RU2386203C1 - Rectifying plant - Google Patents
Rectifying plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386203C1 RU2386203C1 RU2009113392/09A RU2009113392A RU2386203C1 RU 2386203 C1 RU2386203 C1 RU 2386203C1 RU 2009113392/09 A RU2009113392/09 A RU 2009113392/09A RU 2009113392 A RU2009113392 A RU 2009113392A RU 2386203 C1 RU2386203 C1 RU 2386203C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- valves
- secondary winding
- transformer
- current
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
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.
Известны выпрямительные установки, используемые для питания электронных устройств, содержащие силовой трансформатор, комплект вентилей, выполненный в виде однофазного моста, вход комплекта вентилей соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а выход имеет выводы для подключения нагрузки (Иванов-Цыганков А.И. Электротехнические устройства радиосистем. М., 1973, с.24). Недостатком таких выпрямительных установок, работающих на низкоомную нагрузку, является низкое качество выпрямленного тока из-за большой величины коэффициента пульсаций, а также невысокий коэффициент использования электроэнергии. С целью повышения качества выпрямленного тока в таких сильноточных установках после однофазного моста включают в качестве сглаживающего фильтра индуктивный дроссель. Это приводит к увеличению массогабаритных параметров однофазных выпрямительных установок.Known rectifier installations used to power electronic devices containing a power transformer, a set of valves made in the form of a single-phase bridge, the input of a set of valves is connected to the secondary winding of the transformer, and the output has outputs for connecting the load (Ivanov-Tsygankov A.I. Electrical devices of radio systems M., 1973, p.24). The disadvantage of such rectifier installations operating at low impedance is the low quality of the rectified current due to the large ripple coefficient, as well as the low coefficient of energy use. In order to improve the quality of the rectified current in such high-current installations, after a single-phase bridge, an inductive choke is included as a smoothing filter. This leads to an increase in the weight and size parameters of single-phase rectifier installations.
Известна также 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 неэффективное 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.A rectifier installation is also known, which contains a single-phase power transformer with the main and additional parts of the secondary winding connected in series and according to which the working and voltage boosting valve kits have outputs for connecting to the load, the input of the working valve kit, made in the form of a single-phase bridge, is connected to the main part of the secondary transformer windings, 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 the secondary winding of the transformer 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 reduces 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.
Выпрямительная установка, принятая за прототип (Патент 2007828, МПК Н02М 7/06, 15.02.1994, бюл. №3, выпрямительная установка), показана на фиг.1. Выпрямительная установка прототипа содержит однофазный силовой трансформатор 1 с основной 2 и дополнительной 3 частями вторичной обмотки трансформатора; вольтодобавочный комплект вентилей - из двух последовательно включенных вентилей 8 и 9 - соединен их общей точкой с крайним выводом дополнительной части 3 вторичной обмотки трансформатора через коммутатор 10; управляющий вход коммутатора соединен с выходом блока 11 управления, а выходы рабочего и вольтодобавочного комплектов вентилей подключены к нагрузке 12. Выпрямительная установка содержит также конденсатор с переменной емкостью 13 и разрядный резистор 14, подключенные параллельно коммутатору 10. 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.The rectifier installation adopted for the prototype (Patent 2007828, IPC
Целью предлагаемого изобретения является упрощение, улучшение качества выпрямленного тока и еще большее повышение коэффициента мощности при использовании выпрямительной установки для заряда химических источников тока, электролизе растворов и, возможно, сварке, а также уменьшение массогабаритных параметров силового трансформатора.The aim of the invention is to simplify, improve the quality of the rectified current and further increase the power factor when using a rectifier for charging chemical current sources, electrolysis of solutions and, possibly, welding, as well as reducing the overall dimensions of the power transformer.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая выпрямительная установка, в отличие от прототипа, не имеет коммутатора 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.This goal is achieved by the fact that the proposed rectifier installation, in contrast to the prototype, does not have a switch with its control unit. It is equipped with a second additional part of the secondary winding of the transformer connected according to one end with the first additional part of the secondary winding, and the second end with a second capacitor with a variable capacitance and a discharge resistor connected to each other in parallel. The rectifier installation is also equipped with a second boost valve set - in the form of two series-connected valves, the outputs of which have outputs for connecting to the load, and their common point is connected to a second capacitor with a variable capacitance 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 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 имеют выводы для подключения к нагрузке 17.Figure 2 presents a diagram of the proposed rectifier installation. The rectifier installation contains a single-
