СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2017 года по МПК G05F3/06 

Предлагаемое изобретение относится к источникам вторичного электропитания, в частности к стабилизаторам переменного тока с плавным его нарастанием при включении и может быть использовано для питания цепей накала мощных электровакуумных приборов и других устройств, требующих стабилизации, плавного нарастания и ограничения бросков питающего их тока при включении.

Известно устройство для защиты нити накала кинескопа [1], выполненное на транзисторах и содержащее времязадающую цепь, а также устройство плавного включения накала кинескопа [2] с выпрямителем по схеме удвоения и включенной последовательно с нитью накала микросхемой KP142EH126(A) с подключенной к ней времязадающей цепью, обеспечивающей плавное включение накала.

Общим недостатком таких устройств является ограниченная мощность нагрузки, отсутствие стабилизации тока при изменении напряжения питающей сети и узкий температурный рабочий диапазон.

Близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство плавного включения лампы накаливания [3]. Устройство (Фиг. 1) содержит тиристор, включенный через выпрямитель, подключенный через нагрузку к питающей сети переменного тока. Тиристор управляется генератором импульсов на однопереходном транзисторе и включает зарядную цепочку, состоящую из накопительного конденсатора и переменного резистора. В процессе заряда конденсатора частота работы генератора импульсов будет повышаться и на нить накала будут поступать нарастающие по амплитуде и частоте импульсы питания, а яркость горения лампы будет плавно нарастать.

Недостатком прототипа является малая надежность, особенно в области повышенной и пониженной температуры окружающей среды, отсутствие стабилизации тока, протекающего через нагрузку при изменении напряжения питающей сети, и чувствительность к помехам.

Целью изобретения является повышение надежности и помехозащищенности стабилизатора переменного тока в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды, стабилизация тока, протекающего через нагрузку при изменении напряжения питающей сети, и ограничение бросков тока нагрузки, обусловленных переходными процессами.

Поставленная цель достигается тем, что последовательно с нагрузкой включается обмотка переменного тока дросселя насыщения (ДН) с магнитопроводом, имеющим прямоугольную петлю гистерезиса, а в обмотку управления ДН введен параметрический стабилизатор постоянного тока с времязадающей цепью (Фиг. 2).

Принцип работы устройства заключается в способности ДН с магнитопроводом, имеющим прямоугольную петлю гистерезиса, поддерживать неизменным ток в обмотках переменного тока при неизменном токе в обмотке управления в соответствии с выражением:

Здесь I_~ - ток в обмотках переменного тока ДН (при последовательном соединении обмоток), W_~ - число витков в обмотках переменного тока, I_y - постоянный ток в обмотке управления, W_y - число витков обмотки управления.

Из выражения (1) следует

то есть при I_y=const, I_~=const.

На фиг. 2 изображена принципиальная электрическая схема стабилизатора переменного тока.

Стабилизатор переменного тока содержит дроссель насыщения (ДН) 1 с последовательно соединенными обмотками переменного тока, включенный последовательно с нагрузкой 3 через разделительный трансформатор 2, питающийся от сети переменного тока, полупроводниковый параметрический стабилизатор постоянного тока, подключенный к обмотке управления ДН через индуктивность 4, ограничивающую (отфильтровывающую) переменную составляющую обмоток управления ДН, содержащий составной транзистор 14; 15, шунтированный резистором 16, подключенный к делителю напряжения 10; 11; 12, стабилизированному стабилитроном 7, датчик тока 13, времязадающую цепь 6; 8.

Одновременная подача напряжений сети переменного и постоянного тока осуществляется с помощью твердотельного реле переменного тока. Диод 9 обеспечивает защиту стабилизатора постоянного тока от переполюсовки.

Устройство работает следующим образом. При появлении напряжения переменного тока на входе (3; 4) твердотельного реле переменного тока 5 его выходные контакты (1; 2) замыкаются и напряжение сети постоянного тока подключается ко входу параметрического стабилизатора постоянного тока 17 через времязадающую цепь (6; 8), вследствие чего ток в обмотке управления ДН плавно возрастает, что влечет за собой пропорциональное нарастание величины переменного тока, протекающего через обмотки переменного тока ДН, питающего нагрузку.

