Система стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНО-ВЫПРЯМИТЕЛЬНОГО БЛОКА(71) Заявитель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(72) Авторы Лапцевич Александр Анатольевич Сизиков Сергей Вячеславович Синяков Анатолий Леонидович(73) Патентообладатель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(57) Система стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока, содержащая основной и дополнительный двухполупериодные трехфазные выпрямители, а также трехфазный трансформатор, основная первичная и вторичная трехфазные обмотки которого соединены по схемам соответственно звезда, звезда, а его дополнительная первичная трехфазная обмотка входами через замыкающиеся контакты контактора подключена к трехфазной сети переменного тока и выходами присоединена к трехфазному входу дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, к выходу которого подключен угольный столбик угольного регулятора напряжения, основная обмотка электромагнита которого через основной регулировочный резистор присоединена к выходным клеммам трансформаторно-выпрямительного блока, к которым также присоединена переменная нагрузка, отличающаяся тем, что снабжена балластным резистором, а угольный регулятор напряжения - дополнительной обмоткой, которая расположена сверху основной обмотки электромагнита, при этом выходные клеммы трансформаторновыпрямительного блока с присоединенными переменной нагрузкой и основной обмоткой электромагнита через балластный резистор подключены к выходу основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, присоединенного трехфазным входом к выходам 97242013.12.30 вторичной трехфазной обмотки трехфазного трансформатора, основная первичная трехфазная обмотка которого входами дополнительно присоединена соответственно к выходам замыкающихся контактов контактора, а дополнительная обмотка угольного регулятора напряжения присоединена параллельно через дополнительный регулировочный резистор к выводам балластного резистора так, что ее магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку основной обмотки электромагнита.(56) 1. Синдеев И.М. Электроснабжение летательных аппаратов. - М. Транспорт, 1982. С. 179. 2. Патентна полезную модель 8982, МПК 02 7/06, 2013. Предлагаемое техническое решение относится к системам стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительных блоков, которые служат источниками электрической энергии постоянного тока для вторичных систем электроснабжения воздушных судов. Известная система стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока 1. Эта система стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока содержит трехфазный трансформатор, три дросселя насыщения с общей обмоткой подмагничивания, три трансформатора тока, основной и дополнительный двухполупериодные трехфазные выпрямители, при этом к трехфазной электросети переменного тока через обмотки дросселей насыщения и замыкающиеся контакты контактора подключена первичная обмотка трехфазного трансформатора, ко вторичной обмотке которого через первичные обмотки трех трансформаторов тока подключен трехфазным входом основной двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого подключена переменная нагрузка, а общая обмотка подмагничивания трех дросселей насыщения через регулировочное сопротивление подключена к выходу дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, который трехфазным входом подключен к выходом трех вторичных обмоток, соединенных входами в общую точку, трех трансформаторов тока. Известная система работает следующим образом. При номинальной нагрузке изменением сопротивления, включенного в цепь обмотки подмагничивания, регулируем ток в обмотке подмагничивания дросселей так, чтобы напряжение на выходе основного выпрямителя стало равно номинальному. В этом случае при изменении нагрузки изменяется ток в обмотке подмагничивания дросселей пропорционально току нагрузки и тем самым изменяется реактивное сопротивление дросселей, в результате чего поддерживается выходное напряжение основного выпрямителя в заданных пределах. Величина отклонения напряжения от номинального значения в установившемся режиме зависит от величины основного возмущающего воздействия - величины тока нагрузки. К недостаткам этой системы стабилизации напряжения следует отнести пониженную точность стабилизации напряжения на выходе основного выпрямителя при изменении нагрузки. Пониженная точность стабилизации выходного напряжения основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя обусловлена тем, что система осуществляет стабилизацию напряжения только по величине возмущения (току нагрузки) и не осуществляет стабилизацию напряжения по отклонению напряжения от номинального значения. Из-за отсутствия канала стабилизации напряжения по отклонению напряжения от нормируемого значения при изменении нагрузки или напряжения трехфазной электросети система поддерживает выходное напряжение выпрямительной установки с низкой точностью. Отклонение напряжения в установившемся режиме пропорционально величине возмущения. 