РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ,ВПТБл <f^,^f• VfR"^?^?я S:i«ainyi Советский патент 1974 года по МПК G05F1/38 

1

I Изобретение относится к электрическим регуляторам напряжения и может быть использовано в тех электрических установках,где требуется плавное бесконтактное и быстродействующее регулирование выходного напряжения или тока.

Известны регуляторы переменного тока последовательного типа, рехулирувдий элемент которых выполнен на мостовом магнитном усилителе.

Такие регуляторы характеризуются тем,что переходный процесс в силовой цепи при изменении сигнала управления Ттока подмапшчивания) значителшо затянут. Даже при преобладании активного сопротивления в цепи управления при скачкообразном изменении сигаала управления переходный процесс Б цепи нагрузки длится в течение &-IO периодов питающего напряжения. Небольшое быстродействие таI кого усилителя ограничивает область его применения.в результате

|чего появляется необходимость применения менее простых,но более быстродействующих схем регуляторов другого типа.

Цель изобретения - создание простого и надежного быстродействущего магяитно тиристорного усилителя с ре1улируемым коэффициентом обратной связи, Результирущее запаздывание такого peiyлятара при управлении с помощью угла открытия тиристора не превышает половины периода питающего напряжения как при увеличении,так и при уменьшении сигнала управления.

Кроме того,целью изобретения является значительное упрощение схеьш,уменьшение веса и габаритов регулятора вследствие, совмещения функций рабочих обмоток и обмоток обратной связи,отсутствие обмотки смещения,минимальное число полупроводниковых вентилей и большой Iкоэффициент усиления.

Это достигается благодаря

включению в цепь обратной связи мостового магнитного усилителя управляемого активного сопротивления, нап1ример симметричного тиристора. Изменяя угол открытия тиристора,включенного в цепь обратной связи с помощью специального блока управления,можно менять величину TOjca обратной связи коэффициент усиления усилителя и следовательно,величину тока нагрузки.

Для согласования и развязки напряжений сети и потребителя и увеличения диапазона регулирования регулятор снабжен дополнительным трансформаторным элементом, например поникащим,первичная обмотка которого соединена последовательно с мостом регулирующего элемента,причем магнитные системы регулирующего и трансформаторного элементов индуктивно связаны меящу собой.

Цепь подмапшчивания выпрлнена в виде источника переменного тока,например трансформатора с повышенным рассеянием,включенным последовательно с двусторонним вентилем,а для использования регулятора в многофазной системе кавдая фаза системы содержит регулирующий орган,цепи подмагничивания которых соединены последовательно и подключены к единому источнику питания,а цепи управления двусторонними вентилями подключены к многофазному блоку управления.

На фиг. I показана принцшшаяьная электрическая схема мапштно тиристорного регулятора напргжения с регулируемой обратной связью; на фиг. 2 - схема однофазного регулятора напряжения трансформаторного типа; на фиг. 3 - схема магш1тно тиристорного регулятора напряжения с самовозбуждением; на фиг. 4 - схема трезсфазного регулятора.

Однофазный регулятор (усилитель) магнитно тиристо1шого типа (см. фиг I) представляет собой управляемый дроссель насыщения, выполненный,например,на двух мапштопроводах м и м, обычного типа. Каждый сердечник дросселя имеет два комплекта обмоток - обмотки управ ленвд W у и рабочих

обмоток WP , причем рабочая оомотка вазделена на две равные части Cv/2). Все четыре рабочих обмотки соединены в мостовую схевяу, одной из диагоналей которой последователшо с нагрузкой Z подключается питащее напряжение и , к другой - симметричный тиристор Т. для работы рехудятора в режиме положительной обратной связи достаточно применения обычного тиристора, шристор запускается с помощью специальной схемы управления ЕУ,например импульсно фазовой. Если число витков обмоток

магнитопроводов одинаково и сердечники идентичны,то на диагонали моста,где включен тиристор,будет отсутствовать напряжение основной частоты (частоты сети). К этой же диагонали моста или к отдельным обмоткам управления усилителя,соединенным так,что в них не наводится э.д.с. основной частоты,через фильтр пробку (.в простейшем случае дроссельL ) подключается источник постоянного тока Uy. Ток управления I у служит только для Ёозбувдения усилителя и величина его составляет всего 3-4 от номинального рабочего тока усилителя.

