Выпрямительная установка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(72) Авторы Лапцевич Александр Анатольевич Сизиков Сергей Вячеславович Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(73) Патентообладатель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(57) Выпрямительная установка, содержащая однофазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к электросети переменного тока, а ко вторичной подключен входом двухполупериодный мостовой выпрямитель переменную нагрузку и регулятор напряжения постоянного тока, отличающаяся тем, что первичная обмотка однофазного трансформатора выполнена в виде двух секций, а регулятор напряжения постоянного тока в виде угольного регулятора напряжения, при этом переменная нагрузка подключена к выходу мостового выпрямителя, первая и вторая секции первичной обмотки однофазного трансформатора подключены к электросети переменного тока соответственно через первое регулировочное сопротивление и через угольный столбик угольного регулятора напряжения, обмотка электромагнита которого подключена через второе регулировочное сопротивление к выходу мостового выпрямителя. Предлагаемое техническое решение относится к выпрямительным установкам, которые преобразуют энергию переменного тока в энергию постоянного тока и широко применяются на воздушных судах. Известна конструкция выпрямительной установки 1. Известная выпрямительная установка содержит однофазный трансформатор, первичная обмотка которого подключе 89832013.02.28 на к электросети переменного тока, а ко вторичной подключена через выпрямительный диод переменная нагрузка. Наличие трансформатора в конструкции выпрямительной установки позволяет получить различные напряжения постоянного тока, необходимые для питания отдельных потребителей электрической энергией постоянного тока. Выпрямительная установка работает следующим образом. При протекании переменного тока через первичную обмотку трансформатора во вторичной его обмотке наводится переменное напряжение, положительную полуволну которого пропускает диод, и по нагрузке течет пульсирующий постоянный ток. К недостатку этой выпрямительной установки следует отнести низкий коэффициент полезного действия установки. Низкий коэффициент полезного действия (0,405) выпрямительной установки обусловлен тем, что установка не использует отрицательную полуволну переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора для увеличения мощности постоянного тока нагрузки. Наиболее близкой к заявляемой конструкции выпрямительной установки является установка, осуществляющая двухполупериодное выпрямление переменного напряжения 2. Эта выпрямительная установка содержит однофазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к электросети переменного тока, а ко вторичной подключен входом двухполупериодный мостовой выпрямитель, к выходу которого через транзистор подключены переменная нагрузка и регулятор напряжения на нагрузке. Выпрямительная установка работает следующим образом. Мостовой выпрямитель, состоящий из четырех диодов, осуществляет двухполупериодное выпрямление переменного напряжения вторичной обмотки трансформатора, в результате чего через нагрузку течет постоянный ток большой мощности, а регулятор напряжения осуществляет стабилизацию напряжения на нагрузке при изменении ее величины или напряжения электросети. Регулятор напряжения осуществляет стабилизацию напряжения на нагрузке изменением сопротивления транзистора в зависимости от отклонения напряжения на нагрузке от нормируемого значения. К недостаткам выпрямительной установки следует отнести пониженные эффективность и надежность работы. Пониженная эффективность работы обусловлена тем, что при больших колебаниях напряжения на нагрузке на транзисторе рассеивается значительная мощность, что обуславливает понижение КПД установки (менее 0,81). Пониженная надежность работы выпрямительной установки обусловлена возможностью выхода из строя транзистора из-за перегрева. Задачей заявляемой полезной модели выпрямительной установки является повышение эффективности и надежности работы установки. Поставленная техническая задача решается тем, что в выпрямительной установке, содержащей однофазный трансформатор, первичная обмотка которого подключена к электросети переменного тока, а ко вторичной подключен входом двухполупериодный мостовой выпрямитель, переменную нагрузку и регулятор напряжения постоянного тока,первичная обмотка однофазного трансформатора выполнена в виде двух секций, а регулятор напряжения постоянного тока - в виде угольного регулятора напряжения, при этом переменная нагрузка подключена к выходу мостового выпрямителя, а первая и вторая секции первичной обмотки однофазного