Устройство для фазового управления трехфазным вентильным контактором Советский патент 1979 года по МПК H02P13/16 

1

Настоящее изобретение относится к электротехнике, а именно, к устройствам фазового управления вентилями, многофазных контакторов и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства. Наиболее важными областями его использования являются сварка и регулируемый электропривод.

Известно устройство для фазового управления, содержащее синхронизатор, блоки задержки и коммутатор }.

Недостатком такого способа регулирования является его .инерционность. Этот недостаток оказывается существенным при использовании устройства в качестве составной части быстродействующей системы автоматического регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для управления вентилями трехфазного контактора, содержащее связанный с питающей сетью через трехфазный синхронизатор канал управления,состоящий из последовательно включенных генератора пилообразного напряжения ущестеренной частоты, разделительной цепи, порогового элемента с укорачивающей цепью на

выходе и связанного с питающей сетью распределителя импульсов управления и источник управляющего напряжения, подключенный на вход порогового элемента 2.

Преимуществом такого устройства управления является его безынерционность, а также то, что импульсы включения всех вентилей трехфазного контактора формируются одним формирователем и далее распределяются по вентилям соответствующих фаз. Такое управление органически обеспечивает равенство углов включения вентилей контактора независимо от разброса или старения как активных, так и пассивных элементов схемы (при постоянном управляющем напряжении задатчика). Это особенно важно в тех случаях, когда устройство является составной частью какой-либо системы автоматического регулирования.

Недостаток известного устройства заключается в узости диапазона регулирования углов включения управляемых вентилей. При