2 97242013.12.30 Наиболее близкой к заявляемой конструкции системы стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока является система, осуществляющая стабилизацию напряжения на нагрузке с повышенной точностью за счет стабилизации напряжения не только по току нагрузки, но и по величине отклонения напряжения от номинального значения 2. Эта известная система стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока содержит оборудованный дополнительной первичной трехфазной обмоткой трехфазный трансформатор, основные первичная и вторичная трехфазные обмотки которого соединены по схемам соответственно звезда и звезда, три дросселя насыщения с общей обмоткой подмагничивания, три трансформатора тока, основной и два дополнительных двухполупериодных трехфазных выпрямителя, угольный регулятор напряжения, при этом к трехфазной сети переменного тока через обмотки дросселей насыщения и замыкающиеся контакты контактора подключена основная первичная обмотка трехфазного трансформатора, ко вторичной обмотке которого через первичные обмотки трех трансформаторов тока подключен трехфазным входом основной двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого подключена переменная нагрузка общая обмотка подмагничивания трех дросселей насыщения через основное регулировочное сопротивление подключена к выходу первого дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, который трехфазным входом подключен к выводам трех вторичных обмоток, соединенных входами в общую точку, трех трансформаторов тока при этом к выходу основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя через дополнительное регулировочное сопротивление подключена обмотка электромагнита угольного регулятора напряжения, угольный столбик которого подключен к выходу второго дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, присоединенного трехфазным входом к выходам фазных обмоток дополнительной первичной трехфазной обмотки трехфазного трансформатора. Система стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока работает следующим образом. Система осуществляет стабилизацию напряжения по току нагрузки. Для этого используются три трансформатора тока первый дополнительный двухполупериодный трехфазный выпрямитель, подключенный трехфазным входом к выходам трех вторичных обмоток трансформаторов тока, а также общая обмотка подмагничивания трех дросселей насыщения, подключенная к выходу этого выпрямителя через регулировочное сопротивление. Если ток нагрузки увеличивается, то увеличивается подмагничивание дросселей общей обмоткой подмагничивания, что приводит к увеличению напряжения на нагрузке пропорционально току нагрузки. Дополнительную стабилизацию напряжения на нагрузке система осуществляет по отклонению напряжения на нагрузке от номинального значения. В этом случае отклонения напряжения на нагрузке от номинального значения измеряет обмотка электромагнита угольного регулятора напряжения, которая изменяет сопротивление угольного столбика, подключенного к выходу второго дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, в результате чего изменяется мощность дополнительной первичной трехфазной обмотки трехфазного трансформатора, что способствует стабилизации напряжения на нагрузке. К недостатку этой системы стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока следует отнести сложность конструкции системы. Сложная конструкция системы стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока обусловлена наличием в ее конструкции трех дросселей насыщения,трех трансформаторов тока, дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя. Задачей заявляемой полезной модели системы стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока является упрощение конструкции системы. 3 97242013.12.30 Поставленная техническая задача решается тем, что система стабилизация напряжения трансформаторно-выпрямительного блока, содержащая основной и дополнительный двухполупериодные трехфазные выпрямители, а также трехфазный трансформатор, основная первичная и вторичная трехфазные обмотки которого соединены по схемам соответственно звезда, звезда, а его дополнительная первичная трехфазная обмотка входами через замыкающиеся контакты контактора подключена к трехфазной сети переменного тока и выходами присоединена к трехфазному входу дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, к выходу которого подключен угольный столбик угольного регулятора напряжения, основная обмотка электромагнита которого через основной регулировочный резистор присоединена к выходным клеммам трансформаторновыпрямительного блока, к которым также присоединена переменная нагрузка, снабжена балластным резистором, а угольный регулятор напряжения - дополнительной обмоткой,которая расположена сверху основной обмотки электромагнита, при этом выходные клеммы трансформаторно-выпрямительного блока с присоединенными переменной нагрузкой и основной обмоткой электромагнита через балластный резистор подключены к выходу основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, присоединенного трехфазным входом к выводам вторичной трехфазной обмотки трехфазного трансформатора, основная первичная трехфазная обмотка которого входами дополнительно присоединена соответственно к выходам замыкающихся контактов контактора, а дополнительная обмотка угольного регулятора напряжения присоединена параллельно через дополнительный регулировочный резистор к выводам балластного резистора так, что ее магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку основной обмотки электромагнита. Сущность заявляемой