Устройство для стабилизации напряжения выпрямленного тока Советский патент 1934 года по МПК H02M7/12 

Уже известны выпрямительные установки, в которых напряжение выпрямленного тока поддерживается постоянным вследствие использования различного рода реле воздействующих на прибс.ры, изменяющие угол зажигания применяемых в выпрямителе управляемых вентилей, но обычно такие устройства сложны и малочувствительны. Поэтому в настоящем изобретении предполагается достичь стабилизации отдаваед 1ого выпрямителем напряжения, применяя специальную особым образом включенную чувствительную диференциальную реактивную катушку.

На чертеже фиг. 1 изображает примерную принципиальную схему предлагаемого устройства для стабилизации напряжения выпрямленного тока; фиг. 2- векторную диаграмму сеточного напряжения; фиг. 3-график изменения токов в обмотках указанной дифе ренциально включенной реактивной катушки.

На чертеже 7 обозначает сеть переменного тока, 2 - шины постоянного тока, 3-ртутный выпрямитель (последний взят трехъанодным, в виду того, что применена двухполупериодная схема со вспомогательнйм вентилем), 4 - управляемые аноды, 5 - вспомогательный анод, б-силовой трансформатор (однофазный), 7-сглаживающая реакт11вная катушка в цепи выпрямленного тока.

(368)

На сетке управляемых анодов 4 с помощью трансформатора 10 подается переменное напряжение, фаза которого определяет угол зажигания анодов 4, а следовательно, и величину выпрямленного напряжения.

Переменное напряжение к сеточному трансформатору 10 подводится от трансформатора 9 через посредство фазосдвигающей схемы, состоящей из сопротивлений активного 72 и индуктивного 13. На фиг. 2 изображена векторная диаграмма сеточного напряжения. На этой диаграмме v ,анода-вектор напряжения сети переменного тока, а следовательно, и вектор анодного напряжения; u - вектор напряжения вторичной обмотки трансформатора 9. Угол между v и TJ анода задается с помощью вспомогательного фазовращающего устройства 19 (последнее может состоять, например, из комбинации активных и реактивных сопротивлений; обозначают соответственные падения напряжений на активном сопротивлен {и 72 и на индуктивном 73. Вектором обозначено напряжение вторичной обмотки трансформатора W. Это и будет то напряжение, которое -подается на сетки управляемых анодов 4. Угол зажигания анодов 4 определяется углом- сдвига фаз между анодным и сеточным напряжениями, т. е. между вектором и V анода. На чертеже этот угол обозначен буквой ср. Вполне очевидно, что если созданный приспособлением J9 сдвиг фаз остается постоянным и величина сопротивления /2 также остается неизменной, величина угла зажигания будет определяться исключительно величиной индуктивности /5,

Из теории управляемых выпрямителей известно, что отдаваемое выпрямителем напряжение можно выразить формулой для схемы с вcпoмoгaтeльны t вентилем:

®ш « /2

/ .л

.()

У„

Здесь обозначает амплитуду выпрямляемого переменного напряжения; т--число фаз выпрямителя; со - круговую частоту выпрямляемого тока; / - индуктивность анодных цепей выпрямителя (это может быть, например, самоиндукция рассеяния силового трансформатора); / - ток нагрузки выпрямителя.

Из формулы видно, что вся задача поддержания постоянного напряжения вьйрямленного тока сводится к тому, чтобы при малейшем изменении f , что мол{ет произойти благодаря изменению или /, индуктивность обмотки J3

соответственно менялась бы так, чтобы вызываемые ею изменения угла зажигания . 1|1риводили напряжение выпрямленного тока к |его прежнему значению. В предлагаемом изобретении предполагается осуществить такое изменение индуктивности /5 следующим способом. На сердечнике реактивной катушки 7/, на которой намотана обмотка J3, находится диференциальная обмотка J4. Каждая половина последней состоит из одинакового числа витков. Магнитная проницаемость сердечника катущки // я,вляется1 поэтому функцией разност токов, текущих через обе половины обмотки 14. Когда эти токи равны, результирующие ампервитки обмотки 74 равны нулю, насыщение сердечника катущки 7/ велико и магнитная проницаемость его падает. Обе половины диференциальной обмотки питаются от напряжения выпрямленного

- 2 -

тока. При этом одна из половин указанной обмотки М включена последовательно с активным сопротивлением /5, другая же-с управляемой лампой /б. На сетку лампы }б с помощью батареи J8 и потенциометра /7 задано какое-то отрицательное смещение.

