RU2419949C1 - Rectifying installation - Google Patents
Rectifying installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419949C1 RU2419949C1 RU2010119410/07A RU2010119410A RU2419949C1 RU 2419949 C1 RU2419949 C1 RU 2419949C1 RU 2010119410/07 A RU2010119410/07 A RU 2010119410/07A RU 2010119410 A RU2010119410 A RU 2010119410A RU 2419949 C1 RU2419949 C1 RU 2419949C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valves
- capacitor
- common point
- transformer
- secondary winding
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может найти применение в сильноточных блоках питания электротехнических устройств и автоматики, а также в сварочных агрегатах.The present invention relates to the field of electrical engineering and may find application in high-current power supplies of electrical devices and automation, as well as in welding units.
Известна выпрямительная установка, содержащая однофазный силовой трансформатор с основной и дополнительной частями вторичной обмотки, включенными последовательно и согласно, рабочий и вольтодобавочный комплекты вентилей имеют выводы для подключения к нагрузке, вход рабочего комплекта вентилей, выполненный в виде однофазного моста, соединен с основной частью вторичной обмотки трансформатора, а вольтодобавочный - в виде двух последовательно соединенных вентилей, общая точка которых соединена с крайним выводом дополнительной части вторичной обмотки трансформатора через коммутатор, управляющий вход которого подключен к выводу блока управления (а.с. СССР №1555797, кл. Н02Р 15/00, 1990). Недостатком этой выпрямительной установки является не эффективное использование дополнительной части вторичной обмотки трансформатора, сужающее универсальность установки. Дополнительная часть вторичной обмотки используется только на период времени работы электромагнитных муфт, плит и другого электрооборудования станков в форсированном режиме. При отключении дополнительной части обмотки ключом коммутатора, она остается нерабочей и не используется для других целей. К недостатку следует отнести также большой коэффициент пульсаций выпрямленного тока, что приводит к потерям на вихревые токи в магнитопроводах электромагнитных муфт или плит, снижает КПД и коэффициент использования электроэнергии выпрямительной установкой.Known rectifier installation containing a single-phase power transformer with the main and additional parts of the secondary winding connected in series and according to the working and voltage boosting valve kits have conclusions for connecting to the load, the input of the working set of valves made in the form of a single-phase bridge is connected to the main part of the secondary winding transformer, and booster - in the form of two series-connected valves, the common point of which is connected to the extreme terminal of the additional part of watts original transformer winding through a switch, the control input of which is connected to the output of the control unit (AS USSR No. 1555797, class Н02Р 15/00, 1990). The disadvantage of this rectifier installation is the inefficient use of an additional part of the secondary winding of the transformer, which narrows the versatility of the installation. An additional part of the secondary winding is used only for the period of operation of electromagnetic couplings, plates and other electrical equipment of machines in forced mode. When the additional part of the winding is disconnected with the switch key, it remains inoperative and is not used for other purposes. A disadvantage should also include a large ripple coefficient of the rectified current, which leads to eddy current losses in the magnetic circuits of electromagnetic couplings or plates, reduces the efficiency and energy efficiency of the rectifier.
