Стабилизатор напряжения переменного тока Советский патент 1991 года по МПК G05F1/44 

О 1C

00

о

СЛ

Изобретение относится к вторичным источникам электропитания и может быть использовано в системах электроснабжения для централизованной стабилизации напряжения переменного тока. Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения в режиме послеаварийного включения напряжения переменного тока. Цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения, содержащем последовательно соединенные понижающий и повышающий трансформаторы 1 и 2, размещенные на раздельных стержнях с подмагничиванием, и блок 3 управления, дополнительно введены узел 16 временной задержки и реле 14 с замыкающими контактами 15, включенными параллельно резистору 8 датчика 7 напряжения, Шунтирование в датчике 7 резистора 8 контактами 15 реле 14 позволяет получить на его выходе повышенное напряжение относительно фактического напряжения на выходе стабилизатора и тем самым перевести блок 3 управления в режим реверсивного подмагничивания стержней трансформаторов 1 и 2. При этом после включения сети сначала начинает протекать ток в обмотке подмагничивания повышающего трансформатора, что уменьшает выброс напряжения на потребителях 17. 2 ил. г k/

Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и может 6в1ть использовано для централизованной стабилизации напряжения в системах электроснабжения переменного тока.

Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения в режиме послеаварийного включения напряжения переменного тока.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого стабилизатора; на фиг.2 - осциллограммы напряжения сети (Uc) и на потребителях (Unc).

Стабилизатор напряжения переменного тока содержит понижающий и повышающий трансформаторы 1 и 2 с обмотками подмагничивания, блок 3 управления, включающий выпрямитель 4 с фильтром, входом подклйченный к, выходным выводам 5, преобразователь 6 переменного напряжения в постоянное, датчик 7 среднего значения напряжения, выполненный на резисторе Я и конденсаторе 9, узел 10 сравнения, дифференциальный усилитель 11, усилители 12 и 13 тока, реле 14 с замыкающими контактами 15, подключенными параллельно резистору 8, и узел 16 временной задержки.

К выходным выводам 5 подключаются потребители 17. Напряжение сети переменного тока подается на входные вы- в оды 18.

На фиг.2 обозначены: UCMQKC, Uc мин - максимальное и минимальное значения напряжения сети; Up ком номинальное значение напряжения сети AUC - диапазон изменения напряжения сети; AUC/VWICC, ДЬтСмин - максимальное и минимальное отклонения напряжения сети от номинального значения; Ди пв амплитуда всплеска напряжения на потребителях.

Стабилизатор напряжения переменного тока работает следующим образом

При включенном напряжении сети реле 14 находится во включенном состоянии и запитывается от узла 16 временной задержки. Контакты 15 реле 14 разомкнуты, и блок 3 управлени работает в режиме нормального подмагничивания.

После аварийного выключения напряжения сети реле 14 выключено, контакты 15 замыкаются и шунтируют резистор 8 датчика 7. Тем самым подготавливается цепь с одной емкостью, обусловливая повышенное напряжение

10

15

25

628051й

на выходе датчика 7. Повышение напряжения осуществляется за счет передачи напряжения на выход датчика 7, минуя резистор 8, т.е. за счет заряда емкости до амплитудного значения выпрямленного напряжения (это свойственно емкостному сглаживающему фильтру). Поэтому при включении напряжения сети блок 3 начинает отрабатывать первоначально максимальное напряжение вместо минимального. Тогт да ток подмагничивания сначала возникает в повышающем трансформаторе 2, а в понижающем 1 он отсутствует.

По мере увеличения тока подмагничивания в повышающем трансформаторе 2 его вольтодобавочное напряжение уменьшается, вольтоотбавочное напря- 2Q жение в понижающем трансформаторе 1 максимально.

При минимальном вольтодобавочном напряжении на выход стабилизатора подается только вольтоотбавочное напряжение, которое, складываясь с напряжением сети, уменьшает напряжение на потребителях 17.

Этот режим подмагничивания сохраняется до тех пор, пока не сработает реле 14. После срабатывания реле 14 его контакты 15 размыкаются и снимается шунт с резистора 8, напряжение на выходе датчика 7 снижается и блок 3 переводится в нормальный режим подмагничивания. Таким образом, происходит реверс в изменении порядка протекания токов подмагничивания, В это время на выходе стабилизатора устанавливается номинальное значение напряжения и блок 3 входит в режим стабилизации. Время работы блока 3 в режиме отработки максимального напряжения задается узлом 16 временной задержки. Это время определяется временем заряда емкости до определенного уровня, при котором реле 14 срабатывает. Длительность заряда емкости равна длительности формирования всплеска в конкретном типе стабилизатора.