трехфазном источнике питания этот диапазон составляет 60 эл. град. (120-бОэ. град). Цель настоящего изобретения - расширение пределов регулирования углов включения управляемых вентилей. Для достижения этой цели устройство для фазового управления трехфазным вентильным контактором дополнительно снабжено аналогичным каналом управления, пороговым элементом и фазосмещателем, причем вход дополнительного канала управления подключен к выходу дополнительного порогового элемента, входом подключенного к- выходу генератора пилообразного напряжения первого канала управления, входы фазосмещателя связаны с питающей сетью, выходы его подключены ко входам распределителя импульсов управления дополнительного канала управления, выход источника управляющего напряжения подключен ко входу порогового элемента дополнительного канала управления, а выходы дополнительного канала управления подключены к одноименным выходам первого канйла управления. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 изображены эпюры напряжений, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 показано взаимное расположение диапазонов работы каналов. Устройство содержит синхронизатор 1, подключенный выходом ко входу канала управления 2, состоящий из генератора пилообразного напряжения 3, порогового элемента (ПУ1) 4 и распределителя импульсов управления 5, дополнительный пороговый элемент (ПУ) 6, фазосмещатель 7, источник управляющего напряжения 8 и дополнительный канал управления 9, состоящий из последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения 10, порогового элемента (ПУП) 11 И распределителя импульсов управления 12. Включение контактора производится импульсами Ubbix.AB, Ubb))f. ВС, Ueux.CA (фиг. 2,3, и. к), вырабатываемыми устройством фазового управления. Действующее значение тока нагрузки регулируется за счет смещения моментш подачи включающих импульсов на управляющие электроды тиристоров относительно их анодных напряжений. Входным сигналом устройства управления является трехфазное напряжение питающей сети (фиг. 2,а). Трехфазный понижающий трансформатор, стоящий на входе устройства, на структурной схеме не показан. Синхронизатор 1 вырабатывает узкие остроконечные импульсы в момент перехода напряжения каждой фазы через нулевое значение. Последовательность синхроимпульсов частотой 300 Гц (фиг. 2,6) поступает на запуск генератора пилообразного напряжения 3. Выходное напряжение генератора 3 (фиг. 2, в) подается на разделительную цепь. Последняя без искажений пропускает, огибающую выходного напряжения генератора, устраняя его пбстбянную сбстйвля щую. В точке Xf напряжение с выхода разделительной цепи суммируется с напряжением и упр: источника управляющего напряжения 8. Это суммарное напряжение (фиг. 2, е) подается на вход порогового элемента 4 с укорачивающей цепью на выходе. Последний вырабатывает узкие импульсы включения, фазовое положение которых может изменяться в пределах 120-60 эл. град, полуволн сетевого напряжения в зависимости от величины управляющего напряжения. Выходные импульсы элемента 4 распределяются по управляющим электродам соответствуюи их тиристоров распределителем 5. Роль его может выполнять, например, распределитель, представляющий собой три временных селектора импульсов, работа которых основана на суммировании включающих и селекторных импульсоё с последующей амплитудной селекцией 2. В этом случае селекторные импульсы каждой из фаз выделяются на индивидуальных нагрузках, включенных последовательно с общей нагрузкой неуправляемых двухполупериодных выпрямителей, подключенных к фазам питающей сети. Диапазон возможных фазовых положений импульсов включения, вырабатываемых вторым каналом управления, смещен относительно диапазона работы Первого канала в сторону больщих значений углов включения (фиг. 2). Для надежной работы устройства имеется участок перекрытия диапазонов работы каналов. Смещение диапазона работы второго канала достигается за счет того, что на распределитель 12 подается трехфазное напряжение А В С (фиг. 1), сдвинутое фазос.мещателем 7 на 50 эл. град, относительно напряжения сети ABC, а на вход второго канала подаются импульсы, синхронизированные с моментами перехода напряжения АВСчерез нулевые значения. Сдвинутые импульсы синхронизации частотой 300 Гц (фиг. 2, г) вырабатываются пороговым элементом 6 с укорачивающей цепью на выходе, на вхбд. которого подано выходное напряжение генератора 3. Выходное напряжение генератора 10 через разделительную цепь подается в точку суммирования25,откуда в сумме с управляющим напряжением источника 8 (фиг. 2, ж) поступает на вход порогового элемента 11 в укорачивающей цепью на выходе. Импульсы включения; .-вырабатываемые элементом 11, распределяются распределителем 12 по управляющим электродам вентилей соответствующих фаз. Таким образом, на вход пороговых устроиств первого и второго каналов управления поступают пилообразные напряжения всумме с п ортоянными составляющими, равными по вёЯичине управляющему напряженик) источника 8 (фиг. 2, е, ж). Порог срабатывания элемента 11 должен быть ниже порога элемента 4 на величину разности мгновенных значений пилообразных напряжений, поступающих на входы пороговых элементов каналов в момент, соответствующий серединеучастка перекрытия диапазонов работы обоих каналов. Такой выбор величин пороговых уровней обеспечивает помимо поочередной работы каналов совпадение импульсов вклюления, вырабатываемых каналами в середине участка их одновременной работы. С учетом этих особенностей работа устройства управления происходит следующим образом. При минимальном значении U упр. максимум пилообразного напряжения превышает уровень срабатывания элемента 11 на величину, обеспечивающую его надежное срабатывание, определяя тем самым положение выходного импульса второго канала на отметке максимального угла включения вентилей (170эл.град). При увеличении управляющего напряжения момент пересечения фронтом пилообразного напряжения порогового уровня, определяющий положение импульса включения, перемещается в сторону меньщих фазовых углов. Смещение импульсов включения будет происходить до тех, пор, пока начальное значение пилообразного напряжения не достигнет порогового уровня элемента 11. После этого импульсы включения на выходе второго канала исчезнут. В момент фазы, равной 120 эл. град, максимум пилообразного напряжения, поступающего на вход элемента 4, достигает порога срабатывания элемента 11 и на выходе первого канала появляются импульсы включения. Однако, в этот момент включение тиристоров производят выходные импульсы второго канала, фаза которых меньше. В середине участка перекрытия диапазонов работы каналов выходные импульсы каналов совпадут и после этого при дальнейшем увеличении LJ упр. включение тиристоров будут происзодить импульсы, вырабатываемые первым каналом.

V,H,se Vtuic

ПУ1

ifs

Iг ПУХ

IfoHOff упро8ленай Ж3 Широкий диапазон регулирования углов включения вентилей трехфазного контактора позволяет эффективно использовать устройство в быстродействующих системах автоматического регулирования. Формула изобретения Устройство для фазового управления трехфазным вентильным контактором, содержащее связанный с питающей сетью через трехфазный синхронизатор канал управления, состоящий из последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения, порогового элемента и связанного с питающей сетью распределителя импульсов управления, и источник управляющего напряжения, подключенный ко входу порогового элемента, отличающееся тем, что с целью расширения пределов регулирования углов,включения вентилей, оно дополнительно снабжено аналогичным каналом управления, пороговым элементом и фазосмещателем, причем вход дополнительного канала управления подключен к выходу дополнительного порогового элемента, входом подключенного к выходу генератора пилообразного напряжения первого канала управления, входы фазосмещателя связаны с питающей сетью, выходы его подключены ко входам распределителя импульсов управления дополнительного канала управления, выход источника управляющего напряжения подключен ко входу порогового элемента дополнительного канала управления, а выходы дополнительного канала управления подключены к одноименным выходам первого канала управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Писарев А. Л. и Деткин Л. П. Управление тиристорными преобразователями. М., «Энергия, 1975, с. 87. 2.Авторское свидетельство СССР № 171903, кл. Н 02 М 7/12, 1963.

и

Диапазон работы Еканала