device according to the utility model has a higher efficiency.

На фиг.3 представлены осциллограммы основных рабочих процессов: а) -фазное напряжение сети u_AI(t) и потребляемый из нее ток i_A1(t) с относительно малыми искажениями, характеризуемыми коэффициентом гармоник тока К_Г(i)=10%; б) - пульсации выпрямленного напряжения, показанные в мелком масштабе - в диапазоне U_d0=262÷268 В; в) - выпрямленное напряжение u_d(t) в режиме плавной подачи на автотрансформатор сетевого напряжения, показанное а натуральном масштабе (пульсации напряжения практически неразличимы).Figure 3 shows the oscillograms of the main working processes: a) the phase-phase network voltage u _AI (t) and the current i _A1 (t) consumed from it with relatively small distortions, characterized by the current harmonic coefficient K _{G (i)} = 10%; b) - ripple of the rectified voltage, shown on a small scale - in the range of U _d0 = 262 ÷ 268 V; c) is the rectified voltage u _d (t) in the mode of smooth supply of the mains voltage to the autotransformer, shown on a natural scale (voltage ripples are almost indistinguishable).

Таким образом, технический результат полезной модели достигается иной структурной организацией трансформаторно-выпрямительного устройства, обеспечивающей принципиально иной режим взаимодействия обмоток автотрансформатора с выпрямительным узлом (который сгруппирован в полезной модели по топологии трех обособленных выпрямительных мостов 10, 11, 12 и дополнен двумя трехфазными трансфильтрами 16 и 21).Thus, the technical result of the utility model is achieved by a different structural organization of the transformer-rectifier device, which provides a fundamentally different mode of interaction between the autotransformer windings and the rectifier assembly (which is grouped in the utility model by the topology of three separate rectifier bridges 10, 11, 12 and supplemented by two three-phase transformers 16 and 21).

Использование полезной модели позволяет иметь меньшую массу и габариты (не менее, чем на 30%) и более высоким КПД (благодаря меньшим в 3 раза потерям в диодах выпрямителей и в обмотках автотрансформатора).Using the utility model allows you to have less weight and dimensions (not less than 30%) and higher efficiency (due to 3 times less losses in rectifier diodes and in autotransformer windings).

Claims

An autotransformer-rectifier device with a pulsed rectified voltage m _1E = 18, containing a three-phase autotransformer with three main phase windings connected according to a star pattern, each of these windings is made with at least one intermediate tap dividing it into different parts, and with two additional windings in each phase, which, when properly connected to the main windings, form together with them nine output terminals of an autotransformer with a nine-phase voltage system on them, as well as the rectifier node in a bridge circuit on diodes, with its nine inputs connected to the corresponding nine output terminals of the autotransformer, characterized in that it is equipped with two three-phase transfilters, each of which is made in the form of a three-core magnetic circuit with one phase winding on each core of the magnetic circuit, the rectifier node is made in the form of three rectifier bridges with six diodes, the output terminals of the same name in polarity of the direct current of each of these bridges are connected to the same in polarity and at the end of one of the three phase windings of one transformer, the other ends of these windings are combined and form the first output terminal of the autotransformer-rectifier device, the second output terminals of the same rectitude in polarity of each rectifier bridge are connected to the ends of the same name in polarity, respectively, of one of the three phase windings of the other three-phase transformer , the other ends of which form the second output terminal of the autotransformer-rectifier device, the three input terminals of each of the three bridges are connected to those three output terminals of the autotransformer, which together form one of the three three-phase systems of the nine-phase autotransformer voltage system.