Устройство управления -фазнымТиРиСТОРНыМ РЕгуляТОРОМ Советский патент 1981 года по МПК H02P13/16 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулиро вания напряжения, преимущественно в трехфазной сети переменного напряжения с нейтралью. Известно устройство управления трехфазным тирнсторным регулятором, содержсицее трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока,а к вторичной обмотке которого через выпрямитель под ключены базы первого однопереходного транзистора, с первым времязадакпш RC-контуром в цепи эмиттера, второй и третий однопереходные транзисторы с RC-контурами в цепях эмиттеров,источник питания постоянного тока, импульсные трансформаторы, выводы вторичных обмоток которых образуют выходные выводы устройства к тиристор управления i}Однако известное устройство сложно, так как включает в себя несколько многообмоточных трансформаторов, жлпрямительных мостов и другихэлементовг и недостаточно надежно в работе Наиболее близким к предлагаемои по технической сущностиявляется уст ройство управления т-фазным тиристор ным регулятором, содержащее m формирователей импульсов, каждый из которых содержит пороговый элемент тйристорный ключ и дифференцирукяцую цепочку, выполненную 6 виде последовательно соединенных конденсатсч а и первичной обмотки импульсного трансформатора, выводы вторичной обмотки которого образуют выходные выводы, причем входа формирователя импульсов первой фазы подключены к источникам Пульсирующего и постоянного напряжений, а входы последукяцих к источнику постоянного напряжения и к выводам дифференцирующей цепочки формирователя вишульсов предьздущей фазы.. В известном устройстве первичные обмотки импульсных трансформаторов включены последовательно с конденсаторами времязадаюцих ЙС-контуров,что не позволяет получить импульсы достаточной мощности и длительности, что снижает надежность и стабильность.Использование в качестве пороговых элементов стабшштроиов, подключенных к упрашЕвяж им электродам тиристоров,делает п(;юг срабатывания завнсямш4 от тока отпиранияти| сторов. Однако этот ток имеет широкую область значений и для разных тиристоров колеблется в большом диапазоне, что не .обеспечивает стабильности по фазе формируемых импульсов.

Цель изобретения - повышение надежности и стабильности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве пороговый элемент выполнен в виде релаксационного генератора на однопереходном транзисторе, выход которого соединен с управляющим электродом тиристорного ключа, подключенным послеповательно с пиФФеренцирующей цепочкой к источнику постоянного напряжения, при этом дифференцирующая цепочка зашунтирована вновь введенным разрядным резистором аноды тиристорных ключей всех фаз соединены между собой и подключены к источнику постоянного напряжения через вновь введенный балластный резистор, и базы однопереходного транзистора формирователя импульсов первой фазы зашунтированы вновь введенным блокировочным тир11,стором.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого устройства.

Схема включает силовые тиристоры (симисторы) 1-3, через которые к трехфазной сети переменного тока (клеммы 4-7) подсоединена нагрузка 8-10 (нагревательные элементы,электродвигатели вентиляторов и т.п.), источник питания, составленный трансформатором 11, выпрямительным мостом 12, балластным резистором 13,стабилитроном 14, диодом 15 и конденсатором 16 фильтра,устройство управления, образованное тремя формирователями импульсов, содержащими тиристорные ключи 17-19, разрядные резисторы 20 - 22, балластный резистор.23, конденсаторы 24 - 26 дифференцирующих цепочек, пороговые элементы, содержащие однопереходные транзисторы 27 29 с RC-контурами 30, 31, 32, 33 и 34, 35 в цепи эмиттеров транзисторов блокировочный тиристор 36, потенциометр 37, диоды 38 -40.

На выходы устройства управления подключены зашунтированные диодами 41 - 43 первичные обмотки импульсных трансформаторов 44 - 46,- вторичные обмотки которых подключены к управляющим электродам симисторов.

Регулятор напряжения работает следующим образом.

Базы однопереходного транзистора 27 питаются напряжением трапецеидальной формы с выхода выпрямленного моста 12 и ограниченным по амплитуде стабилитроном 14. К регулируемому источнику постоянного напряжения,образованному диодом 15, конденсатором 16 фильтра, потенциометром 37 и резисторами 47 и 48, подключены RC-контур 30 и 31. Когда конденсатор 31 зарядится до напряжения отпирания однопереходного транзистора,он оазряжается через его эмиттер базу

и резистор 49. К резистору 49 подсоединены управляющие электроды тиристоров 17 и 36. Поэтому под действием импульса напряжения, вьщеляемого на резисторе 49, эти тиристоры отпираются . При этом тиристор 36, открываясь по цепи катод, шунтирует однопереходный транзистор 27 по базам и удерживает ся в открытом положении до конца полупериода напряжения питания. В провалах между импульсами напряжения питания тиристор 36 запирается. За счет этого на резисторе 49 в течение каждого полупериода формируется лишь один импульс,поступающий через разделительный диод 38 на управляющий электрод тиристора 17 Под действием этого импульса отпирается тиристор 17, образующий с тиристорами 18 и 19 трехстабильный триггер. Когда тиристор 17 открывается, через резистор 23, коммутирующий конденсатор 24 и первичную обмотку, транформатора 44 проходит импульс, заряжающий конденсатор 24 до напряжения на резисторе 20. Со вторичной обмотки импульсного трансформатора 44 импульсы поступают на управляющий электрод - катод симистора 1. При максимальном напряжении,снимаемом с потенциометра 37,конденсатор 31 успевает зарядиться в начале каждого полупериода. В этом случае симистор 1 открывается с максимальным углом отпирания и напряжение на выходе регулятора имеет максимальное значение.

