Устройство для регулирования и стабилизации переменного напряжения Советский патент 1989 года по МПК G05F1/147 

3149

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования и стабилизации переменного напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения , сети.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона регулирования напряжения, а также повы- шение надежности.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - вариант шунтирования входа усилителя база-коллекторным пере- ходом транзистора.

Устройство содержит автотрансформатор 1 с подвижным контактом 2, электродвигатель Ч , вал которого механически связан с подвижным контактом 2, блок управления электродвигателем, состоящий из двух исполнительных реле 4 и 5, контакты которых 6, 7 и 8, 9 включены в цепь питания электродвигателя 3, двух усилителей на транзисторах 10, 11 и 12, 13, в цепи нагрузки которых включены обмотки реле 4 и 5, первый источник питания, выполненный на диоде 14 и конденсаторе 15, с которым через резис торы 16-19 связаны входы усилителей полупроводниковых приборов (диодов 20, 21 на фиг.1 или транзистора 20 на фиг.2), шунтирующих входы усилителей, причем входы указанных диодов 20 и 21, через резисторы 22 и. 23 присоединены к введенным стабилизаторам напряжения, выполненных, например, на стабилитронах 24 и 25 и резисторах 26,27, через клемму 28 присое- диненных к третьему источнику питания на диоде 29 и конденсаторе 30.

Устройство содержит также дополнительно введенное реле 31, с замыкающими контактами 32 и 33 и размыкающи ми контактами 34 и 35, второй источник питания, выполненный например, в виде выпрямительного моста 36, конденсатор 37 и диод 38, через который конденсатор 37 присоединен к источнику питания 36.

Замыкающие контакты 32 и 33 через включенные последовательно с ними по одному размыкающему контакту 6 реле А и замыкающему контакту 8 реле 5 присоединены к одной клемме 39 источника питания 36 и через один замыкающий контакт 7 реле 4 и размыкающий контакт 9 реле 5, присоедине1а1

:-

0

5

д

5

j 0

0

0

5

к другой клемме 40 источника питания 36. Обмотка электродвигателя 3 присоединена также через размыкающие контакты 34 и 35 реле 31 и конденсатору 37. Блок управления присоединен к клеммам 41, 28 и О источников питания.

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к сети, если напряжение сети ниже номинального, токи, поотекающие через диоды 20 и 21 и резисторы 22 и 23, больше токов, протекающих через резисторы 16и17и18и19. В этом случае транзисторы 10-13 закрыты и pt ле 4j 5 отключены. Реле 31 включено и его контакты 32 и 33 замкнуты, а 34 и 35 разомкнуты. Электродвигатель через контакты 6 реле 4, 32, 33 реле 31 и 9 реле 5 присоединен к выпрямителю 36 и вращаясь перемещает контакт 2 по обмотке автотрансформаторе уменьщая число первичных ее витков. При этом, напряжение на нагрузке и на конденсаторах 15 и 30 растет.

Ток в цепи диодов 20 и 21 стабили - зирован стабилизаторами на стабилитронах 24 и 25 и резисторах 26 и 27. Поэтому с увеличением напряжения на конденсаторе 30 этот ток остается почти неизменным..В то же время токи в цепях резисторов 16,17 и 18, 19 возрастают по мере повышения напряже ния на нагрузке и конденсаторе 15. Параметры схег-ь выбраны так, цто в цепи рез исторов 16 и 17 меньше тока в диоде 20 при напряжении на нагрузке, меньшем номинального. Когда это напряжение равно номинальному токи в диоде 20 и резисторах 16, 17 равны и усилитель на транзисторах 10, 11 заперт. Дальнейшее увеличение напряжения на нагрузке и конденсаторе 15 приведет к превьщ1ению тока в цепи резисторов 16, 17 над током в диоде 20. В этом режиме ток, равный разности между указанными токами, потечет через вход усилителя на транзисторах 10 и П. Это приведет к включению , усилителя и реле 4, которое разомкнет свой контакт 6 и замкнет контакт 7. Электродвигатель отключится и контакт 2 остановится в положении, соответствующем номинальному напряже- ниш иа нагрузке.

51

При увеличении напряжения на нагрузке выше нормуфованного значе1гия ток в резисторах 18 и 19 превысит ток в диоде 21 и вызовет включение реле 5, которое разомкнет контакт 9 и замкнет контакт 8. При этом,через обмотку электродвигателя потечет ток обуславливающий его вращение и перемещение контакта 2 в сторону увеличения числа первичных витков автотрансформатора 1 , что приведет к снижению напряжения на нагрузке. Электродвигатель 3 будет вращаться до тех nopj пока ток в резисторах 18 и 19 не окажется райным току в диоде 21. При этом, реле 5 отключится и контакт 2 остановится.

