SU1642567A1 - Шестилучевой источник низковольтного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника электропитани  с шестикратной частотой пульсации знакопосто нного низковольтного напр жени  при наличии двух фаз источника переменных ЭДС при фазовом их сдвиге на 120 эл.град. Цель изобретени  - расширение схемно-функциоч нальных возможностей и области применени . Шестилучевой источник содержит двухфазный источник ЭДС, реализованный , в частности, на двух секци х вентильной обмотки электромагнитного аппарата. Кажда  секци  разделена отводом от средней точки на две полусекции с отводами, соединенными в разных фазах через шесть преобразовательных элементов. Средние точки образуют выходные выводы, а изменение соотношений частей секций от отводов до средних точек обеспечивает определенное множество схем с шестикратной частотой пульсации при одновременном выпол- нении функции фазосдвигающего устройства без введени  специальных средств. 3 з.п.ф-лы, 10 ил., 1 табл. 3 (Л

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в качестве низковольтного вторичного источника электропитани  с шестикратной частотой пульсации знако - посто нного низковольтного напр жени  при наличии двух фаз источника переменных ЭДС при фазовом их сдвиге на 120 эл.град.

Цепь изобретени  - расширение схемно-функциональных возможностей и области применени .

На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема шести- лучевого источника низковольтного

знакопосто нного напр жени  с шестикратной частотой его переменной составл ющей (пульсации) относительно частоты любой из двух преобра- , зуемых ЭДС переменного тока, сдвинутых по фазе на 120 эл.град относительно, 1 ДРУГ друга, причем такой сдвиг показан большими стрелками, а малыми стрелками указаны направлени  перемещени  отводов, которыми снабжены секции двухфазного источника ЭДС, дл  случа  роста фазового угла ЈJ сдвига огибающей выходного напр жени  относительно образующих его преобразуемых ЭДС в пределах о; 30 эл.град,

включа  границы предела, при этом кажда  полусекци , образованна  отводом от средней точки фазной секции вентильной обмотки4 (ВО), а также соответствующие части между этой точкой и основным и дополнительным отводами выполнены одноименно одинаковыми в каждой из двух фазных секций источника1 , на фиг. 2 - векторна  диаграмма , по сн юща  в фазовой плоскости принцип работы устройства по формированию шести знакопосто нных импульсов 5гц (to-1,6) выходного напр жени  U в течение одного периода

10

преобразуемых ЭДСЈ при этом дл  каждого из шести контуров токопрохожде- ни  указаны номера преобразовательных элементов (ПЭ) и обозначени  выводов и отводов соответствующих частей полусекций разных по фазе секций, ЭДС которых складывают согласно или 1 встречно в соответствующем контуре при открытии принадлежащего ему ПЭ, причем сплошными лини ми показаны ЭДС полусекций, участвующих в работе в данном контуре (при формировании данного импульса S/ц) , а пунктирными - части тех же ЭДС, участвующие в другом контуре{ на фиг. 3 и 4, 5 и 6 - то же, что на фиг. 1 и 2, частные реализации, соответствующие крайним значени м первого поддиапазона угла ($ , а именно If 0 и 30° соответственно , на фиг. / и 8 - то же, дл  другого поддиапазона угла (f 30, 60 эЛоГрад., причем частные реализации при Ц 30 и 60° показаны на фиг. 5 и 1 соответственно, на фиг.9 и 10 - зависимости от угла CJ) относительных значений суммарного числа W д %Q(8) ,62 витков ВО или суммарной амплитуды ЭДС фазных секций, а также значений полусекций (ао,Ьо ,...) отдельных их

16425674

1-6, пронумерованных в пор дке естественного вступлени  их в работу в течение одного периода преобразуемых ЭДС I при выборе условно первого импульса S в качестве исходного, и двухфазный источник переменных ЭДС с фазовым сдви- гом 120 эл.град. относительно друг друга. Источник реализован на двух разноименных по фазе секци х ах и by, представл ющих собой, в частности, секции ВО электромагнитного аппарата (ЭМА) и может быть выполнен в виде электрической машины, трансформатора, автотрансформатора, сфазированных автономных генераторов, параметрической системы, в том числе в виде конструктивно раздельного по каждой фазе либо единого по всем фазам исполнени , например, в составе многостержневого ЭМА многоканального ВИП и т.д.

Кажда  из двух фазных секций (ау, by) снабжена отводом от средней точ15

Г.

20

ки (о, о1 ), который образует один

25 из двух выходных выводов +

и

30

35

40

частей (а

о 1 Агь

,.) относительно

45

делит данную секцию на две полусекции (ао, ox, bo , b y). Кажда  полусекци  снабжена основным отводом (ai, 34, b, , ), К выводам а, х, Ь, у секций ах, by и к отводам а,, Ь секции by по одному подключены однонап- равленно относительно одного из выходных выводов указанные шесть ПЭ 1-6.