Известна также выпрямительная установка (патент 2007828, МПК Н02М 7/06, 15.02.1994, бюл. №3, Выпрямительная установка), которая содержит однофазный силовой трансформатор с основной и дополнительной частями вторичной обмотки трансформатора; вольтодобавочный комплект вентилей - из двух последовательно включенных вентилей, соединен их общей точкой с крайним выводом дополнительной части вторичной обмотки трансформатора через коммутатор, управляющий вход коммутатора соединен с выходом блока управления, а выходы рабочего и вольтодобавочного комплектов вентилей подключены к нагрузке. Выпрямительная установка содержит также конденсатор с переменной емкостью и разрядный резистор, подключенные параллельно коммутатору. Величины реактивного сопротивления конденсатора и активного сопротивления нагрузки выбраны по условию Хс>>Rн. При этом угол сдвига фаз между вектором напряжения на всей вторичной обмотке после конденсатора и вектором напряжения на ее основной части окажется равным примерно 90°. Соответственно сдвиг по фазе между векторами токов в нагрузке от напряжения основной части вторичной обмотки и напряжения всей части вторичной обмотки также будет близким к 90°. Это позволило уменьшить массогабаритные параметры силового трансформатора за счет повышения коэффициента мощности тока, расширить область использования.A rectifier installation is also known (patent 2007828, IPC
Выпрямительная установка, принятая за прототип (патент 2386203, МПК Н02М 7/06, 10.04.2010, Бюл. №10, Выпрямительная установка), не имеет коммутатор с блоком его управления. Она снабжена второй дополнительной частью вторичной обмотки трансформатора, подключенной согласно одним концом с первой дополнительной частью вторичной обмотки, а вторым концом со вторым конденсатором с переменной емкостью и разрядным резистором, соединенными между собой параллельно. Выпрямительная установка снабжена также вторым вольтодобавочным комплектом вентилей в виде двух последовательно соединенных вентилей, выходы которых имеют выводы для подключения к нагрузке, а общая точка их соединена со вторым конденсатором с переменной емкостью и разрядным резистором.The rectifier installation adopted for the prototype (patent 2386203, IPC
На фиг.1 представлена схема выпрямительной установки прототипа. Выпрямительная установка прототипа содержит однофазный силовой трансформатор 1 с основной 2, первой 3 и второй 4 дополнительными частями вторичной обмотки, включенными последовательно и согласно. Рабочий комплект вентилей 9-12 в виде однофазного моста подключен к основной части 2 вторичной обмотки трансформатора; общая точка первого вольтодобавочного комплекта вентилей 13-14 соединена с первым конденсатором с переменной емкостью 7 и разрядным резистором 8; общая точка второго вольтодобавочного комплекта вентилей 15-16 соединена со вторым конденсатором с переменной емкостью 5 и разрядным резистором 6. Выходы рабочего комплекта и двух вольтодобавочных комплектов вентилей подключены к нагрузке 17.Figure 1 presents a diagram of the rectifier installation of the prototype. The rectifier installation of the prototype contains a single-
При включении выпрямительной установки в сеть напряжение основной части вторичной обмотки 2 трансформатора подводится к мостовому выпрямителю, состоящему из вентилей 9, 10, 11, 12, в нагрузке 17 протекает постоянный пульсирующий ток I2 с наибольшей амплитудой, показанный на фиг.3. Одновременно напряжение согласно соединенных вторичных обмоток 2 и 3 трансформатора через конденсатор 7 подводится к мостовому выпрямителю, состоящему из вентилей 9, 10, 13.14, в нагрузке возникает пульсирующий ток с меньшей амплитудой I3, а напряжение согласно соединенных вторичных обмоток 2, 3 и 4 трансформатора через конденсатор 5 подводится к мостовому выпрямителю, состоящему из вентилей 9, 10, 15.16, в нагрузке возникает пульсирующий ток также с меньшей амплитудой I4.When the rectifier installation is connected to the network, the voltage of the main part of the
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение качества выпрямленного тока при использовании выпрямительной установки для заряда химических источников тока, электролизе растворов и, возможно, сварке на постоянном токе проволокой и др.The objective of the invention is to improve the quality of the rectified current when using a rectifier for charging chemical current sources, electrolysis of solutions and, possibly, direct current welding by wire, etc.
Решение поставленной задачи достигается тем, что предлагаемая установка снабжена дополнительным третьим конденсатором с подключенным параллельно ему резистором. Одним концом третий конденсатор соединен с выходом второго конденсатора с переменной емкостью и разрядным резистором, а вторым концом - с третьим вольтодобавочным комплектом вентилей - в виде двух последовательно соединенных вентилей. Выводы третьего вольтодобавочного комплекта вентилей подключены к нагрузке, а общая точка их соединена с третьим конденсатором с переменной емкостью и разрядным резистором.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed installation is equipped with an additional third capacitor with a resistor connected in parallel to it. At one end, the third capacitor is connected to the output of the second capacitor with a variable capacitance and a discharge resistor, and the second end is connected to the third voltage boost valve set in the form of two series-connected valves. The conclusions of the third boost valve set are connected to the load, and their common point is connected to the third capacitor with a variable capacity and a discharge resistor.