трансформатора подключены к электросети переменного тока соответственно через первое регулировочное сопротивление и через угольный столбик угольного регулятора напряжения, обмотка электромагнита которого подключена через второе регулировочное сопротивление к выходу мостового выпрямителя. Сущность заявляемой выпрямительной установки поясняется ее электрической схемой, изображенной на фигуре. Выпрямительная установка содержит однофазный трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к электросети переменного тока, а ко вторичной обмотке 3 трансформатора 1 подключен входом двухполупериодный мостовой выпрямитель 4 переменную нагрузку 5 и регулятор 6 напряжения постоянного тока. 2 89832013.02.28 Для повышения эффективности и надежности работы переменная нагрузка 5 подключена к выходу мостового выпрямителя, первичная обмотка 2 трансформатора 1 выполнена в виде двух секций 7, 8, а регулятор 6 напряжения постоянного тока - в виде угольного регулятора напряжения, при этом первая и вторая секции 7, 8 первичной обмотки 2 однофазного трансформатора 1 подключены к электросети переменного тока соответственно через первое регулировочное сопротивление 9 и через угольный столбик 10 угольного регулятора напряжения, обмотка 11 электромагнита которого подключена через второе регулировочное сопротивление 12 к выходу мостового выпрямителя 4. Заявляемая выпрямительная установка работает следующим образом. При номинальной нагрузке при помощи регулировочных сопротивлений 9, 12 добиваются номинального напряжения на нагрузке. Если напряжение на нагрузке 5 становится меньше номинального, то уменьшается ток через обмотку 11 электромагнита угольного регулятора и сопротивление угольного столбика 10 уменьшается, при этом увеличивается ток через вторичную секцию 8 первичной обмотки 2 трансформатора 7, что приводит к увеличению напряжения на нагрузке 5 пропорционально величине отклонения напряжения от номинального значения. Если напряжение на нагрузке 5 становится больше номинального значения из-за уменьшения нагрузки или увеличения напряжения электросети переменного тока, то угольный регулятор напряжения увеличивает сопротивление угольного столбика 10, в результате чего понижается напряжение на нагрузке пропорционально величине отклонения напряжения. На воздушных судах применяется первичная трехфазная система электроснабжения с фазным напряжением 115 В, а для питания потребителей энергией постоянного тока требуется напряжение на номинальной нагрузке 28 В. При КПД трансформатора около 1,0 ток через первичную обмотку 2 трансформатора 1 в 4 раза меньше тока активной нагрузки. Первичная обмотка 2 трансформатора 1 выполнена из двух секций 7, 8, при этом электрическая мощность первой секции 7 составляет 0,7, а второй 0,3 номинальной мощности установки. Поэтому ток через вторую секцию 8 с последовательно включенным угольным столбиком 10 в 8-10 раз меньше номинального тока нагрузки, в результате резко уменьшается электрическая мощность, которую угольный столбик преобразует в тепловую энергию, и повышается надежность работы выпрямительной установки за счет отсутствия выхода из строя угольного столбика 10. Кроме того, уменьшается ток в 5-6 раз через первую секцию 7 первичной обмотки 2 трансформатора 1, в результате уменьшается потери электроэнергии на первом регулировочном сопротивлении 9. Так как уменьшаются потери энергии на первом регулировочном сопротивлении 9 по сравнению с потерями электроэнергии на транзисторе существующей выпрямительной установки, то увеличивается КПД выпрямительной установки. В результате выпрямительная установка имеет повышенную надежность работы из-за отсутствия возможности выхода из строя угольного столбика и более высокий КПД из-за уменьшения потерь электроэнергии в схеме установки. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой выпрямительной установки происходит достижение поставленной технической задачи - повышение надежности и эффективности работы выпрямительной установки за счет уменьшения потерь электроэнергии в установке и предотвращение выхода из строя регулятора напряжения за счет подключения переменной нагрузки к выходу мостового выпрямителя, выполнения первичной обмотки однофазного трансформатора в виде двух секций, а регулятора напряжения - в виде угольного регулятора напряжения, подключения первой и второй секций первичной обмотки трансформатора к электросети переменного тока соответственно через первое регулировочное сопротивление и через угольный столбик угольного регулятора напряжения, обмотка электромагнита которого подключена через второе регулировочное сопротивление к выходу мостового выпрямителя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3