полезной модели системы стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока поясняется принципиальной электрической схемой системы. Система стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока содержит основной и дополнительный двухполупериодные трехфазные выпрямители 1, 2, а также трехфазный трансформатор 3, основные первичная и вторичная трехфазные обмотки 4, 5 которого соединены по схеме соответственно звезда, звезда, а его дополнительная первичная трехфазная обмотка 6 входами через замыкающиеся контакты 7 контактора подключена к трехфазной сети переменного тока и выходами присоединена к трехфазному входу дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя 2, к выходу которого подключен угольный столбик 8 угольного регулятора напряжения, основная обмотка 9 электромагнита которого через основной регулировочный резистор 10 присоединена к выходным клеммам 11, 12 трансформаторно-выпрямительного блока, к которым также присоединена переменная нагрузка 13. Для упрощения конструкции системы стабилизации напряжения трансформаторновыпрямительного блока система снабжена балластным резистором 14, а угольный регулятор напряжения дополнительной обмоткой 15, которая расположена сверху основной обмотки 9 электромагнита, при этом выходные клеммы 11, 12 трансформаторно-выпрямительного блока с присоединенными переменной нагрузкой 13 и основной обмоткой 9 электромагнита через основной регулировочный резистор 10 подключены к выходу основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя 1, присоединяемого трехфазным входом к выводам вторичной трехфазной обмотки 5 трехфазного трансформатора 3, основная первичная трехфазная обмотка 4 которого входами дополнительно присоединена соответственно к выходам замыкающихся контактов 7 контактора, а дополнительная обмотка 15 угольного регулятора напряжения присоединена параллельно через дополнительный регулировочный резистор 16 к выводам балластного резистора 14 так, что ее магнитный поток направлен навстречу магнитному потоку основной обмотки 9 электромагнита. 4 97242013.12.30 Заявленная система работает следующим образом. Замыканием контактов 7 контактора трансформаторно-выпрямительный блок подключают к трехфазной электросети переменного тока и при номинальной нагрузке 13 регулировочными резисторами 10 и 16 устанавливают номинальное напряжениена нагрузке 13. Номинальному напряжению н соответствует номинальный ток н нагрузки 13. Если увеличилась нагрузка 13, то ток нагрузки стал больше н, а напряжение меньше н. В этом случае уменьшается ток через основную обмотку 9 электромагнита угольного регулятора напряжения, в результате чего уменьшается сопротивление угольного столбика 8, что приводит к увеличению тока через дополнительную первичную трехфазную обмотку 6 трехфазного трансформатора и увеличению напряжения на нагрузке 13. Кроме того, при увеличении нагрузки 13 увеличилось падение напряжения на балластном резисторе 14, что приводит к увеличению тока через дополнительную обмотку 15 электромагнита угольного регулятора напряжения, которая расположена сверху основной обмотки 9 электромагнита. Так как дополнительная обмотка 15 при протекании по ней тока создает магнитный поток, направленный навстречу магнитному потоку основной обмотку 9 электромагнита,то уменьшается результирующий магнитный поток электромагнита, воздействующий на якорь электромагнита, что приводит к еще большему уменьшению сопротивления угольного столбика 8 и увеличению напряжения на нагрузке 13. Если нагрузка 13 уменьшалась, то ток нагрузки становится меньше н, а напряжение больше . В этом случае увеличивается ток через основную обмотку 9 электромагнита и уменьшается ток через дополнительную обмотку 15 электромагнита. В результате этого увеличивается результирующий магнитный поток, воздействующий на якорь электромагнита, и сопротивление угольного столбика 8 увеличивается, что приводит к понижению напряжения на нагрузке 13. Заявляемая система, как и известная, стабилизирует напряжение на нагрузке по величине отклонения напряжения на нагрузке и по величине изменения тока нагрузки, но проще по конструкции из-за отсутствия в ней трех трансформаторов тока, трех дросселей насыщения с общей обмоткой подмагничивания и второго дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой системы стабилизации напряжения трансформаторно-выпрямительного блока происходит достижение поставленной технической задачи упрощение конструкции системы за счет оборудования ее балластным резистором, а угольного регулятора напряжения дополнительной обмоткой, которая расположена сверху основной обмотки электромагнита и присоединена параллельно через дополнительный регулировочный резистор к выводам балластного резистора, через который к выходу основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, присоединенного трехфазным входом ко вторичной трехфазной обмотке трехфазного трансформатора, подключены выходные клеммы трансформаторно-выпрямительного блока с присоединенными к ним переменной нагрузкой и через основной регулировочный резистор основная обмотка электромагнита, при этом основная первичная трехфазная обмотка трехфазного трансформатора входами дополнительно присоединена соответственно к выходам замыкающихся контактов контактора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5