На фиг.2 представлена схема предлагаемой выпрямительной установки. Выпрямительная установка содержит однофазный силовой трансформатор 1 с основной 2, первой 3 и второй 4 дополнительными частями вторичной обмотки, включенными последовательно и согласно. Рабочий комплект вентилей 11-14 в виде однофазного моста подключен к основной части 2 вторичной обмотки трансформатора. Общая точка первого вольтодобавочного комплекта вентилей 15-16 соединена с первым конденсатором с переменной емкостью 7 и разрядным резистором 8; общая точка второго вольтодобавочного комплекта вентилей 17-18 соединена со вторым конденсатором с переменной емкостью 5 и разрядным резистором 6, общая точка третьего вольтодобавочного комплекта вентилей 19-20 соединена с третьим конденсатором с переменной емкостью 9 и разрядным резистором 10. Выходы рабочего комплекта и трех вольтодобавочных комплектов вентилей имеют выводы для подключения к нагрузке 21.Figure 2 presents a diagram of the proposed rectifier installation. The rectifier installation contains a single-
Предлагаемая выпрямительная установка работает следующим образом. При включении выпрямительной установки в сеть напряжение основной части вторичной обмотки 2 трансформатора подводится к мостовому выпрямителю, состоящему из вентилей 11, 12, 13, 14, в нагрузке 21 протекает постоянный пульсирующий ток с амплитудой I2, показан на фиг.3. Напряжение согласно соединенных вторичных обмоток 2 и 3 трансформатора через конденсатор 7 подводится к мостовому выпрямителю, состоящему из вентилей 11, 12, 15, 16, в нагрузке 21 возникает пульсирующий ток с амплитудой I3. Напряжение согласно соединенных вторичных обмоток 2, 3 и 4 трансформатора через конденсатор 5 подводится к мостовому выпрямителю, состоящему из вентилей 11, 12, 17, 18, в нагрузке 21 возникает пульсирующий ток с амплитудой I4. К мостовому выпрямителю, состоящему из вентилей 11, 12, 19, 20, подводится напряжение через конденсаторы 5 и 9, в нагрузке 21 возникает пульсирующий ток I5.The proposed rectifier installation operates as follows. When the rectifier installation is connected to the mains, the voltage of the main part of the
Импульсы постоянного тока I3 и I4 согласно соединенных вторичных обмоток 2 и 3 трансформатора сдвинуты по фазе относительно импульсов тока I2 основной части вторичной обмотки 2, примерно на 45° и 90° соответственно. Сдвиги по фазе создаются выбором величин емкости конденсаторов 7 и 5. При этом обеспечивается согласованная работа моста из вентилей 11, 12, 13, 14 с выпрямительными мостами из вентилей 11, 12, 15, 16 и 11, 12, 17, 18 соответственно. Разрядные резисторы 8 и 6 необходимы для разряда конденсаторов 7 и 5 при отключении нагрузки 17. Аналогичные сдвиги по фазе возникают между напряжениями до диодных мостов U2 и U2,3 и U2 и U2,4, показаны на фиг.2. Импульсы тока 15 имеют сдвиг по фазе относительно импульсов тока I4 примерно на 45°. Этот сдвиг по фазе обеспечивается выбранной величиной емкости конденсатора 9 и включением его к выходу конденсатора 5. При этом выход конденсатора 5, вход конденсатора 9 и общая точка вольтодобавочного комплекта диодов 17, 18 образуют электрический узел, в котором электрическая цепь из конденсатора 9 и параллельно подключенного резистора 10 является самостоятельной. Сдвинутые по фазе импульсы токов I3, I4 и I4 относительно импульса тока I2 показаны на фиг.3.The DC pulses I 3 and I 4 according to the connected