Одновременно с отпиранием тиристора 17 под действием напряжения, падающего на резисторе 2А,начинает заряжаться через резистор 32 конденсатор 33 до порога отпирания транзистора 28. Когда Конденсатор 33 зарядится, транзистор 28 открывается,пропуская через себя на резистор 50 импульс, вызывающий отпирание тиристора 13. Через резистор 23, открывающийся тиристор 18, первичную обмотку импульсного трансформатора 45 и коммутирукйдий конденсатор 25 проходит импульс, поступакяций со вторичной обмотки трансформатора в цепь управления симистора 3, За счет падения напряжения на резисторе 23 при заряде коммутирующего конденсатора 25 и напряжения.на уже заряженном конденсаторе 24 тиристор 17 закрывается. Время заряда конденсатора 33 Определяется требуелвлм углом сдвига в формируенвлх для подачи на управляющие электроды силовых симисторов 1-3 импульсов, равным 60 эл.град, что для переменного тока частотой в 50 Гц составляет 3,3 мс. Это время зависит от постоянной времени КС-контура 32, 33 порога отпирания транзистора 28 и падения напряжения на резисторе 20. Под действием падения напряжения на резисторе 21 через резистор 34 заряжается конденсат: р 35

до порога срабатывания транзистора 29. Когда конденсатор 35 зарядится, открывается транзистор 29, вызывая отпирание тиристора 19 и формирование на выходе трансформатора 46 импульса, поступающего на вход симисто ра 2. Одновременно закрывается тиристор 18. Поскольку время заряда конденсатора 35 составляет 3,3 мс, импульс, формируемый иа выходе трансформатора 46 сдвинут по отношению к импульсу на выходе трансформатора 45 на бО.

Когда в провале между импульсами питания закрывается тиристор 36,конденсатор 31 снова начинает заряжаться через резистор 30 и по истечении 0,01 с заряжается до напряжения отпирания транзистора 27 и на резисторе 49 снова выделяется импульс напряжения, отпирающий тиристоры 36 и 17. В дальнейшем работа регулятора напря жения повторяется. Для увеличения амплитуды импульсов тока резистор 23 шунтируется конденсатором 51 с последовательно включенным резистором 52

При крайнем верхнем положении под вижного вывода потенциометра 37 время заряда конденсатора 31 минимальное и транзистор 27 формирует импульсы в начале каждого полупериода напряжения питания. Поскольку независи МО от положения движка потенциометра импульсы, формируемые на выходах трансформаторов 45 и 46, сдвинуты на определенный угол в 60 и 120 по отношению к импульсам на выходе тран сформатора 44, при максимальном напряжении, снимаемом с потенциометра 37, силовые симисторы 1-3 отпираются с максимальным углом проводимости и напряжение на выходе регулятора имеет максимальное значение. Минимален угол проводимости симисторов; когда ползунок потенциометра 37 выведен вниз. В этом случае время заряда конденсатора 31 приближается к времени полупериода напряжения питания, и отпирание транзистора 27 происходит в конце полупериодов.

Таким образом, предлагаемый, регулятор напряжения обеспечивает за счет простого изменения величины напряжения управления изменение на выходе трехфазного напряжения от максимального значения до нуля.

Для установки требуемых порогов срабатывания транзисторов и компенсации разбросов.постоянных .времени КС-контуров и напряжения их питания служат потенциометры 53-55. Для формирования лишь одного в течение полупериода импульса анод тиристора 36 может быть подключен не только

к верхней базе транзистора 27 или непосредственно к стабилитрону, но и через разделительный диод (на чертеже не показан) к эмиттеру этого же транзистора. Таким образом, подсоединение к верхней базе или эмиттеру транзистора 27 анода тиристора 36 обеспечивает формирование в течение каждого полупериода напряжения питания лишь одного импульса.

Предлагаемое устройство характеризуется высокой стабильностью и надежностью работы при подсоединении к его выходу различной нагрузки.

Формула изобретения

Устройство управления т-фазным тиристсфным регулятором, содержащее m формирователей импульсов, каждый из которых содержит пороговый элемент, тиристорный ключ и дифференцирующую цепочку, выполненную в виде последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, выводаа вторичной обмотки которого образуют выходные вьшоды, причем входы формирователя импульсов первой фазы подключены к источнику пульсирующего напряжения и к источнику постоянного напряжения, а входы последующих - к источнику постоянного напряжения и к выводам дифференцирукмцей цепочки формирователя импульсов предьадущей фазы, отличающее ся тем, что, с целью повышения надежности и стабильности, пороговый элемент выполнен в виде.релаксационного генератора на однопереходном транзисторе, выход которого соединен с управляющим электродом тиристорного ключа, подключенным последовательно с дифференцирукадей цепочкой к источнику постоянного напряжения, при этом дифференцирующая цепочка зашунтирована вновь введенным разрядным резистором, аноды тиристорных ключей всех фаз соединены между собой и подключены к источнику постоянного напряжения через вновь введенный балластный резистор, а базы однопереходного транзистора формирователя импульсов первой фазы зашунтированы вновь введенным блокировочным тиристором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Тиристоры. Технический справочник. Пер. с англ. под. ред.

В.А. Лабунцова и др. М., Энергия, 1971, с. 247-248, рис. 9-39.

2.Авторское свидетельство СССР 433604, кл. Н 02 Р 13/16, 1971.

fU fcfc {л P ifc/