Предлагаемамая 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 9, 10, 11, 12, в нагрузке 17 протекает постоянный пульсирующий ток с амплитудой I2, 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 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 с амплитудой I4, фиг.3.The proposed rectifier installation operates as follows. When the rectifier installation is connected to the network, 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, соответственно на 45° и 90°. Сдвиги по фазе создаются выбором величин емкости конденсаторов 7 и 5. При этом обеспечивается согласованная работа моста из вентилей 9, 10, 11, 12 с выпрямительными мостами из вентилей 9, 10, 13, 14 и 9, 10, 15, 16 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 U'2,3 и U2 и U'2,4, фиг.2. Среднее значение выпрямленного тока в нагрузке за половину периода питающего напряжения определяется полным импульсом тока I2 и верхними частями импульсов I3 и I4, фиг.3. Качество выпрямленного тока оценивают коэффициентом пульсаций, определяемым отношением амплитуды импульсов постоянного тока к среднему значению тока. При наличии импульсов токов I3 и I4 среднее значение выпрямленного тока окажется значительно больше, коэффициент пульсаций выпрямленного тока будет меньше, а качество тока выше. Роль конденсаторов 5 и 7 этим не ограничивается. Их реактивная мощность, Qc5+Qc7=Хс5·I2 4+Хс7·I2 3, компенсирует часть реактивной индуктивной мощности тока силового трансформатора. При этом увеличивается величина коэффициента мощности тока Cosφ, 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 DC pulses I 3 and I 4 according to the connected
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 каждый 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 9, 10, 11, 12 изготовлен из диодов В-25, а диодные мосты 9, 10, 13, 14 и 9, 10, 15, 16 изготовлены из диодов В-10. Величина сопротивления разрядных резисторов выбрана 1 кОм. Конденсаторы 5 и 7 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 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 в 90° и током I3 и напряжением U'2,3 в 45° возникают, соответственно, если электрическая емкость конденсатора С5≈160 мкФ, его реактивное сопротивление Х5=20 Ом, а электрическая емкость конденсатора С4≈3185 мкФ, его реактивное сопротивление Х4≈1 Ом.Phase shifts between current I 4 and voltage U ' 2.4 in 90 ° and current I 3 and voltage U' 2.3 in 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 capacitor C 4 ≈3185 μF, its reactance X 4 ≈1 Ohms.
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 трансформатора.It 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.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113392/09A RU2386203C1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | Rectifying plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009113392/09A RU2386203C1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | Rectifying plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2386203C1 true RU2386203C1 (en) | 2010-04-10 |
Family
ID=42671288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009113392/09A RU2386203C1 (en) | 2009-04-09 | 2009-04-09 | Rectifying plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386203C1 (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 |
-
2009
- 2009-04-09 RU RU2009113392/09A patent/RU2386203C1/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 |
---|---|---|
CN107069983B (en) | Secondary variable parameter and variable structure induction type wireless charging system | |
CN107493021B (en) | Power supply with power factor correction and output dependent energy storage | |
US6256213B1 (en) | Means for transformer rectifier unit regulation | |
KR20170071587A (en) | Method and apparatus for intrinsic power factor correction | |
CN103219877B (en) | A kind of capacitor discharging circuit and changer | |
CN102239632B (en) | Voltage control and power factor correction in AC induction motors | |
EP3787170A1 (en) | Dcdc converter, vehicle-mounted charger and electric vehicle | |
WO2015159560A1 (en) | Vehicular charging device | |
CN106208269B (en) | A kind of constant current constant voltage induction type wireless charging system | |
CN102790422A (en) | Uninterrupted power supply (UPS) charging module device and control method thereof | |
CN110999063A (en) | Resonant AC-to-DC converter | |
CN103959629B (en) | For the multiplier rectifier of multiphase non-contact type energy transmission system | |
US5717579A (en) | Power supply unit, more specifically battery charger for electric vehicles and the like | |
CN109842183B (en) | Induction power taking device of power transmission line and method for obtaining maximum power of induction power taking device | |
KR20190115364A (en) | Single and three phase combined charger | |
Babarinde et al. | Design and construction of 1kVA inverter | |
RU2386203C1 (en) | Rectifying plant | |
EP2976831A1 (en) | Electronic sine wave transformer | |
RU2419949C1 (en) | Rectifying installation | |
Takahashi et al. | Power decoupling method for isolated DC to single-phase AC converter using matrix converter | |
US20070223260A1 (en) | Power supply device with inrush current control circuit | |
CN107800185B (en) | Online uninterrupted power supply | |
CN109980757B (en) | Constant-current constant-voltage wireless charging system based on topology switching | |
CN210007624U (en) | high transformation ratio bidirectional half-bridge current-doubling converter | |
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: 20110410 |