Величина постоянного тока управления ДН устанавливается переменным резистором 11, вследствие чего в соответствии с выражением (2) устанавливается необходимая величина переменного тока, протекающего через нагрузку. При изменении напряжения питающей сети постоянного тока либо сопротивления обмотки управления от температуры параметрический стабилизатор постоянного тока 17 поддерживает неизменным ток управления ДН и, следовательно, переменный ток, протекающий через нагрузку. Стабилизация тока управления параметрическим стабилизатором постоянного тока осуществляется за счет корректирующего резистора 13 (датчика тока), включенного между верхним плечом 10 делителя 10; 11; 12 и коллектором силового транзистора 15.

Особенностью предлагаемого стабилизатора переменного тока является то, что благодаря включению последовательно с нагрузкой обмотки переменного тока ДН, с магнитопроводом, имеющим прямоугольную петлю гистерезиса, и параметрического стабилизатора постоянного тока с времязадающей цепью последовательно с обмоткой управления ДН, одновременно удается наряду с увеличением рабочих и эксплуатационных характеристик стабилизатора переменного тока увеличить срок службы и улучшить режим работы питающихся от стабилизатора переменного тока устройств, в частности цепей накала электровакуумных приборов за счет "мягкого" включения.

Опытный образец стабилизатора переменного тока прошел все виды лабораторных испытаний, что подтверждает возможность его промышленной реализации.

Источники информации

1. Устройство для защиты нити накала кинескопа. Заявка на изобретение 96105428/09.

2. Дмитриев С. Плавное включение накала кинескопа. // Радиолюбитель. - 1996 - №8 - с. 5.

3. Шустов М.А. Защита накала мощных радиоламп // Радиолюбитель. - 1994. - №1. - С. 31-32.

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания, в частности к стабилизаторам переменного тока с плавным его нарастанием при включении, и может быть применено для питания цепей накала мощных электровакуумных приборов и других устройств, требующих стабилизации тока нагрузки и ограничения его бросков при включении. Техническим результатом является повышение надежности и помехозащищенности стабилизатора переменного тока в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды, стабилизация тока, протекающего через нагрузку при изменении напряжения питающей сети, и ограничение бросков тока нагрузки, обусловленных переходными процессами, за счет введения дросселя насыщения (ДН) с магнитопроводом, имеющим прямоугольную петлю гистерезиса. Стабилизатор переменного тока содержит дроссель насыщения ДН, обмотки переменного тока которого включены последовательно с нагрузкой в сеть переменного тока, а обмотка управления ДН последовательно соединена с параметрическим регулируемым стабилизатором постоянного тока с времязадающей RC цепью. 2 ил.

Стабилизатор переменного тока, содержащий дроссель насыщения, включенный последовательно с нагрузкой, первый вывод силовых обмоток которого соединен с первым выводом питающей сети переменного тока, а второй вывод с первым выводом первичной обмотки разделительного трансформатора, второй вывод которого соединен со вторым выводом питающей сети, причем обмотка управления дросселя насыщения подключена к параметрическому стабилизатору постоянного тока, выполненному на транзисторах, отличающийся тем, что дроссель насыщения выполнен на магнитопроводе с прямоугольной петлей гистерезиса, а транзисторный параметрический стабилизатор постоянного тока обмотки управления дросселя насыщения содержит составные транзисторы, причем эмиттер первого транзистора подключен через индуктивность к первому выводу обмотки управления, второй вывод которой соединен с первым выводом твердотельного реле и через его второй вывод с отрицательным выводом источника постоянного тока, а его положительный вывод с коллектором первого транзистора через корректирующий резистор, причем к одному концу этого резистора подключено верхнее плечо делителя напряжения, стабилизированного стабилитроном, а ко второму - коллектор первого транзистора и эмиттер второго транзистора, коллектор которого соединен с базой первого транзистора, а его база с переменным резистором делителя напряжения, нижнее плечо которого подключено к времязадающей RC цепи, один вывод конденсатора которой подсоединен к положительному выводу сети постоянного тока, а второй через резистор - к первому выводу твердотельного реле, вход которого подключен к сети переменного тока.