Быстродействующий электромагнитный регулятор постоянного тока Советский патент 1944 года по МПК G05F1/46 

Изобретение касается быстродействующего электромагнитного регулятора постоянного тока с магнитопроводом, окружающим проводник с регулируемым током и несущим рабочую обмотку переменного тока, включённую в цепь исполнительного элемента. Согласно изобретению, в предлагаемом регуляторе рабочая обмотка составлена из двух параллельно включённых секций, расположенных на двух параллельных сердечниках магнитопровода, на которых расположены последовательно включённые секции обмотки обратной связи, обтекаемые выпрямленным током исполнительного механизма.

На третий керн магнитопровода может быть наложена компенсационная обмотка постоянного тока, служащая для задавания уставки регулятора. Ma нитoпpoвoд может быть снабжён магнитным шунтом. Далее, параллельно рабочей обмотке может быть включена ёмкость для компенсации реактивного тока обмотки. Равным образом между средней точкой одной из секций рабочей обмотки и соответствующим полюсом источника переменного тока может быть включена ёмкость для увеличения диапазона изменения тока исполнительного элемента.

Сущность изобретения пояснязтся чертежом, на фиг. 1 которого изображён предлагаемый регулятор, на фиг. 2 - вариант схемы включения рабочих обмоток, на фиг. 3 - пояснительные диаграммы (кривые зависимости регулируемого тока Id от разности Д1 между действительным значением этого тока и уставкой), на фиг. 4 - схема включения регулятора в цепь управления ртутного выпрямителя.

Основными частями регулятора ЯВЛЯЮТСЯ: магнитопровод 1, насаживаемый непосредственно на шину 2, пропускающую регулируемый постоянный ток; рабочая обмотка 3, питаемая переменным током; выпрямительное устройство 4 (купроксный мостик); обмотка обратной связи 5; компенсационная обмотка 6, питаемая постоянным током от постороннего источника.

Этот аппарат представляет собой реактор, включённый в цепь исполнительного элемента и обладающий тем свойством, что его индуктивность автоматически изменяется при изменении силь регулируемого

тока Id и может изменяться с изменением компенсирующего тока JK . Реактор этот является одновременно измерительным и усилительным элементом регулятора.

Через обмотку 6 пропускается ток такой силы и такого направления, чтобы он компенсировал магнитное действие тока Iд, величину которого .регулятор должен поддерживать неизменной.

При желании иметь другое значение тока 1,1 должна быть соответственно изменена и величина компенсирующего тока IK Таким образом ток компенсации JK выполняет роль тока «уставки. Задавая величину этого тока, мы тем самым устанавливаем величину рабочего тока 1(1 , поддержишаемого регулятором.

Индуктивное сопротивление катушки 3 зависит от того, проходит ли через магнитную систему регулирующего реактора постоянный магнитный поток, и от величины этого потока. При отсутствии постоянного потока (что соответствует равенству величин тока щины и ампервитков компенсационной обмотки) индуктивное сопротивление катушки максимально, а ток, проходящий че|рез эту, катушку, а, следовательно, и выпрямляемый купроксами, минимален. Это видно из характеристики, приведённой на фиг. 3. С появлением постоянного потока и нарастанием его величины (что имеет место тогда, когда численное значение рабочего тока Ь начинает отличаться от численного значения компенсирующих ампервитков) ток через катущку 3, а следовательно, и выпрямленный ток i,,, начинают возрастать. При этом в схеме регулятора без обратной связи не существенно: будет ли рабочий ток меньще или больше компенсирующих ампервитков. Характеристика регулятора, определяемая по зависимости тока регулирования от разностей ампервитков рабочего тока и тока компенсации, как показывает фиг. 3, получается вполне симметричной.

Воздействуя током регулирования на исполнительный элемент, от которого непосредственно зависит величина рабочего тока L, мы тем самым получаем полный автоматизм процесса регулирования. Действительно, при всяком отклонении значения рабочего тока от значения, заданного током уставки ix , в описанной схеме регулятора автоматически меняется ток ip в исполнительном элементе (ток регули рования), чем достигается восстановление (в границах точности действия регулятора) прежнего значения рабочего тока.

Для стабилизации работы регулятора может быть непосредственно использовано напряжение, наводимое в компенсационной обмотке и являющееся первой производной по отнощению к колебаниям регулируемого тока. Такой регулятор может быть применён для регулирования тока, получаемого от генераторов (впрочем не только постоянного, но и переменного тока), а также от любой управляемой выпрямительной системы. В первом случае исполнительным элементом является система возбуждения генеpaTOipoB или возбудителей, во втором случае исполнительным элементом является орган управления током выпрямительной системы, в частности сетки у электронных и ионных приборов.

Обмотка 3 переменного тока выполняется из двух параллельно включённых секций, сидящих на разных сердечниках магнитной системы. При таком исполнении регулирующего реактора переменный магнитный поток замыкается по магнитному контуру, охватывающему только обмотки переменного тока, не затрагивая компенсирующей обмотки постоянного тока. Далее, в регуляторе на сеаздечники, несущие обмотки переменного тока, насажены об гетки 5, включённые последовательно в цепь регулирующего тока. Это, так называемые, обмотки обратной связи. Они включены таким образом, что при превыщении (рабочим током тска уставки обратная связь усиливает первоначальное намагничение, благодаря чему чувствительность регулятора, как это можно видеть из сравнения правых ветвей кривых № 4 и Ль 3 на фиг. 3, повышается. Левая ветвь характеристики при наличии обратной связи идёт, наоборот, ниже левой ветви ха|рактеристики при отсутствии обратной связи, что также является благоприятным фактором (ом. ниже) при использовании регулятора для регулирования тока ртутных выпрямителей. Встречное включение обмоток об|ратных связей приводит к полной компенсации наведённых в них переменных э. д. с.