Процесс формирования всплеска напряжения и его ограничение показаны на фиг.2. Рассматривается случай, когда напряжение сети максимально,

Для стабилизатора без реверсивного подмагничивания в момент t/ напряжение сети включено, и на потребителях в течение времени tj,...,t2 напряжение отсутствует (фкг.2, б).

30

35

40

45

50

55

В момент tg напряжение сети включается, и в течение времени tlt...t3 оно передается на выход стабилизатора,

В момент t начинает работать блок 3 управления в режиме нормального подмагничивания. В этом режиме сначала возникает ток подмагничива- ння в понижающем трансформаторе 1, а в повышающем он отсутствует.

При максимальном токе подмагничивания вольтоотбавочное напряжение в трансформаторе 1 минимально и на выход стабилизатора передается воль- тодобавочное напряжение максимальной величины, которое, складываясь о напряжением сети, формирует максимально возможную амплитуду всплеска напряжения (момент t).

В момент tQ блок 3 управления начинает отрабатывать максимальное напряжение сети. Тогда ток подмагничивания в повышающем трансформаторе. 2 начинает увеличиваться, а в понижающем уменьшаться. Результирующее напряжение трансформаторов J и 2, складываясь с напряжением сети, уменьшает напряжение на потребителях Далее в течение времени tg.,...,t6 происходит колебательный режим восстановления напряжения.

На фиг.2, в приведена диаграмма напряжения на потребителях с ограничением всплеска напряжения путем введения реверсивного режима подмагничивания в блоке 3 управления.

В момент t напряжение в сети включается, и оно сначала полностью передается на выход стабилизатора, так как блок 3 управления вступает в работу с задержкой по времени.

В момент t начинает работать блок 3 управления в режиме реверсивного подмагничивания. Тогда ток подмагничивания появляется в повышающем трансформаторе 2, а в понижающем он отсутствует, т.е. блок 3 управления начинает отрабатывать максимальное напряжение сети. В результате на выходе стабилизатора напряжение снижается и в момент сд оно принимае номинальное значение. После этого в блоке 3 управления осуществляется изменение порядка протекания токов подмагничивания в трансформаторах I и 2, т.е. восстанавливается нормальный режим подмагничивания.

При включении сети с номинальным напряжением и ниже на потребителях полностью отсутствует всплеск напряжения. Без введеного в блок 3 управления реверсивного режима на потребителях всплеск напряжения формируется при любом значении напряжения сети, кроме предельного минимального

д значения, так как с напряжением сети складывается в этом случае максималь ное значение вольтодобавочного напряжения .

При использовании изобретения

5 улучшается качество напряжения на выходе стабилизатора напряжения в момент послеагарийного восстановления напряжения сети, при этом напряжение на потребителях не превышает норм, 0 оговоренных в норматннно-технических документах, расширяется область применения таких стабилизаторов напряжения в системах электроснабжения с различными потребителями, в том числе

5 с потребителями, особо критичными к качеству напряжения электропитания, и улучшаются условия эксплуатации систем электроснабжения с централизованной гтабиличяпией напряжения

0 сети, так как исключается применение специальных мер по защите потребителей от опасных всплесков напряжения большой длительности (десятые доли секунды). Формула и.зобретения

Стабилизлтор напряжения переменного тока, содержащий последовательно соединенные между собой входными

0 и выходными выводами понижающий и повышающий автотрансформаторы или трансформаторы с обмотками подмагничивания, размещенные на раздельных стержнях, блок управления, включаю-

5 щий выпрямитель с фильтром для питания обмоток подмагничивания и узлов блока управления, входом подключенный к выходным выводам, преобразователь переменного напряжения

0 в постоянное, входом подключенный к выходным выводам, а выходом - к входу датчика среднего значения напряжения, выполненного на основе резисторно-емкостпого фильтра, вы5 ходом соединенного с входом узла сравнения, выходом подключенного к входу дифференциального усилителя, выходами соединенного с соответствующими усилителями тока обмоток подИ Aft

i7E±--ц ЦП 1ч i

АРснин 11Гсн1КС

1ч i

(риг, г

to