Регулируемый преобразователь переменного напряжения

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(71) Заявители Сычик Василий Андреевич Уласюк Николай Николаевич(72) Авторы Сычик Василий Андреевич Уласюк Николай Николаевич(73) Патентообладатели Сычик Василий Андреевич Уласюк Николай Николаевич(57) Регулируемый преобразователь переменного напряжения, содержащий трехфазный трансформатор, управляемый выпрямительный мост с устройством управления мостом,силовую нагрузку, отличающийся тем, что первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора соединены звездой, управляемый выпрямительный мост содержит парные тринисторы, включенные встречно-параллельно в первичные фазные обмотки трехфазного трансформатора, а силовая нагрузка подключена к вторичным фазным обмоткам трехфазного трансформатора.(56) 1. А.с. СССР 1220080, МПК 02 5/22, 1986. 2. А.с. СССР 1157629, МПК 02 5/12, 1985. Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для регулирования электроэнергии, потребляемой электросиловыми установками. Известен регулируемый преобразователь переменного напряжения 1, который содержит регулирующий орган в виде двух силовых цепей, одна из которых образована транзистором и диодами, другая - также транзистором и диодами, силовые выводы регулирующего органа подключены к источнику переменного напряжения и нагрузке. Недостатками такого регулируемого преобразователя переменного напряжения являются невысокий КПД и сложная электрическая схема. 74852011.08.30 Прототипом предлагаемой полезной модели является регулируемый преобразователь переменного напряжения 2, который содержит трехфазный трансформатор, имеющий две группы вторичных обмоток. Первая группа обмоток соединена в звезду, вторая группа вторичных обмоток соединена в треугольник. Обе группы вторичных обмоток подключены к выводам переменного тока управляемых выпрямительных мостов. Трехфазная нагрузка подключена к первичным обмоткам трехфазного трансформатора. Недостатками регулируемого преобразователя переменного напряжения - прототипа являются 1. Невысокий КПД, обусловленный сложной структурой преобразователя, включающей две группы вторичных обмоток трансформатора, соединенных в звезду и треугольник,причем управляемые выпрямительные мосты включены в группы вторичных обмоток трехфазного трансформатора. 2. Невысокие мощности, потребляемые силовой нагрузкой, поскольку она подключена последовательно с первичными обмотками трехфазного трансформатора. Техническим результатом полезной модели является повышение КПД и передаваемой в силовую нагрузку электрической мощности. Поставленная задача достигается тем, что в регулируемом преобразователе переменного напряжения, содержащем трехфазный трансформатор, управляемый выпрямительный мост с устройством управления мостом, силовую нагрузку, первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора соединены звездой, управляемый выпрямительный мост содержит парные тринисторы, включенные встречно-параллельно в первичные фазные обмотки трехфазного трансформатора, а силовая нагрузка подключена к вторичным фазным обмоткам трехфазного трансформатора. Сущность полезной модели поясняет чертеж, где на фиг. 1 изображена электрическая схема регулируемого преобразователя переменного напряжения, а на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Регулируемый преобразователь переменного напряжения включает трехфазный трансформатор с фазными первичными обмотками 1 и фазными вторичными обмотками 2, соединенными звездой. К каждой из фазных первичных обмоток 1 фаз А, В, С последовательно подключены соединенные встречно-параллельно тринисторные пары 3, 4, 5. Управляющие электроды тринисторов тринисторных пар 3, 4, 5 соединены с устройством управления тиристорами 6, которое электрически связано с управляющим выпрямительным мостом. Фазные вторичные обмотки 2 фаз А, В, С подключены к силовой нагрузке 7. Включение встречно-параллельно соединенных тринисторных пар 3, 4, 5 в первичные фазные обмотки 1 трехфазного трансформатора обусловливает минимизацию активных потерь в трансформаторе и обеспечивает повышение КПД устройства и амплитуды токов во вторичных фазных обмотках 2. Протекание переменного тока в первичных фазных обмотках 1 исключает подмагничивание магнитопровода трехфазного трансформатора, то есть снижение потерь на гистерезис и повышение КПД. Вторичные фазные обмотки 2 трехфазного трансформатора рассчитаны на большие токи в тысячи ампер, и они подключаются к силовой нагрузке, представляющей электромеханические и тепловые установки большой электрической мощности. Отсутствие групп вторичных обмоток трансформатора и дополнительных управляемых выпрямительных мостов существенно снижает габариты и упрощает конструкцию регулируемого преобразователя переменного напряжения. Предложенное устройство работает следующим образом. Принцип работы регулируемого преобразователя переменного напряжения поясняют временные диаграммы, представленные на фиг. 2. При подаче на первичные обмотки трехфазного трансформатора напряжения сети, действующее значение фазных напряжений которого 220 , и управляющего напряжения от устройства управления тиристорами 6 с углом регулирования 0 на анодные тринисторы встречнопараллельно включенных тринисторных пар 3, 4, 5 во время действия положительных 2 74852011.08.30 полуволн напряжений , , , все анодные тринисторы встречно-параллельных тринисторных пар 3, 4, 5 будут открыты, а катодные тринисторы этих пар закрыты. Во время действия отрицательной полуволны входных фазных напряжений , ,на управляющие электроды катодных тринисторов встречно-параллельных тринисторных пар 3, 4, 5 со сдвигом на 180 подаются управляющие напряжения с углом регулирования 0 и катодные тринисторы этих пар будут открыты, а их анодные тринисторы будут закрыты. В результате в фазные первичные обмотки 1 подаются номинальные напряжения, а во вторичных фазных обмотках 2 трехфазного трансформатора генерируются максимальные напряжения, максимальный ток, и в силовую нагрузку 8 поступает максимальная электрическая мощность. Управляющие напряжения , поступающие из устройства управления тринисторами 6,сдвинуты во времени для каждой встречно-параллельной пары тринисторов на угол 120. При увеличении угла регулирования , например, на 90, что отражено на фиг. 2 для фазного напряжения , происходит отсечка полуволн входных фазных напряжений и средние значения напряженийв фазных первичных обмотках снижаются (для/2 в два раза). Соответственно пропорционально снижаются напряжения и токи в фазных вторичных обмотках 2 трехфазного трансформатора и поступающая в силовую нагрузку 8 электрическая мощность. При 180 фазные напряжения в фазных первичных обмотках 1 трехфазного трансформатора 0. Поступающая в силовую нагрузку 7 электрическая мощностьтакже снижается до нулевого уровня. Каждое из напряженийв фазных первичных обмотках 1 трехфазного трансформатора изменяется по следующей зависимости 1)/2),где - фазные напряжения , ,при 0. Следовательно, регулируемый преобразователь переменного напряжения обеспечивает регулирование выходного напряжения и электрической мощности от номинального значения до нулевого уровня с высоким КПД, достигающим значения 95 . Технико-экономические преимущества предлагаемого регулируемого преобразователя переменного напряжения в сравнении с аналогами и прототипом 1. В 1,5 раза возрастает коэффициент полезного действия. 2. Существенно (более чем в 2 раза) возрастает передаваемая в силовую нагрузку электрическая мощность и упрощается электрическая схема регулируемого преобразователя переменного напряжения. Промышленное освоение предлагаемого регулируемого преобразователя переменного напряжения возможно на предприятиях электротехнической промышленности. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3