Устройство для плавного подъема и спуска напряжения переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H02M5/257 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных электроустановках, где требуется плавный подъем и спуск сетевого напряжения при включении и выключении, а все время работы должно происходить от «чистой сети. Известно устройство для регулирования, а следовательно, и плавного подъема и спуска сетевого напряжения переменного тока 1. Недостатком этого устройства является то, что в качестве регулятора напряжения выбран регулируемый трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки, а также обмотку управления. Регулируемый трансформа:тор должен быть постоянно подключен к сетевому напряжению во время работы. Поэтому все электрические режимы трансформаторов должны быть выбраны с таким расчетом, чтобы обеспечить надежную работу. При больших мощностях потребления введение дополнительного регулирующего трансформатора, рассчитанного на полное время работы значительно увеличивает габариты аппаратуры. Значительное увеличение габаритов устройства вызывает введение конденсаторов, включенных между первичной обмоткой трансформатора и сетевым напряжением. Эти конденсаторы должны быть рассчитаны на амплитудное рабочее напряжение сети переменного тока и на максимальный рабочий ток. Компенсаторы такого типа имеют значительные габариты. Введение последовательно с первичной обмоткой трансформатора конденсатора, имеющего значительный разброс по параметрам от до /020% приводит к дополнительным перекосам фазных напряжений вторичной обмотки. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для плавного подъема и спуска напряжения переменного тока, содержащее дроссель насыщения, имеющий три отдельных магнитопровода, на каждом из которых расположены рабочие обмотки, а обмотка управления охватывает все три магннтопровода, источник постоянного тока, минусовый выход которого соединен с одним из выводов обмотки управления дросселя насыщения 2. Однако возможность только ручного регулирования, значительные потери в рабочих обмотках и обмотке управления, снижают КПД устройства, если регулятор работает как устройство плавного подъема и спуска напряжения. Дроссель насыщения постоянно включен между сетевым напряжением и потребителем, что создает дополнительные потери сетевого напряжения. Это приводит к увеличению габаритов как самого устройства для плавного подъема и спуска напряжения переменного тока так и аппаратуры потребителя. Цель изобретения - уменьшение габаритов, повышение КПД и обеспечение автоматического подъема и спуска переменного напряжения при включении и выключении. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для плавного подъема и спуска напряжения переменного тока, содержащее дроссель насыщения, имеющий три отдельных магнитопровода, на каждом из которых расположены рабочие обмотки, а обмотка управления охватывает все три магнитопровода, источник постоянного тока, минусовый выход которого соединен с одним из выводов обмотки управления дросселя насыщения, дополнительно введены узел управления, имеющий два входа и один выход, плюсовой и минусовой контакты питания, причем между первым входом и минусовым выходом источника постоянного тока включен введенный выключатель, а выход узла управления соединен с вторым контактом обмотки управления дросселя насыщения, узел включения реле, имеющий один вход, два выхода, плюсовой и минусовой контакты питания, причем. вход узла подключен к первому входу узла управления, реле, обмотка которого включена между плюсовым выходом источника постоянного тока и первым выходом узла включения реле, а три пары замыкающих контактов этого реле включены параллельно соответствующим рабочим обмоткам дросселя насыщения, узел выключения работы узла управления, имеющий два входа, один выход, плюсовой и минусовой контакты питания, причем первый вход соединен с первым входом узла управления, второй вход- с вторым выходом узла включения реле, а выход соединен с вторым входом узла управления, плюсовые питающие контакты узлов управления включения реле, выключения работы узла управления подключены к плюсовому выходу источника постоянного тока, а минусовые контакты питания этих узлов подключены к минусовому выходу источника постоянного тока. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства для плавного подъема и спуска переменного напряжения. Устройство плавного подъема и спуска переменного напряжения содержит дроссель 1 насыщения, имеющий три отдельных магнитопровода, на каждом из которых расположена рабочая обмотка, а обмотка управления охватывает все три магнитопровода, источник 2 постоянного тока, минусовой выход (минусовая шина) которого соединен с одним из выводов обмотки управления дросселя насыщения, узел 3 управления, имеющий два входа и выход, плюсовой и минусовой контакты питания, причем вход а через выключатель 4 подключен к минусовому выходу источника 2 постоянного тока, а выход - к второму выводу обмотки управления дросселя 1 насыщения; узел 5 включения реле, имеющий один вход и два выхода, плюсовой и минусовой контакт питания, причем вход соединен с входом а узла 3, а выход в через обмотку реле 6 подключен к плюсовой шине питания, узел 7 выключения работы узла управления, имеющий два входа, выход, плюсовой и минусовой контакт питания, причем вход б соединен с входом а узла 3, выход - с входом д узла 3, а вход е - с выходом г узла 5, плюсовые контакты питания узлов 3, 5 и 7 подключены к плюсовой щине питания, а минусовые контакты питания этих же узлов - к минусовой шине питания нормально разомкнутые контакты 8, 9 и 10 реле 6, подключены параллельно рабочим обмоткам дросселя 1 насыщения..

Устройство плавного подъема и спуска переменного напряжения работает следующим образом.