При отсутствии возбуждения машитопроводов током 1 регулятор представляет собой обычный неуправляемый дроссель индуктиБность,включенную последовательно с нагрузкой в цепь переменного тока. По нагрзгзке протекает переменный ток,определяемый входным напряжением и полным сопротивлением цеп1 переменного тока. При наличш возбувдения магнитопроводоБ постоянным полем ( ток 1ч не равен 0) регулятор представляет собой обычный управляемый дроссел насыщения. Величина тока,протекащего по на грузке, зависит при прочих равных условиях только от величины тока управления. Одновременно при возбуждении усилителя на диагонали ,1де подключен тиристор,появляется напряжение двойной частоты,так же как и на обмотке управления Wtj. Дроссель L препятствует протеканию токов двойной частоты через источник постоянного тока.

При наличии сигнала на управлящем электроде тиристора последний открывается,что приводит к однополупериодному выпрямлению напряжения двойной частоты. Выпряиленный ток протекая по двум параллельным контурам рабочих обмоток, (сплошные линии на фиг.1) создает дополнительное подаагничивание сердечников постоянным полем. Величина этого тока обратной связи прямо пропорциональна среднему значению тока нагрзгзки. В зависимости от утла открытия тиристора величина тока обратной связи и,следовательно,тока нагрузки может регулироваться. При изменении угла открытия тиристора от О до 1800 основной частоты ток нагруз1си изменяется от минимального до максимального.Дополнительно регулирование выходного напряжения может происходить (при одном и том же угле управления) при изменении тока подмагничивания. Предлагаемый усилитель может работать как в области положительной обратной СЕЯзи (направление поля обратной сЕЯзи совпадает с направлением поля возбувдения),так и в области отрицательной обратной связи,когда направление полей противоположно. В первом случае регулятор представляет собой источник напряжения,во втором - источник тока. Так как цепь управления обычно служит только для возбуждения регулятора,габаритная мощность дросселя в цепи управления незначительна. Вес дросселя не превышает 3-5 веса активных материалов регулятора.

Быстродействие предлагаемого регулятора происходит следующим образом. При снятии сигнала управления и закрытии тиристора после перехода напряжения двойной частоты через О (см. фиг. 1) в предлагаемом регуляторе отсутствует короткозамкнутый контур силовой цепи,что уменьшает время переходного процесса до полупериода питающего напряжения.

Магнитопровод однофазного регулятору напряжения трансфоряаторного типа (см. фиг. 2) состоит из трех сердечников любого типа: броневого, стержневого или тороидального. При этом один из них главный (магаитопровод Мз),а два другах - добавочные (магнитные шунты

М4 и MS). В ряде случаев рациональнее всего применение четырехстержневого плоскопараллельного сочлененного магнитопровода. Части первичной обмотки Wf расположены на всех сердечниках магнитопровода, вторичная -Wg только на главном магнитопроводе Мз. Обмотки Wi и Wu могут быть соеданены и по автотрансформаторной схеме. Части первичной обмотки w, ,расположенные на шунтах М4 и MS,разделены на две равные части и соединены таким образом,что образуют мостовую схему,к одной из диагоналей которой подключается управляемый специальной схемой управления тиристор Т. На вспомогательных сердечниках расположены также обмотки управления Wy,соединенные таким образом,чтобы в цепи возбуждения (управления) не наводились