При отключении устройства от сети или значительном падении напряжения сети за пределы регулирования, в том числе при исчезновении напряжения сети, реле 31 отключается и своими контактами 32 и 33 отключает электродвигатель 3 от блока управления. Одновременно оно замыкает контакты 34 и 35 и подключает электродвигатель 3 к заряженному конденсатору 37. При этом, электродвигатель 3, вращаясь, перемещает контакт 2 в положение, соответствующее макси- мал ьному напряжению сети, т.е. максимальному числу первичных витков. Это исключает появление аварийных токов и напряжений в обмотке автотрансформатора и элементах устройства и предотвращает выход их из строя при подаче напряжения на устройство после его отключения при сниженном напряжении. Такое построение схемы позволяет также существенно расширить диапазон регулирования за счет снижения порога минимально-допустимого напряжения сети.

Разрегулировка блока управления и выход из строя его элементов, приводящие к одновременному включению реле 4 и 5 не вызывают появления аварийных токов как в прототипе и полного выхода из строя устройства.

Как видно из описания работы блока управления предложенного устройства, пороги срабатывания и отключения репе 4 и 5 и следовательно, напряжение на нагрузке определяются соотношением токов в цепях диодов 20, 21 и резисторов 16, 17 и 18, 19. Напряжение на конденсаторе 15 значительно превышает напряжение порога

8Ь

отпирания транзисторов 10, 11 и 12, 13, колеблющееся в пределах 1 - 2 В. Поэтому изменение параметров транзисторов 10 - 13 при колебаниях температуры окружающей среды не оказывает влияния на токи в резисторах 16, 17 и 18, 19 и, следовательно, на точность регулирования напряжения на нагрузке.

При шунтировании входов усилителей на транзисторах 10, 11 и 12, 13 диодами 20, 21 источники сравниваемых токов гальванически соединены

между собой и через резисторы этих цепей (например 26, 22, 17, 16) протекает ток, обусловленный порогом отпирания диодов 20, 21. Поэтому сопро-г тивления этих резисторов должны

выбираться достаточно высокими для того, чтобы эти токи не оказывали влияния на точность работы устройства. При необходимости снизить эти сопротивления и обеспечить высокую

точность работы вход усилителя 1.0, 11 (12,13) фиг. 2 может быть зашунти- рован база-коллекторным переходом транзистора 20 (21), эмиттер базовый переход которого должен быть включен в цепь стабилизированного тока как диод 20 (21). В этом случае сравниваемые токи не могут перетекать из одной цепи в другую независимо от сопротивлений резисторов 26, 22, I. 16 {27, 23, 19, 18).

Таким образом, устройство позволяет повысить надежность за счет исключения аварийных токов и напряжений в его цепях, точность и диапазон регулирования напряжения иа Hai- рузке исключением влияния параметров транзисторов блока управления на работу устройства применением измерительной схемы сравнения стабилизированного тока с током, пропорциональным напряжению на нагрузке.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования и стабилизации переменного иапряже- ниЯ, содержащее автотрансформатор, подвижный контакт которого подключен k входному выводу, один из выводов

соединен с общей шиной, а другой с выходным выводом, электродвигатель, в&л которого механически связан с подвижным контактом автотрансформатора, блок управления, состоящий из

двух реле, контакты которых включены в цепь питания электродвигателя, двух усилителей, в цепи нагрузки каждого из которых включена обмотка соответствующего реле, первый источник питания, входом соединенный с соответствующим отводом автотрансформатора и общей шиной, а выходом через соответствующие резисторы - с входа- ми усилителей, второй источник питания входом соединенный с одним из отводов автотрансформатора и общей шииой, отличающееся тем, что, с целью повьвпения точности и расширения диапазона регулирования, вход каждого усилителя зашунтирован соответствующим встречно включенным введенным полупроводниковым элементом, входы которых через соответст- вующие введенные резисторы подсоединены к выходам соответствукмцих введенных стабилизаторов напряжения, входы которых подключейы к выходу введенного третьего источника пита- ния, входом связанного с одним из отводов автотрансформатора и общей

а ошиной, причем соответствующие выводы -питания электродвигателя через размыкающий контакт первого реле и замыкающий контакт второго реле связаны с первым выходным выводом второго источника питания, а через замыкающий контакт первого реле и размыкающий контакт второго реле - с вторым выходным выводом второго источника питания.

2. Устройство по п.I, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введено дополнительное реле, обмотка которого включена между выходными вьгаодами второго источника питания, а размыкающие контакты соединены с соответствующими обкладками введенного конденсатора, который чере введенный диод подключен к выходным выводам второго источника питания, при этом связь выводов питания электродвигателя с замыкающими и размыкающими контактами реле осуществлена чербз замыкающие контакты дополнительного реле.

Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона регулирования, а также повышение надежности. Это достигается тем, что входы усилителей на транзисторах 10, 11 и 12, 13 шунтированы встречно включенными полупроводниковыми элементами 20 и 21. Входы элементов 20 и 21 подсоединены к выходам стабилизаторов напряжения, входами связанных с выходом автотрансформатора 1. При этом пороги срабатывания реле 4 и 5 и, следовательно, напряжение на нагрузке определяются соотношением токов в цепях элементов 20, 21 и резисторов 16, 17 и 18, 19. Напряжение на конденсаторе 15 значительно превышает порог отпирания транзисторов усилителей, поэтому колебание параметров этих транзисторов при колебаниях температуры окружающей среды не оказывает влияния на токи в резисторах 16, 17 и 18, 19, а следовательно, и на точность регулирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.