Для дальнейшего повышения крутизны правой ветви характеристик, т. е. для дальнейшего повышения чувствительности, и одновременно для снижения крутизны левой ветви характеристик, в электрическую схему регулятора введены ешё конденсаторы Ci и С2, включённые в схему, как показано на фиг. 2. Изменения харакгеристик, даваемые конденсаторами, показывают кривые № 2 и № 1 на фиг. 3.

Практически выполненный регулирующий реактор, как показывает фиг. 1, имеет кроме трёх сердечников, несуших обмотки, ешё один сердечник, не несущий обмоток и выполняющий роль магнитного шунта. Назначение шунта - обеспечить минимальный наклон характе(ристик при переходе на участок насыщения. Для ослабления пульсации тока в цепи регулирования предусмотрен сглаживающий реактор СД.

Подобный регулятор может быть применён для регулирования TOKS мощных ртутных выпрямителей с током 4000-5000 ампер в единице. На фиг. 4 приведена полная принципиальная схема такого регулирующего устройства.

Для питания цепи сеток у выпрямителей РВ применены пик-трансформаторы 8, дополнительно снабжённые, помимо первичной обмотки 10 и вторичной 9, двумя обмотками: обмоткой подмагничивания 11 и: стабилизирующей обмоткой 12. Обмотки подмагничивания всех шести пик-т1рансформаторов включены

последовательно в цепь тока регулирования, а последовательно соединённые между собой стабилизируюшие обмотки включены параллельно компенсационной обмотке. Ток регулирования, проходя по подмагничивающим обмоткам пиктрансформаторов, смешает по фазе вторичное напряжение этих трансформаторов или, что то же, се точное напряжение выпрямителей, и тем самым меняет ток выпрямителей. Надлежащее изменение тока достигнуто подбором приведенные выше характеристик. Через стабилизирующие обмотки проходит ток, изменение во времени которого определяется 11роизводной от изменений рабочего тока. Этим достигается устойчивая работа регулятора без заметных качаний.

Для возможности включения компенсационных обмоток ряда регуляторов последовательно с одновременной возможностью менять ток уставки каждого регулятора независимо от причин, реостаты 7 уставки выполнены с шунтами и двумя рядами контактов так, что при перемещении ползушки изменение тока в одной из ветвей не вызывает изменений тока в неразветвлённой части реостата.

Преимущества описанного регулятора перед известными типами электромагнитных регуляторов заключается, по мнению изобретателей, в следующем:

1.Данный регулятор реагирует непосредственно на величину постоянного тока.

2.Величина регулируемого тока у данного регулятора ничем не ограничена и может достигать нескольких десятков и даже сотен тысяч ампер.

3.Время действия регулятора, не имеющего никаких промежуточных механических звеньев, определяется только собственным временем действия регулятора, исчисляемым сотыми и десятыми долями секунды, что определяет данный регулятор, как быстродействующий.

4.Регулятор обладает простым устройством, не имеет изнашивающихся частей, ие требует регулярHoro ухода и обладает постоянством характеристики.

5. В данном регуляторе ток исполнительного органа может быть контролируем по прибору на ш,ите управления. Для ртутных выпрямителей, у которых углы регулирования оказываются пропорциональными току регулирования, это преимущество является особенно существенным.

Предмет изобретения

1. Быстродействующий электромагнитный регулятор постоянного тока с магнитопроводом, окружающим проводник с регулируемым током и несущим рабочую обмотку переменного тока, включённую в цепь исполнительного элемента, отличающийся тем, что рабочая обмотка составлена из двух параллельно включённых секций, расположенных на двух параллельных сердечниках магнитопровода, на которых расположены последовательно включённые секции обмотки обратной связи, обтекаемые выпрямленным током исполнительного механизма.

2.OqpMa выполнения регулятора по п. 1, отличающаяся тем, что на третий керн магнитопровода наложена компенсационная обмотка постоянного тока, служащая для задавания уставки регулятора.

3.Форма выполнения регулятора по п. п. 1 и 2, отличающаяся тем. что магнитопровод снабжён магнитным щунтом.

4.Форма выполнения регулятора по п. п. 1-3, отличающаяся тем, ЧТО параллельно рабочей обмотке включена ёмкость для компенсации реактивного тока обмотки.

5.Форма выполнения регулятора по п. п. 1 -4, отличающаяся тем, что между средней точкой одной из секций рабочей обмотки и соответствующим полюсом источника переменного тока включена ёмкость для увеличения диапазона изменения тока исполнительного элемента.

4-

Фиг. 2 -сРС-да- fSffO.

Фиг. 3 ..у. .Я V-..- ---Л УГ / -- / - :,5 r3JJ 1S.. - , - --№63848

- 6 Фиг. 4