токи основной частоты. Цепь возбуждения через фильтр L подключена к источнику постоянного тока Uy. При подключении первичной обмотки к сети переменного тока величина переменных потоков каждого магаитопровода будет зависеть от сечения магнитопровода и числа витков соответствущей обмотки. Величина выходного напряжения U2. (напряжение на обмоткеW2) таким образом будет определятся числом витков этой обмотки и потоком основной частоты главного магнитопровода. При наличии возбуждения машитопроводов полем основной частоты и полем обмотки возбуждения на диагонали тиристора появляется напряжение основной частоты. Если тиристор открыт,по обмоткам w протекает однополупериодный ток двойной частоты,вызывающий подмагничивание шунтов. Изменяя угол открытия тиристора можно в широких пределах менять степень насыщения добавочных магаитопроводов,что вызывает изменение величины переменного магнитного потока главного ма1нитопровода,а значит и выходное напряжение регулятора. Предлагаемый регулятор обладает меньшим расходом активных материалов (так как не имеет специальной обмотки обратной связи как и обмотки смещения),чем подмагничиваемые регуляторы обычного типа или блок дроссель-трансформатор с раздельными мапштопроводами. Но главное

7

преимущество такого регулятора его высокое быстродеистЕие,объяснящееся тем,что при изменении величины сигавда,поступающего на тиристор,он уже в последувдий полупериод напряжения изменяет величину выпрямленного тока,а значит и степень намагничивания добавочных магнитопроводов.

На фиг. 3 приведена другая схема магнитотиристорного регулятора напряжения - схема с самовозбуждением. 1ЙЯ упрощения схемы и уменьшения веса активных матещалов регулятора система возбуждения изменена. Последовательно с тиристором в диагональ моста рабочих обмоток включен вспомогательный ИСТОЧНИК питания переменного тока,например понижающий трансформатор Тп с большим реактивным сопротивлением. При подключении первичной обмотки трансформатора к сети в диагонали места,т.е. цепи обратной связи появляется небольшое напряжение основной частоты. При подаче сигнала на открытие тиристора происходит выпрямление этого напряжения. Под действием выпрямленного тока, протекащего по обмоткам усилителя, появляется напряжение двойной частоты,значительно большее по величине. Таким образом происходит возбуждение регулятора.. Дальнейшая работа регулятора аналогична работе уже описанного усилителя. Такое возбуждение можно получить при подключении обмотки w ч регулятора к сети переменного тока. Естественно,что отсутствие обмоток yпpaвлeнияWl) и дросселя фильтра L упрощает схему по сравнению с описанной.

На фиг. 4 приведена схема трехфазного быстродействующего регулятора. Схема представляет собой соединение в звезду (или треугольник) трех однофазный ре1уляторов,описанных вшие. Обмотки управления (возбуждения) Wy соединяются последовательно,что уни8

чтожает гарлоники двойной частоты на выходе этой цепи,значит дроссель фильтра отсутствует,в результате чего упрощается схема регулятора.Три тиристора управляются , трехфазным блоком Армирования управляющих импульсов (БУТ).

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1.Регулятор переменного тока последовательного типа,регулирующий элемент которого выполнен

15 на мостовом магнитном усилителе с цепью подмагничивания,отличающийся тем,что,с целью повышения : быстродействия и надежности,уменьшения веса и габаритов,в одну из

20 диагоналей моста включен двусторонний вентиль,например сймисто };, соединенный с блоком управления.

2.Регулятор по п. I,отличавшейся тем, что,с целью согласо25 .вания и развязки напряжений сети и потребителя и увеличения диапазона регулирования,регулятор снабжен дополнительным трансформаторным элементом,например понижающим,первичная обмотка которого соединена последовательно с мостом регулирующего элемента,причем магнитные системы регулирующего и трансформаторного элементов иное дуктиБно связаны между собой.

3.Регулятор по п. 1,отличалжщйся тем,что цепь подмагничивания выполнена в виде источника переменного тока,например трансформатора с повышенным рассеянием, включенным последовательно с двусторонним вентилем.

4.Регулятор по п. I,отличающийся тем,что,с целью использо-

45 вания регулятора в многофазной сис1вме,каждая фаза системы содержит регулирующий орган,цепи подмагничивания которых соединены последовательно и подключены к единому ис50 а 0чник питания, а пепи исправления двусторонними вентилями подключены к многофазному блоку управле. 1 ния.

риоритет по п.2 исчислять о 17.10.69

0--.

Larvjvxl

M,.

+ Z/y -0Wy

Ц

|Wi

Мл

Фиг. J