При подаче всех питающих напряжений и при установке выключателя 4, как указано на схеме, ток в обмотке управления дросселя 1 насыщения равен нулю. При замыкании выключателем 4 входа а узла 3, входа ж узла 5 и входа б узла 7 на минусовую шину питания на выходе узла 3 начинает плавно нарастать напряжение с заранее заданной скоростью. Это соответственно вызывает нарастание тока в обмотке управления дросселя 1 насыщения. По мере увеличения тока управления индуктивное сопротивление его рабочих обмоток уменьшается, что соответственно приводит к уменьшению падения напряжения на них. Этот процесс длится до тех пор, пока не произойдет полное насыщение магнитных сердечников постоянным магнитным потоком, создаваемым постоянным током обмотки управления. Но даже при полном насыщении на рабочих обмотках остается падение напряжения,, которое создается за счет активного сопротивления рабочих обмоток дросселя 1 насыщения. Узел 5 включения реле представляет собой компаратор с усилителем мощности. На один из входов компаратора включена времязадающая схема на другой его вход подключено опорное напряжение. При достижении напряжением на выходе времязадающей схемы напряжения, равного опорному, происходит переключение компаратора, что соответственно приводит к отпиранию усилителя мощности, и на обмотке реле б появляется напряжение, приводящее к срабатываник) этого реле. Нормально разомкнутые контакты 8, 9 и 10 реле 6 перехЪдят в замкнутое состояние и закорачивают рабочие обмотки дросселя 1 насыщения. Сег в «чистом виде с входа

рабочих обмоток передается на выход рабочих обмоток без потерь. Время срабатывания узла 5, т. е. появления рабочего напряжения на обмотке реле,6 (выход в узла 5) должно быть немного больше времени нарастания выходного переменного напряжения. На выходе г узла 5 в момент срабатывания узла формируется сигнал, который поступает на вход е узла 7. Это приводит к тому, что на выходе узла 7 появля ется напряжение, которое через вход д узла 3 воздействует так на схему узла 3, что ток в обмотке управления становится равным нулю. Но при этом состояние времязадающей цепи узла 3 остается неизменным

Выключение, т. е. плавный спуск, происходит при установке выключателя 4, в положение, указанное на схеме. На выходе узлг 7 исчезает напряжение. Это соответственно приводит к появлению напряжения на выходе узла 3, равного напряжению насыщения дросселя 1 насыщения. С небольшой задержкой происходит выключение реле 6. Контакты 8, 9 и 10 реле 6 переходит в разомкнутое состояние. Происходят 10-15°/о-ное скачкообразное умень шение выходного напряжения. А затем, помере уменьшения выходного напряжения узла 3, начинает соответственно уменьшаться постоянный ток в обмотке управления дросселя 1 насыщения. Это приводит к увеличению индуктивного сопротивления рабочих обмоток дросселя 1 насыщения. Падение напряжения на рабочих обмотках по мере уменьшения тока в обмотке управления дросселя 1 насыщения увеличивается. И при токе в обмотке управления равном нулю падение напряжения на рабочих обмотках равно сетевому напряжению, т. е. напряжение на выходе дросселя I насыщения равно нулю.

Предлагаемое устройство автоматически за определенный промежуток времени поднимает на выходе переменное напряжение от нулевого значения до номинала. При выключении происходит плавное снижение выходного напряжения от номинального значения до нуля. Это позволяет избежать нежелательных нестационарных процессов в выпрямительных устройствах. Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет избавиться от ненужного падения напряжения на рабочих обмотках после окончания плавного подъема. Величина этого падения напряжения в мощных дросселях насыщения 10-15%- Габариты дросселя насыщения уменьшены в 2-,5 раза. Кратковременность работы дросселя насыщения i (через рабочие обмотки и обмотку управления протекают токи) порядка 10-20 с позволяет значительно увеличить плотность тока как в рабочих обмотках, так и в обмотке управления дросселя насыщения. Плотность тока уве5 11191396

личивается в 4 раза по сравнению с дрос-самые «горячие элементы устройства:

селем насыщения известного устройства,дроссель насыщения, усилитель мощности

что соответственно приводит к уменьщениюна полупроводниковых транзисторах, пита магнитных сердечников. Кроме того, уве-ющий обмотку управления дросселя насыличилась надежность устройства и умень-5 щения участвуют в работе только в момент

щились габариты схемы управления, так какплавного подъема и спуска.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО ПОДЪЕМА И СПУСКА НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее дроссель насыщения, имеющий три отдельных магнитопровода, на каждом из которых расположены рабочие обмотки, а обмотка управления охватывает все три магнитопровода, источник постоянного тока, минусовый выход которого соединен с одним из выводов обмотки управления дросселя насыщения, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов, повышения КПД и обеспечения автоматического подъема и спуска переменного напряжения при включении и выключении, в него дополнительно введены узел управления, имеюшлй два входа и один выход, плюсовой и минусовой 1 -1-rwW контакты питания, причем между первым входом и минусовым выходом источника постоянного тока включен введенный выключатель, а выход узла управления соединен с втцрым контактом обмотки управления дросселя насыщения, узел включения реле, имеющий один вход, два выхода, плюсовой и минусовой контакты питания, причем вход узла подключен к первому входу узла управления, реле, обмотка которого включена между плюсовым выходом источника постоянного тока и первым выходом узла включения реле, а три пары замыкающих контактов этого реле включены параллельно соответствующим рабочим обмоткам дросселя насыщения, узел выключения работы узла управления, имеющий два входа, один выход, плюсовой и минусовой контакты питания, причем первый вход соединен с первым входом узла управления, второй вход - с вторым выходом узла включения реле, а выход соединен с вторым входом узла управления, плюсовые питающие контакты узлов управления, включения реле, выключения работы узла управления подключены к плюсовому выходу источника постоянного тока, а минусовые контакты питания этих узлов подключены к минусовому выходу источника постоянного тока.