СПОСОБ ПЛАВНО-СТУПЕКЧАТОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОД НАГРУЗКОЙ Советский патент 1973 года по МПК G05F1/14 H02P13/06 

1

В известных способах плавно-ступенчатого регулирования напряжения трансформаторов пад нагрузкой путем управления встречно-параллельно включенными тиристорами, включенными в ответвления обмотки трансформатора из-за нето чности мо;ме.нта подачи импульсов воз;можн,о двз режима: л-ибо кратковременный разрыв цепи, либо кратковременное короткое за.мьжание .переключаемой ступени. В первом случае возникают опас-ные перенапряжения, во BTOipoM - имеется опасность а варии трансформатора, если короткого замы,ка«ия будет велик 1ЛИ оба тиристора останутся открытыми.

Плавное регулирование в пределах ступени осуществляется путем перевода нагрузки с тиристора работающего ответвления на тиристор соседнего ответвления не только в нуле тока, а еще и на протяжении полуперчюда путем процесса естественной коммутапии под действием напряжени я переключае/мой ступени. Плавность регулирования достигается .изменением момента этой коммутаци;;. Коммутирующим током Я)вляется ток замыкаиия ступени, появляющнйся тогда, когда открыты тиристоры обоих ответвлений. Однако если имеется фазовый сдвиг тол-са трансформатора по отнощению к напряжению обмотжи, то такая коммутация возможиа на протяжении не всего полупериода, а лишь в

зоне, где коммути;рующий ток направлен против тока за-крываемого тиристора, а напряжение ступени является прямым по отнощению к отпираемому тиристору. Че.м больше фазовый сдвиг, тем шире «мертвая зоНа, где регулирование невоз,, так как напряжение ступени имеет обратную полярность. Поэтому при суодествующих способах регулирование является не вполне плавным, а возможно лишь в известных пределах, зависящих от харагктера нагрузки трансформатора.

Для достижения шлавного изменения напряжения в пределах всей ступени регулирования при наГрузке осуществляют принудительную 1коммутацию то,ка при обратной полярности напряжения на отпираемых вентилях, причем в моменты перехода тока через естественный нуль импульсы управления подают на тиристоры только одного пропускающего ток ответвления обмотки.

На чертеже показана принципиальная схема силовой части тир гсторного переключающего устройства для регулирования напряй е;;:- п по предложенному способу (один из вариантов).

На схеме: /-6 ответвления регулировочной обмотки трансформатора, присоединенные к неподвижНым контактам избирателя переключающего устройства; 7, 8 - подвижные контакты избирателя; 9-12- силовые

тиристоры главной цепи; 13-16 - вспомогательные тиристоры цепи принудительной каммЗТа,ции; 17 - коммутирующий конденсатор; 18 - иидуктианость цепи ком|мута1ции; 19 - Ввод трансформатора; 20 - тнристорный конта.ктор.

Поток энергии из питающей сети Hainipasляется в траисформатор (иа-грузка носит «ндуктивный характер (), подвижные контакты 7 и 8 избирателя нрисоединяются соответственно к ответвлениям 3 и 4 не-подзижных коита:ктов регулировочной обмоткси трансформатора. В .какой-то -ироизвольный момент времени через открытый .истор 9 протекает .положительная полуволна то.ка, т. е. схема включается в сеть своим нечетным (тиристоры 9-11) плечо ч. Затем ток йагрузки с тиристора 9 переводится на тиристор 10, т. е. на четное плечо схемы, присоединенное к другой отпайке регулировочной обмотки. Перевод производится в течение ;полож.ктелыюго полупериода тока путем подачи им пульса управления на -включение тиристора 10 в пределах угла регулирования (а отсчитывается в электрических градусах).