Секции содержат также дополнительные отводы а, а, Ь2, Ьэ, к которым свободными электродами соответственно подключены по одному ПЭ t-6. При этом через эти ПЭ соединены секции разных фаз.

ПЭ 1-6 соедин ют выводы или отводы с отводами или выводами разноименных либо одноименных полусекций разных фазных секций, причем ПЭ 1 и 4 (5 и 2) соедин ют между собой выводы а и х (Ь и у) полусекций ао и ох (bo и о у) первой фазной секции ах (второй фазной секции by) с дополнительными отводами b-  и Ь (основными отводами а (.и а) второй фазной секции оу (первой фазной секции ах), а

амплитуды UQDвыходного напр жени  в режиме холостого хода - полусекций а (ао ох bo1 - о у( 43/2иа()), частей от основного (a, (afo оа. ./ -yf5V2UQO ) и от дополЬ ,о

нительного

(а-,

о

(ago

оа,

Ь,/ )иао) отводов дл  средней

точки, иллюстрирующие характер изменени  и значени  соответствующих величин дл  конкретных базовых схем ,

ных реализаций устройства.

Шестилучевой источник низковольтного напр жени  содержит шесть ПЭ

Кажда  из двух фазных секций (ау by) снабжена отводом от средней точ

ки (о, о1 ), который образует один

25 из двух выходных выводов +

и

0

5

0

5

0

делит данную секцию на две полусекции (ао, ox, bo , b y). Кажда  полусекци  снабжена основным отводом (ai, 34, b, , ), К выводам а, х, Ь, у секций ах, by и к отводам а,, Ь секции by по одному подключены однонап- равленно относительно одного из выходных выводов указанные шесть ПЭ 1-6.

Секции содержат также дополнительные отводы а, а, Ь2, Ьэ, к которым свободными электродами соответственно подключены по одному ПЭ t-6. При этом через эти ПЭ соединены секции разных фаз.

ПЭ 1-6 соедин ют выводы или отводы с отводами или выводами разноименных либо одноименных полусекций разных фазных секций, причем ПЭ 1 и 4 (5 и 2) соедин ют между собой выводы а и х (Ь и у) полусекций ао и ох (bo и о у) первой фазной секции ах (второй фазной секции by) с дополнительными отводами b-  и Ь (основными отводами а (.и а) второй фазной секции оу (первой фазной секции ах), а

основные отводы о Ь

bf, b$ полусекций

bo , o b второй секции by соединены через ПЭ 6 и 3 с дополнительными отводами а-, а полусекций ао, ох первой фазной секции ах.

При этом каждый дополнительный отвод (аг, а, Ьг, bj) данной полусек- ции (ао, ox, bo , o b) расположен

пульса S

между основным ее отводом (а, a-j, Ь(Ьз) и средней точкой (о, о ), а части , оа, , о от «основных отводов и части а2о, оа$, , o bj от дополнительных отводов до средних точек могут быть установлены относительно полусекций ао, ох, bo , о у в соотношении cos(CP+30 ):

:sin(j :cos((p- 30е) в каждой полусек- JQ двух секций ВО.

ции, где If Ј0; 303 эл.град. Дополнительное создание такого При этом ао ох bo о у,,

t относительно образующей его ЭДС полусекции ах первой фазы. Изменение соотношени  обеспечиваетс изменением положений отводов, созда ва  при фиксированных значени х фазового угла (f определенное множество схем с шестикратной частотой пульсации при наличии всего лишь

о Ъ

а.о оад Ь.о

V( Л

bol - о Ъл - аа, а, х bb,

4, оаз o bj ао - а4о ох - оа.

4а

ч + агЭф - аа, оо( ,

bxb

Di

4°5

т.е. а

а,а2

л,

Шестилучевой источник работает следующим образом.

Благодар  согласному (через ПЭ 1, 2, 4, 5) и встречному (через ПЭ 3, 6) соединению полусекций и их частей разноименных по фазе секций на выходных выводах +, - устройства формируетс  шесть знакопосто н- ных импульсов 8л( ( IU - 1,6) в течение одного периода из двух фазосдви- нутых на 120 эл.град преобразуемых ЭДС секций ах и by. Причем, как следует из фиг.2, четыре из шести импульсов (первый, третий, четвертый и шестой) обеспечиваютс  теми же част ми ЭДС, что и два остальных импульса (второй и п тый), благодар  чему на нагрузке формируетс  шесть импульсов при наличии всего лишь двух фазных секций ЭДС. Противофазные импульсы S и 5, Sg и Вр, 5$ и S6, т.е. сдвинутые во времени на 180 эл. град формируютс  при вышеустановленных соотношени х указанных частей ЭДС в симметричных по составу контурах (с одинаковыми част ми ЭДС, одинаковыми числами их и ПЭ), а амплитуды и длительности всех шести импульсов теоретически одинаковы между собой.