На фиг. 3 дан график изменения токов в обеих половинах диференциальной обмотки катущки М в зависимости от величины прилагаемого к ним напряжения. График изменения тока, текущего через ту половину обмотки катушки 75, которая является чисто активным сопротивлением, представляет собою прямую линию, проходящую через начало координат. На фиг. 3 эта линия обозначена буквой А. Зато график тока, текущего через всю половину обмотки, которая включена последовательно с управляемой лампой J6, имеет несколько-другой вид. Пока величина выпрямленного напряжения v j,t, где v - отрицательное смещение, подаваемое на сетку лампы 75, а х - коэфициент усиления лампы 76 - ток через эту половину обмотки вообще не идет.

Когда же v становится больще ii.v, ток через лампу 75 начинает проходить, возрастая по прямой, тангенс угла наклона которой к оси абсцисс равен

Под R. мы подразумеваем внутреннее (диференциальное) сопротивление лампы. График изменения тока / через лампу 76, а следовательно, и через соответствующую ноловину диференциальной обмоткиI обозначен на фиг. 3 буквой Б. Для получения в предлагаемом стабилизирующем устройстве больщой чувствительности необходимо, чтобы внутреннее сопротивление лампы 76 было в несколько раз меньще сопротивления 75. Иными словами прямая Б должна подниматься значительно круче, нежейи прямая А. Этого можно достигнуть, выбрав лампу 7 с достаточно больщей крутизной и с малым коэфициентом усиления.

Пусть будет иметь место регулировка, при которой отдаваемое напряжение определяется абсциссой v (фиг. 3). Степень насыщения сердечника катушки 13 определяется, как сказано ранее, разностью токов, текущих через обе половины обмотки 4. На фиг. 3 эта разность представлена отрезками х-х. Рассматривая фиг. 3, можно убедиться, что всякие незначительные изменения напряжения выпрямленного тока V будут вызывать весьма резкие изменениявеличины отрезка х-х. Можно, например, добиться того, чтоб1 при изменении v всего на несколько долей процента результирующие ампер - витки диференциалэной обмотки 14 мерялись в несколько раз. Вызываемые этим изменения магнитной проницаемости сердечника катушки 11 являются причиной соответствующих изменений индуктивности катушки 13.

При этом, если выпрямленное напряжение почему-либо получит тенденцию к возрастанию, то отрезок х-х уменьшится, насыщение сердечника катушки 13 упадет, индуктивность последней увеличивается, благодаря чему угол зажигания ср возрастает настолько, чтобы парализовать возрастание v .

Если же, наоборот, Ф станет падать, отрезок X-X возрастает, насыщение сердечника катушки 13 увеличится, индуктивность ее упадет и угол щ уменьшится настолько, чтобы поднять г до прежней величины. Изменяя величину отрицательного смещения, подаваемого на сетку лампы /б, можно сдвинуть ее характеристику в положение, изображенное на фиг. 3 пунктиром (прямые С и Д). При таком перемещении характеристики предлагаемое устройство будет стабилизировать уже не напряжение и , а какие - то новые напряжения

Отсюда видно, что для регулировки величины напряжения выпрямленного тока достаточно менять только величину мещения на сетке лампы 16.

При этом, раз будучи установленной, величина v в дальнейшем уже автоматически поддерживается постоянной при любых кзменениях Е или тока нагрузки.

Предмет изобретения.

1.Устройство для стабилизации напряжения выпрямленного тока, отличающееся применением реактивной катушки 11 с обмоткой 14, состоящей из двух диференциально намотанных частей, включенных на выпрямленное напряжение-одна последовательно с активным регулируемым сопротивлением 15, а другая-последовательно с управляемой лампой 16, с тем, чтобы при отклонении выпрямленного напряжения от установленного значения происходило резкое изменение сопротивления магнитной цепи реактивной катушки 11, а следовательно, самоиндукции, размещенной на указанной магнитной цепи обмотки 13, что обусловливает изменение фазы подаваемого на сетку выпрямителя напряжения.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью регулирования величины стабилизируемого напряжения выпрямленного тока, величина отрицательного смещения, подаваемого на сетку лампы 16, может быть изменя.ема, например, при помощи потенциометра 77.

3.Форма выполнения устройства по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что величина сопротивления /5 взята в несколько раз превышающей внутреннее сопротивление (диференциальное) лампы J6.

Т п

/ /tC fLjj-// L||5|l|l|lH

CtSiiftr.S

--ГтЛЛЛОА-,

.