8этих пределам угла регулирования знаки тока и напряжения совпадают. Чтобы неревест1и ток нагрузки с нечетного нлеча (тиристор 9) па четиое плечо (тиристор 10) необходимо 1падать управляющий имиульс открытие тиристора 10 четной группы. К этому тнристару прикладывается прямое напряжение ступени и при поступлении отпирающего имиульса на электр.од управления он открывается, и возникает ток коммутации, направленный от ответвления 3 неподвижного .контакта избирателя через открытые тиристоры

9и 10 к ответвлению 4 неподвижного контакта. Возникает ток, иа1пра;вленный против тока нагрузки, протекающего через тиристор 9. Ои закрывает этот тиристор и переводит ток нагрузки на тиристор 10, происходит так называемая ком мутация. При переходе тока через нулевое значение, т. е. при изменении его направления, подается имиульс на управляющий электрод тиристора 12, включенного аитипараллельно тиристору 10. Тиристор 12 открывается, та,к как ,к нему приложено напряжение, совпадающее по знаку с током и направленное в -прямом на правлении относительно тиристора 12. Ток нагрузки в отрицательную полуволну протекает через тиристор 12. Чтобы перейти с четного плеча (тиристор 12) па нечетное (тиристор 11) при отрицательной полуволне тока в пределах угла регулирования недостаточно подать импульс на управляющий электрод, от.крывающий тиристор 11, так как последний не открывается, потому что к нему приложено обратное напряжение ступени. В этом случае тиристор 12 закрывается лринудительно, а тиристор // открывается принудительно. Для этого одновременно с подачей импульса на управляющий электрод тиристора 12 подаются импульсы на управляющие электроды вспо;могательиых тиристоров 13 и 15, которые включают заряженный коммутирующий конденсатор 17. Таким образо.м, чтобы то,к разряда этого конденсатора прошел через

5 тиристоры 13-11-12-15, он направляется прот1ив тока на-грузки, протекающего через тиристор 12, и закрывает носледний. Открывается тиристор 11, принимая так нагруз,ки на себя. Таким образом, происходит так на0 зываемая принудительная коммутация.

При подаче импульсов на управляющие электроды в пределах угла регулирования п-( к отпираемому тиристору 10 прикладывается обратное напряжение ступени,

5 не совпадающее по направлению с током. Поэтому тиристор 10 не открывается, ток ком1мутации ие возникает, т. е. естественной коммутации не происходит. Чтобы перевести ток HarpysKin с одного плеча тиристорного

0 контактора на другое, необ.чодимо принудительно снизить ток, протекающий через тиристор, до величины тока запирания тиристора. Для этого подаются импульсы на управляющие электроды, открывающие вспомогательные тиристоры 13 и 15, включающие заряженный коммутирующий конденсатор 17 одновременно с подачей импульсов на управляющий электрод главного силового тиристора 10. После открытия вспомогательных тиристоров 13 и 15 происходит разряд конденсатора 17 через тиристоры 9 и 10. Под действием тока разряда тиристор 9 закрывается, а тиристор 10 открывается, т. е. ток нагрузки переводится с одного ответвления регули5 ровочной обмотки на другое.

Если илшульс управления подается на тиристор 11, он открывается, так как к не.му приложено прямое напряжение ступени. Через открытые тиристоры // и 12 проходит

0 ток естественной коммутации, который закрывает тиристор 12, и ток на-грузки переводится на тиристор 11, т. е. на другое ответвление обмотки трансформатора.

В случае, когда положение подвижных . контактов 7 и S избирателя соответствует ответвлениям 5 и 4, в какой-то момент ток нагрузки протекает через тиристор нечетной группы (положительная полуволна). При подаче и-мпульса на управляющий электрод в

0 пределах угла регулирования тиристора 10 четной группы последний не открывается, так как к нему приложено обратное напряжение ступени, не совиадающее по направлению с током нагрузки, т. е. ток есте5 ствбнной коммутации ие возникает. Чтобы перевести ток нагрузки в случае на тиристор 10 четной группы, необходимо провести пр-инудительную коммутацию. Для этого также, -как и в предыдущем случае, одновремено но с импульсом па управляющий электрод, открывающий гла.вный силовой тиристор 10, подаются и.мпульсы на управляющие электроды вспо.могательных тиристоров 13 и 15. Происходит разряд заряженного конденсатора 17 через главные тиристоры 9 и 10. Ток

разряда конденсатора 17, направленный против тока нагрузки, протекающего через тизакрывает последний и открывает

ристор

тиристор 10. TaKiiiM образом, ток нагрузки переводится на тиристор 10 четной группы, т. е. иа другое ответвление обмотки трансформатора.

