182590. lajstromszámú szabadalom • Háromfázisú trnaszformátor félvezetős egyenirányítók táplálásához
182590 A találmány tárgya háromfázisú transzformátor félvezetős egyenirányítók táplálásához, amelyek egyenirányító hídkapcsolásként vannak kialakítva. A hagyományos egyenirányító-transzformátoroknál követelmény, hogy meghibásodás esetén a rövidzárási áram maximálisan korlátozva legyen, ugyanakkor azonban az üzemi állapothoz tartozó feszültségesésnek minimálisnak, a teljesítménytényezőnek pedig nagynak kell lennie. Azok a transzformátorok, amelyek a megadott követelményeknek eleget tesznek, és az egyenirányítási műszaki-gazdasági jellemzőik jók, transzformátoros egyenirányítóknak nevezzük. Ezeket különösen a színesfém-iparban használják. Félvezetős egyenirányítók táplálására ismeretes olyan háromfázisú transzformátor, amely egyenirányító hídkapcsolásként van kialakítva (lásd pl. a Smit- Mededelingen c. holland folyóirat 1968/234. számának 143—156. oldalait és 2. ábráját). Ennél az A, B és C fázisok egy-egy hálózati-, illetve egyenirányítótekereset tartalmaznak, amelyek a mágneses vezető megfelelő magjánál koncentrikusan vannak elhelyezve és a magnál ,,n” részre vannak osztva, ahol ,,n” 4-gyel egyenlő. Az A, B és C fázisok egyenirányító tekercsrészeinek fele csillag-, a másik fele pedig deltakapcsolásként van kialakítva. Az A, B és C fázisok egyenirányító tekercs-részei a félvezetős egyenirányítókhoz vannak csatlakoztatva, a hálózati tekercs-részek pedig m = 4 párhuzamos ágba vannak kapcsolva és a tápfeszültségforrások vannak csatlakoztatva. Az A, B és C fázisokban minden egyenirányító tekercsrész a hálózati tekercs megfelelő részével szemben van elrendezve'. A félvezetős egyenirányítók táplálásánál alkalmazott háromfázisú transzformátorokkal szemben támasztott követelmények közül az egyik az, hogy a kapcsolóüzemű reaktancia, amely a rövidzárási ellenállás induktív komponensével egyenlő, minimális legyen, amikor a háromfázisú transzformátor egyenirányító tekercsének összes, azonos kapcsolási elrendezésű részét egyidejűleg rövidrezárják, és a hálózati tekercs a tápfeszültségre van kötve. Ezen ellenállás nagysága a hálózati- és az egyenirányító tekercsrészek egymáshoz viszonyított helyzetétől és kapcsolási elrendezésétől függ. Az ellenállás nagyságától függ a működésben levő egyenirányítóelemben (a transzformátorban) fellépő induktív feszültségesés és ezzel együtt olyan műszaki-gazdasági értékek is, mint pl. a hálózatból felvett meddőenergia, a mágneses vezető és a tekercsek előállításánál felhasznált nyersanyagok mennyisége, helyigénye, teljesítménytényező stb. A háromfázisú transzformátor másik fontos paramétere az a képesség, hogy szükségüzemű működés során az egyenirányító elemben mennyire lehet a rövidzárási áramokat korlátozni (ilyen rövidzárási állapotok pl. valamelyik tekercs átütésekor, az egyenirányító fázisai közötti zárlatnál, a transzformátor egyenirányító tekercsrészénél az átvezetéseknél keletkező rövidzárlatoknál jönnek létre). A fentiekben leírt háromfázisú transzformátorban 3 azonban az egyenirányítótekercs tetszőleges részében fellépő részleges rövidzárlat esetén a hálózati tekercsben folyó rövidzárlati áram lényegében a hálózati tekercsnek azon részében folyik, amely az egyenirányító tekercs (amely egy párhuzamos ágat képez) rövidrezárt részével szemben helyezkedik el. Ekkor a transzformátor induktív ellenállása kicsi lesz és a rövidzárási áram (hibaáram) nagy értéket ér el, amely értéket a transzformátor paraméterei határoznak meg. Bizonyos esetekben, különösen akkor, ha igen jó vezetőképességű egyenirányítóelemeket alkalmaznak, a transzformátor védőszerkezete, például az olvadóbiztosítékok nem működnek üzembiztosán vagy egyáltalán nem működnek. Ezenkívül az egyenirányító tekercs azonos kapcsolási elrendezésű részeiben a t ranszformátor működése során egyszerre kezdődik meg a kapcsolási folyamat. Mivel az egyenirányítótekercs azonos kapcsolási elrendezésű részei a mágneses vezető magnak csak meghatározott szakaszán vannak elhelyezve, a kapcsolási folyamat alatt az induktív ellenállás bármely tetszőleges időpontban nagy értéket ér el. Ennek következtében az elemek aktív időszakában jelentős feszültségesés lép fel a transzformátorban, és a műszaki-gazdaságossági paraméterek romlanak, így például a ténylegesen felhasznált nyersanyag mennyisége és a hálózatból fogyasztott meddőenergia nagysága megnő. A találmány feladata félvezetős egyenirányítók táplálásához olyan háromfázisú transzformátor létrehozása, amely egyenirányító hídkapcsolásként van kiképezve, és amelyben a hálózati- és az egyenirányító tekercsek egymáshoz viszonyított helyzete olyan, hogy az egyenirányító elemben üzemi állapotban minimális feszültségesés jön létre, meghibásodás esetén pedig a rövidzárási áramok nagysága korlátozott. A kitűzött feladatot olyan félvezetős egyenirányítók 1 áplálására való háromfázisú transzformátor létrehozásával oldjuk meg, amely egyenirányító hídkapcsolásként van kiképezve, A, B, C fázisaihoz egy-egy hálózati, illetve egyenirányító tekercs tartozik. A hálózati és az egyenirányító tekercsek a mágneses vezetőn koncentrikusan vannak elhelyezve, és a mag magasságában n részre vannak osztva, ahol n^s4. Az A, B, C fázisok egyenirányító tekercsrészeinek fele csillagba, másik fele pedig deltába van kapcsolva, és az A, B, C fázisok egyenirányító tekercseinek összes része félvezetős egyenirányítóval van összekapcsolva, hálózati ‘ekereseinek részei pedig az m párhuzamos ágba vannak kapcsolva, ahol in ás 2, és tápforrásra vannak csatlakoztatva. A találmány abban áll, hogy az A, B és 0 fázisok mindegyikében a hálózati tekercsek párhuzamos ágai közül legalább egy az ezen tekercs sorbakapcsolt részeiből van kialakítva. Ezek a részek a hálózati tekercs legalább egy részével váltakozva egymás itán helyezkednek el, és a hálózati tekercs ezen része az A, B, illetve C fázisok közül ugyanannak a fázisnak másik részéhez vagy részeihez tartozik. Az A, B és G fázisok mindegyikében az egyenirányító tekercsek részei úgy vannak elhelyezve, hogy az azonos fázishoz tartozó hálózati tekercsrészek, amelyek a megfelelő 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
