Способ регулирования тока в нагрузке, питаемой от источника неизменного тока и устройство для его реализации Советский патент 1980 года по МПК H02M5/06 G05F3/06 

Изобретение относится к электротехнике. Известен способ регулирования тока в нагрузке, питаемой от источника неизменного тока, путем изменения величины падения напряжения на зажимах первичной обмотки согласующего трансформатора 1. .Недостатком этого способа являет ся необходимость использования дополнительного трансформатора, что увеличивает массогабариты устройства, реализующего этот способ. Известен также способ регулирования тока в нагрузке, питаемой от источника тока через согласующий трансформатор с обмоткой управления при. котором изменяют параметр магнитного потока, во вторичной обмотке трансформатора изменением тока в обмотке управления 2, Недостатком этого способа являет ся искажение формы выходного тока за счет подмагничивания, громоздкость и сложность конструкции силов го трансформатора. Известно также устройство реали.зующее этот спосай, содержащее прео разователь источника-напряжения в и точник тока, к выходу которого подключена первичная обмотка согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выводами для подключения нагрузки, а его обмот а управления соединена с регулирующим органом 2. С целью повышения качества регулирования, в качестве изменяемого параметра используют намагничивающую силу магнитного потока, а изменение тока в обмотке управления осуществляют изменением степени ее шунтирования. В устройстве, реализующем этот способ, все указанные обмотки согласующего трансформатора размещены на общем магнитопроводе,.а регулирующий орган выполнЪн в виде элемента шунтирования. Элемент шунтирования выполнен в виде транзистора, подключенного к обмотке управления через параллельно соединенные выпрямитель, конденсатор и стабилитрон. На чертеже предстгшлена схема предлагаемого устройства, реализующего способ. Источник тока 1 подключен к сети переменного напряжения. В качестве источника тока используется индуктивно-емкостный преобразователь (ИЁП) источника напряжения в источник тока,выполненный по любой из известных схем. Выход источника тока соединен с первичной обмоткой 2 согласующего трансформатор Вторичная обмотка 3 подключена через выпрямитель и фильтр 4 к нагрузке 5 и датчику б обратной связи Обмотка 7 уй гйвленияподключается к элементу: шунтиров ания, например, через выпрямитель8 к транзистору 9 цепь управления которого подключает ся к первому входу элемента 10 сравнения, второй вход подключается к источнику 11 опорного напряжения, а выход к датчику б обратной свйзи,нЖпрййёр, измерительному рё;зйстору в цепи тока нагрузки. РаСеМОтрим пЕ рцессы, протекающие в трансформаторе , и физическую сущноеть предлагаемого спсЗсоба регулированйя выходного тока ИЕП в цепи нагрузки. Протекая по первичной обмотке трансформатора, ток ИЕП соз g-aet- нёизменную по;величине намагни чивающую силу, равную На основании уравнения намагничивакадих сил трансформатора видно, что суммарное действие намагничиваю щих сил всех обмоток трансформатор равно намагничивающей силе, созданной током намагничивания О , где w - число витков первичной об мотки 2; , w - число витков вторичной обмотки 3 Следовательно, ток вторичной обм ки 3 с точностью до величины тока намагничивания не зависит от величи ны сопротивления нагрузки. , ..Ток вторичной обмотки 3, протекая по сопротивлению нагрузки, создает на нем падение напряжения. Это падение напряжения уравновешивается .величиной ЭДС вторичной обмотки, которая изменяет величину магнитного потока в сердечнике. Магнитный поток в сердечнике связан с ЭДС пер вичной обмотки 2 и его величина определяет величину возникающей ЭДС первичной обмотки и напряжение на .вг одных зажимах трансформатора.Таки образом, изменение величийы сопротйвления нагрузки приводит к измене нию величины напряжения на входе трансформатора. Если согласующий трансформатор снабжен обмоткой управления, нагруженной на внут-ренне сопротивление регулятора, суммарна намагничивающая сила вторичных -Й8т;бк ПО-арежйему остается неизмен ной по величине . (, : Йо при этом она распределяется между вторичной и управляющей обмотками таким образом, что токи в обмотках будут обратно пропорциональны величинам сопротивления нагрузки и сопротивления регулятора, а также, соответствующим коэффициентам трансформации обмоток. Изменяя величину внутреннего сопротивления регулятора в соответствии с сигналом управления, осуществляем регулирование величины тока нагрузки. При регулировании величина напряжения на зажимах выпрямителя регулятора определяется величиной эквивалентного сопротивления цепи нагрузки и цепи регулятора , а форма определяется формой напряжения на зажимах выпрямителя цепи нагрузки. В , однофазных схемах к выходным зажимам выпрямителя в цепи нагрузки подключается конденсатор для сглаживания пульсаций тока. Работа ИЕП на выпрямитель и сглаживающую емкость меняет режим работы выпрямителя таким образом, что на его входных зажимах форма напряжения близка к прямоугольной, а следовательно, такая же форма напряжения будет и на вхйдных зажимах выпрямителя регулятора. На выходных зажимах выпрямителя регулятора в моменты коммутации имеются узкиепрфвалы выпрямленного напряжения. Эти провалы влияют на устойчивость работы цепи обратной связи. Для повышения устойчивости работы схемы параллельно выходным, зажимам выпрямителя регулятора подсоединена емкость 12, сглаживакщая эти провалы. Благодаря тому, что провалы имеют вид узких шпилек, емкость конденсатора выбирается небольшой величины. Поэтому она практически не влияет на быстродействие контура регулирования, так каконо определяется полосой пропускания сглаживающего фильтра. Режим холостого хода является нежелательным, так как. при этом возрастает величина напряжения на выходе источника, несмотря на то, что согласующий трансформатор насьощаясь, ограничивает величину напряжения на выходе источника. Для точной фиксации величины напряжения холостого хода параллельно выходным зажимам выпрямителя регулятора подсоединяют стабилитрон 13. В режиме холостого хода напряжение на регуляторе нарастает до величины напряжения стабилизации. При достижении этого напряжения стабилитрон 13 пробивается,тем самым ограничиваетс; рост напряжения xOJiocToro хода. Кроме того, стабилитрон защищает регулятор от перенапряжений. . Для повышения экономичности регулятора его Схема может быть выполнена с применением принципов импульс ного регулирования.