Если в данный момент ток нагрузки протекает через тиристор 12 (отрпцательная полуволна), то для перевода тока нагрузки на тиристор 11 в пределах угла регулирования достаточно подать импульс на электрод управления TiMipHCTOpa //, который открывается, так как ж нему приложено прямое напря/кеиие ступени. Происходит естественная коммутация.

Если же импульсы подаются на управляющие электроды тИристора 10 (положительная полуволна тока нагрузки) в пределах угла регулирования то перевод тока нагруаки, с нечетной группы тиристоров на четную проводится путем естественной коммутации, а пе ревод тока нагрузки с четной группы тиристоров на нечетную - путе.м принудительной коммутации. При этом открываются вспо.могательные тиристоры 13 и 15. ТакиМ образом, перевод тока нагрузки с одного ответвления обмотки трансформатора на другое производится на протяжении полупериода; переводя нагрузки с т ристора на тиристор при переходе така через нуль (с положительной полуволны на отрицательную или обратно) - внутри одной группы, т. е. на одно м определенном ответвлении; плавное регулирование напряжения в пределах ступени осуществляется путем подачи плавно смещаемых управляющих импульсов на соответствующие тиристоры четной или нечетной прупп на протяжении -полупериода; импульсы управления для плавного регулирования напряжения, подаваемые на тиристоры во время положительной и отрицательной полуволн тока, смеидаются в противоположных направлениях; для осуществления ступенчатого регулирования подается один импульс управления в любой момент в течение полупериода на отпираемую групну и вспомогательные тиристоры, а на запираемую пруппу тиристоров ника|Ких управляющих импульсов не подается.

Аналогично изложенному принципу схема работает при активной и емкостной нагрузках, а та.кже и при направлении потока энергии из трансформатора в сеть. Изменяются

только углы регулИ(рования, при которых необходима прин -днтельная коммутация, и меняются открываемые группы главных и вспомогательных тиристоров.

Особенности предлагае.мого способа.

1. При прохоладении тока нагрузки через нулевое значение остается в работе одно и то же ответвление регулировочной об.мотки трансформатора.

2. Перевод нагрузки с одного ответвления обмотки на другое совершается два раза за период, а не четыре (как при известных способах).

3.Переход на другое ответвление обмотки совершается только при токе нагрузки, не

paBHOiM нулю.

4.Для осуществления плавного регулирования управляющие илшульсы пололснтельной и отрицательной полуволн смещаются в противоположных направлениях, что легко выполняется двумя спаренными фазорегуляторами.

Это дает следующий технический эффект: возможность плавного регулирования независимо от характера нагрузки и направления энергии трансформатора; возможность осуществления ступенчатого регулирования напряжения (поми.мо плавного) без опасности перенапряжений или короткого замыкания ступени; снижение требований ,к системе управления благодаря со.хранению работающего ответвления при переходе тока через нуль и соответствующее повышение надежности; повышение надежности -благодаря упрощению

системы управления тиристорами, связанно:му со снижением требований к ей.

Предмет изобретения

Способ плавно-ступенчатого регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой путем управления встречно-параллельно соединенными тиристорами, включенными в ответвления обмотки трансформатора, отличающийся те.м, что, с целью достижения плавного изменения напряжения в пределах всей ступени регулирования при любой нагрузке, осуществляют принудительную коммутацию тока при обратной полярности напряжения на отпираемых вентилях, причем в моменты перехода тока через естественный нуль на тиристоры подают импульсы управления только одного пропускающего ток ответвления обмотки.

20