Это обусловливает получение на выходе устройства знакопосто нного напр жени  U , переменна  составл юже количества схемко-чЬункциональных реализаций устройства при множестве новых дискретов угла Ц в поддиа15 пазоне 30-60 эл.град. обеспечивает исполнение, приведенное на фиг.7. Принцип работы в целом аналогичен описанному выше. Основные сведени  по соотношени м частей секций прин20 ципам соединени  их между собой через ПЭ, а также данные о суммарном числе витков или амплитуд ЭДС  сны из фиг.9 и 10 и таблицы, где через W--. выражено суммарное число витков

25 ВО относительно среднего значени  U выходного напр жени  дл  отличи  от У- , прин того относительно амплитудного значени  UQO. При этом верх ним знаком К обозначены действую30 щие значени  напр жений относительно ий.

Из фиг.1-10 и таблицы следует, что нар ду с функци ми преобразовани  напр жени  (выпр млени  или вертировани ), умножени  частоты пе ременной составл ющей выходного напр жени  в 6 раз (частотной мультипликации ) , снижени  (редукции) уров н  пульсации устройство благодар 

40 введенным отводам и св з м их через ПЭ выполн ет и функции фазового сдвига огибающей выходного напр жени , его регулировани , причем без введени  фазосдвигающих и регули45 РУКЧДИХ устройств. Така  интеграци  гфункций обеспечиваетс  при данном фиксированном или синхронно в разных секци х измен емом положении отводов в соответствии с направле-

50 ни ми малых стрелок, указанных на фиг.1 и 7, при соблюдении соотношений таблицы.

Существенное множество базовых схем, получаемых при определенных

ща  (пульсаци  Дио) которого измен етс  с шестикратной частотой (П 6) относительно частоты ЭДС.

При конкретном соотношении полусекции и их частей до отводов огибаю- 55 положени х отводов в реализаци х ща  выходного напр жени  сдвинута по по фиг01 и 7, позвол ет выполнить фазе на угол 0-30 эл.град относи- необходимую оптимизацию выбора наи42567

пульса S

t относительно образующей его ЭДС полусекции ах первой фазы. Изменение соотношени  обеспечиваетс  изменением положений отводов, создава  при фиксированных значени х фазового угла (f определенное множество схем с шестикратной частотой пульсации при наличии всего лишь

Дополнительное создание такого

же количества схемко-чЬункциональных реализаций устройства при множестве новых дискретов угла Ц в поддиапазоне 30-60 эл.град. обеспечивает исполнение, приведенное на фиг.7. Принцип работы в целом аналогичен описанному выше. Основные сведени  по соотношени м частей секций принципам соединени  их между собой через ПЭ, а также данные о суммарном числе витков или амплитуд ЭДС  сны из фиг.9 и 10 и таблицы, где через W--. выражено суммарное число витков

ВО относительно среднего значени  U0 выходного напр жени  дл  отличи  от У- , прин того относительно амплитудного значени  UQO. При этом верхним знаком К обозначены действующие значени  напр жений относительно ий.

Из фиг.1-10 и таблицы следует, что нар ду с функци ми преобразовани  напр жени  (выпр млени  или инвертировани ), умножени  частоты переменной составл ющей выходного напр жени  в 6 раз (частотной мультипликации ) , снижени  (редукции) уровн  пульсации устройство благодар 

введенным отводам и св з м их через ПЭ выполн ет и функции фазового сдвига огибающей выходного напр жени , его регулировани , причем без введени  фазосдвигающих и регулиРУКЧДИХ устройств. Така  интеграци  гфункций обеспечиваетс  при данном фиксированном или синхронно в разных секци х измен емом положении отводов в соответствии с направле-

ни ми малых стрелок, указанных на фиг.1 и 7, при соблюдении соотношений таблицы.

