На некоторых преобразовательных установках с ртутными выпрямителями имеется необходимость в автоматическом регулировании величины выпрямленного напряжения в зависимости от нагрузки.
Необходимый характер регулирования определяется характером преобразовательной установки.
Так например, в условиях электрической тяги (пригородной, магистральной и городской) при отсутствии явно выраженного резерва в преобразовательных агрегатах на каждой из тяговых подстанций и наличии открытого резерва во всей системе тяговых подстанций возникает необходимость в следующем.
При выходе из строя какого-либо агрегата на одной из подстанций необходимо, во избежание перегрузки оставшихся агрегатов данной подстанции, понизить напряжение на шинах постоянного тока, вследствие чего часть нагрузки будет воспринята параллельно работающими подстанциями и тем самым будет использован общий скрытый резерв системы.
Необходимая величина понижения напряжения должна автоматически корректироваться в зависимости от номинальной мощности агрегата и характера перегрузки.
В предлагаемом устройстве автоматическое регулирование ртутных выпрямителей осуществляется при помощи фазорегулятора, от которого подается отрицательный потенциал по отношению к катоду на сетки ртутного выпрямителя. При изменении угла сдвига фаз фазорегулятора изменяется начало зажигания анодов ртутного выпрямителя и тем самым регулируется величина выпрямленного напряжения.
Таким образом назначением предлагаемого устройства, схема которого изображена на чертеже, является автоматическое регулирование угла сдвига фаз фазорегулятора в зависимости от нагрузки, благодаря чему будет обеспечиваться необходимая величина выпрямленного напряжения.
Схема подачи отрицательного потенциала от фазорегулятора на сетки ртутного выпрямителя предусмотрена обычная и поэтому в описании не приводится.
Особенностью предлагаемого устройства для регулирования напряжения выпрямленного тока является то, что оно реагирует не на кратковременные пиковые изменения режима работы агрегата, а позволяет вести режим регулирования в зависимости от средней загрузки агрегата за какой-то небольшой промежуток времени (время уставки реле времени), который можно по желанию изменять в процессе эксплоатации.
Для осуществления этого, согласно изобретению, в цепь нагрузки включен вращающийся со скоростью, пропорциональной нагрузке, счетчик, подающий импульсы тока в искатель, контакты которого через определенные промежутки времени, устанавливаемые реле времени, включают соответствующую группу реле, воздействующую на ротор фазорегулятора. В таком устройстве может быть применено в цепи переменного тока минимальное реле, выключающее искатель при установленной нагрузке.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена электрическая схема оперативного тока предлагаемого устройства, а на фиг. 2 - дополнительный узел схемы.
Основным элементом устройства является счетчик С постоянного тока. Токовая катушка счетчика питается от шунта, включенного на стороне выпрямленного тока, а катушка напряжения - от постоянного источника (например, от источника оперативного тока). В этом случае счетчик будет отсчитывать число ампер-часов за данный промежуток времени (в некоторых случаях возможны и включения счетчика на стороне переменного тока ртутно-выпрямительного агрегата).
На валу якоря счетчика устроен прерыватель, так что при вращении якоря счетчика все время будут подаваться импульсы. Все устройство получает напряжение при включении контактора, питающего сеточные трансформаторы.
Буквой И обозначен счетно-импульсный искатель, который представляет собой цилиндр, на внутренней поверхности которого расположены контактное кольцо и ряд контактов.
Контакты и кольцо впрессованы в стенки цилиндра и по ним скользит щетка, насаженная на ось. Эта щетка соединяет поочередно контакты со сплошным кольцом.
Ha вал искателя насажена шестеренка такого же типа, как и на вал фазорегулятора (на чертеже шестеренка не показана, а лишь обозначена катушка Д, приводящая ее во вращение).
При каждом возбуждении катушка Д втягивает свой якорь, который поворачивает вал искателя на определенный угол. При этом щетка переходит с одного контакта на другой.
На валу искателя закреплена пружина, возвращающая вал искателя в начальное положение, обозначенное буквой О. Нормально действие пружины не сказывается, так как возврату в начальное положение мешает специальный упор, являющийся якорем катушки В.
При возбуждении катушка В втягивает якорь, и пружина возвращает щетку искателя в начальное положение.
На валу фазорегулятора закреплены две шестеренки, при помощи которых катушки K1 и К2 поворачивают вал фазорегулятора в ту или другую сторону на определенный угол. Якори катушек П1 и П2 фиксируют положение вала фазорегулятора.
Работает схема следующим образом.
При нормальной нагрузке агрегата число импульсов, посылаемых счетчиком, будет вполне определенным. При каждом импульсе, вследствие того, что реле 1 находится в невозбужденном состоянии, возбуждается катушка Д искателя и передвигает щетку искателя последовательно с одного контакта на другой.
При нормальной нагрузке оставшегося агрегата (рассматривается режим применительно к вышеуказанным условиям тяговой подстанции) катушка искателя, получив за промежуток времени, фиксируемый посредством реле времени, определенное число импульсов, заставит щетку искателя дойти до контакта Н.
В этом случае никакого регулирования не произойдет, так как агрегат нагружен нормально.
Реле времени РВ через установленный промежуток времени возбуждает промежуточное реле 1, вследствие чего обрывается цепь промежуточного реле 2.
Последнее возвращается в начальное положение и прерывает цепь питания реле времени, которое моментально размыкает свои контакты.
Промежуточное реле 1, возбудившись, включает катушку В искателя, возвращающую искатель в начальное положение О. В этом начальном положении промежуточное реле 2 снова возбуждается, прерывает цепь промежуточного реле 1, вследствие чего последнее возвращается в нормальное положение, благодаря чему реле 2 удерживается в возбужденном состоянии.