Среднее значение выпрямленного тока в нагрузке за половину периода питающего напряжения определяется полным импульсом тока I2 и верхними частями импульсов I3, I4 и I5, показаны на фиг.3. Качество выпрямленного тока оценивают коэффициентом пульсаций, определяемым отношением амплитуды импульсов постоянного тока к среднему значению тока. При наличии импульсов токов I3, I4 и I5, среднее значение выпрямленного тока окажется значительно больше, коэффициент пульсаций выпрямленного тока будет меньше, а качество тока выше. Роль конденсаторов 5, 7 и 9 этим не ограничивается. Их реактивная мощность, Qc5+Qc7+Qc9=Хс5·I2 4+Хс7·I2 3+Хс9·I2 5, компенсирует часть реактивной индуктивной мощности тока силового трансформатора. При этом увеличивается величина коэффициента мощности тока Cos φ, уменьшается значение полного тока первичной обмотки и полной мощности тока силового трансформатора, а значит, и габариты магнитопровода, и площадь сечения проводника первичной обмотки могут быть уменьшены.The average value of the rectified current in the load for half the period of the supply voltage is determined by the total current pulse I 2 and the upper parts of the pulses I 3 , I 4 and I 5 are shown in figure 3. The quality of the rectified current is estimated by the ripple coefficient, determined by the ratio of the amplitude of the DC pulses to the average current value. In the presence of current pulses I 3 , I 4 and I 5 , the average value of the rectified current will be much larger, the ripple coefficient of the rectified current will be less, and the quality of the current is higher. The role of
В макетном образце выпрямительной установки, используемой для заряда двух последовательно соединенных кислотных аккумуляторных батарей с номинальным напряжением 12 В и электрической емкостью 140 А·ч каждая, силовой трансформатор выбран мощностью тока 500 В·А. Для заряда таких батарей выпрямленное напряжение должно составлять не более 30 В. Это напряжение с учетом ЭДС аккумуляторных батарей при их полном заряде достаточно для создания зарядного тока 20 А. Внутреннее сопротивление одной аккумуляторной батареи составляет примерно 0,1 Ом. Напряжение основной части вторичной обмотки U2 выбрано 28 В. Эта величина напряжения меньше необходимого. Напряжение U2,4 вторичной обмотки выбрано 56 В, а напряжение U2,3 примерно 30 В. Дополнительные части вторичной обмотки выполнены проводом меньшей площади сечения. Диодный мост 11, 12, 13, 14 изготовлен из диодов В - 25, а вольтодобавочные комплекты 15, 16; 17, 18 и 19, 20 изготовлены из диодов В-10. Величина сопротивления разрядных резисторов выбрана 1 кОм. Конденсаторы 5, 7, 9 выбраны из соотношения Хс=50÷100 Rн, где Rн - внутреннее сопротивление последовательно соединенных аккумуляторных батарей, составляет не более 0,2 Ом.In a prototype rectifier installation used to charge two series-connected acid batteries with a nominal voltage of 12 V and an electric capacity of 140 Ah each, the power transformer is selected with a current capacity of 500 VA. To charge such batteries, the rectified voltage should be no more than 30 V. This voltage, taking into account the emf of the batteries when fully charged, is sufficient to create a charging current of 20 A. The internal resistance of one battery is approximately 0.1 ohms. The voltage of the main part of the secondary winding U 2 selected 28 V. This voltage value is less than necessary. The voltage U 2.4 of the secondary winding is selected 56 V, and the voltage U 2.3 is approximately 30 V. Additional parts of the secondary winding are made with a wire of smaller cross-sectional area. The
Сдвиги по фазе между током I4 и напряжением U'2,4 примерно в 90°, током I3 и напряжением U'2,3 примерно в 45°, током 15 и напряжением U''2,4 примерно 45° возникают, соответственно, если электрическая емкость конденсатора С5≈160 мкФ, его реактивное сопротивление Х5=20 Ом, а электрическая емкость конденсаторов С7≈3185 мкФ и С9≈3185 мкФ, их реактивное сопротивление по 1 Ом каждый.Phase shifts between current I 4 and voltage U ' 2,4 approximately 90 °, current I 3 and voltage U' 2,3 approximately 45 °, current 15 and voltage U ' 2,4 approximately 45 ° occur, respectively if the electric capacitance of the capacitor is C 5 ≈160 μF, its reactance is X 5 = 20 Ohms, and the electric capacitance of the capacitors is C 7 ≈3185 μF and C 9 ≈3185 μF, their reactance is 1 Ohm each.