Существенное множество базовых схем, получаемых при определенных

положени х отводов в реализаци х по фиг01 и 7, позвол ет выполнить необходимую оптимизацию выбора наи

тельно образующих ее ЭДС, что показано на фиг. 2 на примере первого имлучшей из них по устанавливаемым или требуемым по заданию критери м,

в частности, по суммарному числу витков, выводов, секций, форме и спектру потребл емого тока, фазовом сдвигу огибающей выходного напр жени , использованию габаритной мощности , коэффициенту искажений, коэффициенту мощности, технологичности изготовлени , надежности, электромагнитной совместимости КПД и пр

Из фиг.2, 4, 6-10 следует также свойственна  дл  устройства симметри  процессов, выполнени  секций.и их частей, участи  их в работе при формировании выходных импульсов, симметри  токов и напр жений, в том числе по первичным обмоткам в случа трансформаторного исполнени , а, кроме того, отсутствие негативного  влени  подмагничивани  несмотр  на неполнофазность (двухфазность) источника ЭДС при подключении к трехфазной сети,

Claims (4)

1. Шестилучевой источник низко- л вольного напр жени , содержащий шесть преобразовательных элементов и двухфазный источник переменных ЭДС, сдви- нутых по фазе на 120 эл.град, относительно друг друга, при этом кажда  из двух фазных секций снабжена отводом от средней точки, который образует выходной вывод и делит секцию на две полусекции, кажда  из которых снабжена основным отводом, а к выводам секций и к основным отводам одной из -них однонаправленно относительно одного из выходных выводов подключены по одному указанные преобразовательные элементы, отличающийс  тем, что, с целью расширени  схемно-функциональных возг можностей и области применени , в каждую из. четырех полусекций введен дополнительный отвод, к которому подключей свободным электродом один из преобразовательных элементов, присоединенный другим электродом к вы- воду или основному отводу другой

0

5

0

5

JQ 5

35

40

фазной секции, причем через данный элемент соединены отвод или вывод с выводом или отводом полусекций разных по фазе секций при соответствующих соотношени х частей полусекций от основного и дополнительного отводов до средней точки, установленных относительно данной полусекции дл  двух поддиапазонов угла сдвига Ц - Ј0; 30 J и(30, Ь0 эл.град., где Cj - Некоторый фазовый угол, а пр ма  скобка означает, что принадлежаща  ей цифра относитс  к данному поддиапазону без исключени  из него.

2.Источник по п.1, отличающийс  тем, что при . 30° через преобразовательные элементы соединены между собой выводы и отводы разноименных полусекций, при этом выводы полусекций первой (второй) фазной секции соединены с дополнительными (основными) отводами второй (первой) фазной секции, основные отводы которой соединены с дополнительными отводами полусекций первой фазной секции, причем каждый дополнительный отвод данной полусекции расположен между средней точкой и основным ее отводом.

3.Источник по пп..1 и 2, о т - личающийс  тем, что при 30° Cj 1 60° основные отводы полусекций первой секции соединены через подключенные к ним преобразовательные элементы с дополнительными отводами одноименных полусекций второй фазной секции, а выводы полусекций первой (второй) фазной секции соединены с основными (дополнительными) отводами разноименных полусекций второй (первой) секции.

4.Источник по пп.1-3, отличающийс  тем, что указанные части от основного и дополнительного отводов до средней точки установлены относительно- полусекции в каждой из них в соотношени х cos((P+ 30°) : :sin(f :cos(3Q° -Ч) при Cf fO; и s in cos (30° +q):cos( 30°) при Ц eC30; 603 эл.град.

15

1642567

mz:

о

( D/2 0,8660,966

1( & + 1)/ - 11,1154

ft/з ((4з + Об 0 ,74050,8259

-.sin(60 -If)

4з/21/4Г

0,8660,7071

-J2

а,о

0,7405

0,8165

It/341 0,6046

sintf

О О

о о

о о

4 4

4,2

(4з1-о/2

0,2588

0,2989 0,2213

-4Г

4,462 4,672

согласно

с ростом угла c в пределах:

0-30 эл.град, сближаютс  -

у-- у

b

Ь4-b«- bj

согласно встречно

согласно встречно

45

10

ZT

60

0,966

4Т + D/461

1,1154

0,886

1 1

0,855

0,8259

0,7405

1/2 0,5

0,5774

i73 -J6 0,4275

0,7071

42 0,8165

0,6046

sinCf

4Т/2 0,866

1

1

- I

1/2 0,5

1/4Т ,5774

Г/346 ,4275

8/43 4,6.2

4,837

0,2588

( 0/4 0,2989

1Г(4Т0 ,2213

2 4(1 +1/ 4,462

4,672

0,7405

stn(60° -If)

О

30-60 эл.град, удал ютс 

согласно

встречно

согласно

- 1

-

-

встречно

согласно

k

&r

a

t

0jr С

ФигЗ

W 2fL

yXO M

ЪМ

О

Г

I

О / (9} °П

дмф

I

м м

ЗГ М И

.09

№

42

О 10 20 30 40 50

Фиг. W

О Ю 20 30 40 50WJ Фиг.9