При возбужденном реле 2 снова возбуждается реле времени и через некоторое время, возбуждая реле 1, повторит цикл сначала.
Выше упоминалось, что при нормальной нагрузке щетка искателя доходит до контакта Н и никакого регулирования при этом не происходит.
Если за тот же промежуток времени число импульсов будет больше (т.е. нагрузка будет выше нормальной), то щетка замкнет контакт П. В этом случае при невозбужденном реле 1 возбудится реле 4, которое замкнет цепь катушек K1 и П2. Катушка K1, втягивая свой якорь, повернет вал фазорегулятора на определенный угол.
Если и после этого нагрузка агрегата останется выше нормальной, то при втором обороте щетка искателя снова достигнет контакта П, вследствие чего реле 4 снова возбудится.
При этом вал фазорегулятора снова повернется на известный угол. Так будет продолжаться до тех пор, пока путем регулирования величины выпрямленного напряжения точка токораздела на контактной сети не переместится таким образом, что нагрузка на регулируемых агрегатах не достигнет номинальной (за счет перераспределения нагрузки на соседние, параллельно работающие, подстанции).
Если через некоторый промежуток времени нагрузка на агрегат уменьшится (вследствие того, что уменьшится нагрузка на контактной сети), то нет надобности держать на данной подстанции пониженное выпрямленное напряжение.
В этом случае величина выпрямленного напряжения вновь повышается.
Осуществляется это следующим образом.
Если за промежуток времени уставки реле времени щетка искателя не дойдет до контакта М, то реле 3 не возбудится. Вследствие этого при возбуждении реле 1 замкнется цепь реле 5, которое замкнет цепь катушек K2 и П1. Катушка K2, втягивая свой якорь, повернет вал фазорегулятора в противоположную сторону. Возврат реле 3 в нормальное положение происходит тогда, когда щетка искателя, совершая обратный оборот по контактам искателя, дойдет до контакта Р. В этом случае обмотка реле 3 окажется зашунтированной, и реле возвратится в нормальное положение.
На валу фазорегулятора сделаны упоры, создающие предел регулировки напряжения. Момент от самого фазорегулятора компенсируется пружиной, насаженной на его вал.
В предлагаемом устройстве число оборотов счетчика С определяет собой скорость поворота искателя И. Само собой разумеется, что путем подбора параметров счетчика и цепей, питающих его катушки, скорость вращения счетчика можно сделать минимальной, а, следовательно, сделать совершенно небольшой и скорость поворота искателя И.
Можно импульсный прерыватель устроить не на валу счетчика, а на каком-либо другом валу, связанном с валом счетчика зубчатой либо иной передачей. Этим можно уменьшить частоту импульсов, посылаемых искателю, и, тем самым, уменьшить скорость поворота его. Проводя такую регулировку, можно добиться скорости вращения искателя, при которой вряд ли могут возникнуть сомнения в надежности его работы.
Что касается надежности работы промежуточных реле, то опыт эксплоатации ряда сложнейших схем автоматического управления, насчитывающих несколько десятков реле, показал достаточную надежность их работы. Необходимо указать, что, применяя изготовляемые в настоящее время многоконтактные промежуточные реле, схему блокировок и взаимных зависимостей (не изменяя, конечно, общего принципа работы всей схемы) можно значительно упростить.
Вместе с тем следует отметить, что при малых нагрузках, когда регулирования напряжения не требуется, целесообразнее, чтобы искатель И не вращался и система реле не срабатывала.
В предлагаемом устройстве это осуществляется очень просто, а именно - путем добавления одного максимального реле MP (фиг. 2). Это максимальное реле питается от трансформатора тока Т, включенного в цепь ртутно-выпрямительного агрегата и, следовательно, реагирует на изменение его нагрузки. Максимальное реле снабжено одной парой нормально разомкнутых контактов.
Плюс от постороннего источника постоянного тока проходит через нормально разомкнутые контакты максимального реле, а затем попадает на плюсовую шину устройства для автоматического регулирования напряжения ртутного выпрямителя. Таким образом при малых нагрузках устройство регулирования оказывается обесточенным. Вследствие этого искатель не будет вращаться и промежуточные реле не будут срабатывать.
При нагрузке, превышающей ток уставки максимального реле, контакты максимального реле замыкаются и подают плюс на плюсовую шину устройства для регулирования, вследствие чего импульсный искатель начинает поворачиваться. При этом, если возникающая перегрузка носит толчковый характер и сразу же прекращается, то понижения напряжения не происходит. Если же перегрузка носит более длительный характер, то устройство для регулирования понижает выпрямленное напряжение и не допускает перегрузки ртутно-выпрямительного агрегата свыше заранее заданного предела. Таким образом добавлением одного максимального реле обеспечивается повышение надежности всего регулирующего устройства.
Выше была рассмотрена работа предлагаемого автоматического устройства применительно к условиям электротяги. Однако, это устройство может быть применено и для всех других случаев, когда требуется регулирование выпрямленного напряжения в зависимости от нагрузки (например, электролиз и т.д.) по любой заданной характеристике.
1. Устройство для автоматического регулирования ртутных выпрямителей с помощью фазорегулятора, изменяющего потенциалы сеток, отличающееся тем, что, с целью изменения величины выпрямленного напряжения, в цепь нагрузки включен вращающийся со скоростью, пропорциональной нагрузке, счетчик, подающий импульсы тока в искатель, контакты которого через определенные промежутки времени, устанавливаемые реле времени, включают соответствующую группу реле, воздействующую на ротор фазорегулятора.
2. В устройстве по п. 1 применение в цепи переменного тока максимального реле, включающего искатель при установленной нагрузке.