Известно, что заряд химических источников тока, либо электролиз, протекает с большим коэффициентом использования тока, когда качество выпрямленного тока выше. С целью повышения качества выпрямленного тока зарядные устройства изготавливают трехфазными, в однофазных используют индуктивные дроссели - фильтры, рассчитанные на полный зарядный ток. Применение таких дросселей увеличивает массогабаритные параметры выпрямительных установок. Регулирование средних значений тока в нагрузке в предлагаемой выпрямительной установке осуществляли путем изменения числа витков основной и дополнительных частей вторичной обмотки трансформатораIt is known that the charge of chemical current sources, or electrolysis, proceeds with a high current efficiency when the quality of the rectified current is higher. In order to improve the quality of the rectified current, the chargers are made three-phase, in single-phase, inductive chokes are used - filters designed for a full charging current. The use of such chokes increases the overall dimensions of the rectifier units. The regulation of the average values of the current in the load in the proposed rectifier installation was carried out by changing the number of turns of the main and additional parts of the secondary winding of the transformer
Технический результат: расширение возможности выпрямительной установки, уменьшение коэффициента пульсаций выпрямленного электрического тока, увеличение коэффициента мощности электрического тока Cos φ, при этом уменьшается значение полного тока первичной обмотки и полной мощности электрического тока силового трансформатора.Technical result: expanding the capabilities of the rectifier installation, reducing the ripple coefficient of the rectified electric current, increasing the power factor of the electric current Cos φ, while decreasing the value of the total primary current and the total electric power of the power transformer.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010119410/07A RU2419949C1 (en) | 2010-05-14 | 2010-05-14 | Rectifying installation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010119410/07A RU2419949C1 (en) | 2010-05-14 | 2010-05-14 | Rectifying installation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2419949C1 true RU2419949C1 (en) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010119410/07A RU2419949C1 (en) | 2010-05-14 | 2010-05-14 | Rectifying installation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2419949C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570800C2 (en) * | 2014-03-20 | 2015-12-10 | Александр Георгиевич Кузнецов | Multifeeder uninterrupted power supply unit for static power supply units |
-
2010
- 2010-05-14 RU RU2010119410/07A patent/RU2419949C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2570800C2 (en) * | 2014-03-20 | 2015-12-10 | Александр Георгиевич Кузнецов | Multifeeder uninterrupted power supply unit for static power supply units |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20170071587A (en) | Method and apparatus for intrinsic power factor correction | |
CN107069983B (en) | Secondary variable parameter and variable structure induction type wireless charging system | |
CN102801328A (en) | Power supply apparatus | |
EP2391521A2 (en) | Converter for single-phase and three-phase operation, d.c. voltage supply and battery charger | |
CN111478408A (en) | Three-bridge-arm topology device, control method and uninterruptible power supply system | |
CN108173299A (en) | Wireless receiving device and use its wireless power transmission device and rectifier | |
CN101166001A (en) | Active bi-directional electric power adjuster | |
US20110075445A1 (en) | Wide range DC power supply with bypassed multiplier circuits | |
CN102790422A (en) | Uninterrupted power supply (UPS) charging module device and control method thereof | |
TW201330474A (en) | Active buck power factor correction device | |
Ferrera et al. | A SEPIC-Cuk converter combination for bipolar DC microgrid applications | |
CN110323955A (en) | A kind of off-network splits phase device and inverter system | |
KR101742231B1 (en) | High Power Factor And High Efficiency Interleaved Dual-Buck Converter And Method Therefor | |
CN102255356B (en) | Efficient uninterruptible power supply | |
KR20190115364A (en) | Single and three phase combined charger | |
US20150222189A1 (en) | Rectifying circuit and method for an unbalanced two phase dc grid | |
RU2419949C1 (en) | Rectifying installation | |
CN107800185B (en) | Online uninterrupted power supply | |
CN111543001A (en) | Inverter with AC forward bridge and improved DC/DC topology | |
Takahashi et al. | Power decoupling method for isolated DC to single-phase AC converter using matrix converter | |
RU2386203C1 (en) | Rectifying plant | |
TWI583098B (en) | Power supply and the use of its non-power supply system | |
CN109391138A (en) | A kind of offset-type regulated power supply | |
Sharma et al. | A Bidirectional Battery Charger for a Wide Range of Electric Vehicles | |
Sharma et al. | A Bidirectional Electric Vehicle Charger for Wide Output Voltage Range Application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120515 |