Высоковольтный стабилизатор напряжения компенсационного типа Советский патент 1982 года по МПК G05F1/58 

( 5) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА Изобретение относится к системам регулирования электрических величин, в частности к стабилизаторам напряжения, и может быть использовано в высоковольтных стабилизированных источниках питания различных уст pOHcfB, HanpviMep, электроннолучевых установок. Известен высоковольтный стабилиза тор напряжения компенсационного типа, содержащий подключенный последовательно нагрузке регулирующий элемент, усилитель, измерительный элемент, -включающий схему сравнений, ис ;точник опорного напряжения и по/ люченный параллельно нагрузке делитель напряжения 1. Недостатком этого стабилизатора я ляется отсутствие в нем защиты от перегрузок по току, возникающих в ре зультате коротких замыканий и пробо lee в нагрузке, что может привести к выходу из строя как источника входного напряжения, регулирующего элемента, так и нагрузки. Кроме того, в результате воздействия перегрузок по току, проявляющихся в резком увеличении тока на нагрузке, например в электронной пушке сварочной установки, нарушается ее технологический режим, следствием чего является возникновение брака свариваемых изделий. Известен также высоковольтный стабилизатор напряжения электроннолучевой сварочной установки, содер- . жащий подключенный последовательно нагрузке регулирующий элемент, усилитель, измерительный элемент включающий схему сравнения, источник опор ного напряжения, подключенный параллельно нагрузке делитель напряжения и устройство защиты от перегрузок по току, включающее автомат повторного включения с датчиком тока. В данном стабилизаторе обеспечивается защита от перегрузок по току за счет автоматического выключения стабилизатора и нагрузки при возникно3вении пробоев и коротких замыканий в нагрузкеС2.1. Недостатком такого стабилизатора является неполная временная точность автомати ческого повторного включения стабилизатора после прекращения пробоев и коротких замыканий в нагрузке, по Мере восстановления ее электропрочности, так как повторное вклю чение этого стабилизатора происходит через определенное время, устанавливаемое оператором опытным путем,в .результате чего стабилизатор может .быть включен как ранее времени полного восстановления электропрочности нагрузки (тогда автомат повторно отключает стабилизатор на заданное время), так и позднее этого времени, что приводит к непроизводительным временным затратам. Кроме того, данный стабилизатор характеризуется так же KpatKOBpeMeHHHM воздействием пере рузок по току на нагрузку, так как автомат повторного включения срабаты вает при токе, намного превышающем его наминальное значение, в результате этого могут выйти из строя элементы стабилизатора, источник входно го напряжения, нагрузка, например электронная пушка в случае использования стабилизатора в системе питания электроннолучевой сварочной уста новки. 3 результате даже кратковременно1«о воздействия перегрузок по то ку на нагрузку может Уакже возникнуть брак свариваемых деталей. Цель изобретения - повышение временной точности автоматического пов торного включения стабилизатора после устра нения перегрузок по току. Поставленная цель достигается тем что в стабилизаторе напряжения компе сационного типа, содержащем включенный последовательно в одну из силовы шин регулирующий элемент, вход которого через усилитель соединен со схемой сравнения, подключенной одним из входов к источнику опорного напряжения, а другим - к резистивному делителю напряжения, включенному параллельно выходнйм выводам, и блок защиты от перегрузок по току, последний выполнен в виде включенного, последовательно в другую силовую шину пролетного пентода с узлом управления регулируемых источников смещения и питания и датчика напряже ния, причем коллектор пентода соединен с одним из выходов регулирующе t го элемента и входным выводом стабилизатора, выход датчика напряжения, подключенного параллельно пентоду, соединен с одним из входов узла управления, другой вход которого подключен к выходу упомянутогоо делителя напряжения, выходы регулируемого источника смещения и узла управления подключены соответственно .к управляющей сетке и первому анодУ пентода, соединенному через резистор с выходом регулируемого источника питания. На чертеже представлена электрическая схема высоковольтного стабилизатора напряжения компенсационного типа. Стабилизатор содержит регулирующий элемент 1, один вход которого соединен с входным выводом стабилизатора, а другой вход - с усилителем 2, соединенным с измерительным элементом 3, включающим схему сравнения ,источник опорного напряжения 5 И делитель напряжения 6, подключенный параллельно нагрузке 7, блок защиты 8,содержащий пролетный пентод 9 регулируемый источник питания 10, резистор 11, узел управления пролетным пентодом 12, регулируемый источник смещения 13, датчик напряжения И, при ртом коллектор пентода 9 соедине-н с выходом регулирующего элемента 1 и вторым входным выводом стабилизатора . первый анод пентода 9 соединен с регулируемым источником питания 10 через резистор 11 и с одним из выходов узла управления пролетным пентодом 12, другой выход которого соединён с катодом пентода 9, соединенным через регулируемый источник смещения 12 с управляющей ееткой пентода 9 между коллектором и катодом которого подключен датчик напряжения Ti, выход которого соединен с одним из входов узла управления пентодом 12, другой вход которого соединен со средней точкой делителя напряжения измерительного элемента б. В рабочем режиме.при отсутствии пробоев и коротких замыканий устройство работает следующим образом, На схему сравнения подается, прделенное делителем 6, выходное напряжение, которое сравнивается с напряжением источника опорного напряжения 5 затем усиливается усилителем 2 и подается на регулиг рущий элемент 1, Регулирующий элемент стабилизирует выходное напряжение до 15 мин. В этот пери од напряжение на первом аноде, зада ваемое регулируемым источником пита ния 10, и напряжение на управляющей сетке пролетного пентода 9, задавае мое регулируемым источником смещения 13 устанавливаются такими по величине, чтобы обеспечить минималь ное напряжение на пентоде 9 при про текании через него и нагрузку 7 номинального тока. При пробоях и коротких замыканиях в нагрузке 7 выхо ное напряжение стабилизатора оказывается приложенным к промежутку кол лектор-катод пролетного пентода 9 .блока защиты 8. При увеличении напряжения в промежутке коллектор- катод ток коллектора пентода 9 практи чески не изменяется, что обусловлено высоким динамическим сопро ивл нием пентода 9, в связи с чем ток нагрузке 7 в этот период не возрастает. При увеличении напряжения в промежутке коллектор - катод пролет ного пентода 9, пропорционально ему возрастает напряжение на датчике напряжения 1, в результате чего на его выходе появляется управляющий сигнал который отпирает узел упра ления пролетным пентодом 12. Отпира ние узла управления сопровождается увеличением его проводимости, в результате чего снижается напряжение на первом аноде пролетного пентода 9 за счет падения напряжения на резисторе 11, вследствие чего пролетный пентод 9 начинает запираться до определенного, устанавливаемого узлом уп эавления 12, значения тока. При запирании пентода 9, ток и напряжение на нагрузке.7 и делителе напряжения 6 уменьшаются,вследствие чегр напряжение регулирующего элемента 1 также уменьшается за счет изменения разности напряжений на делит ел 3 7 и сточнике опорного напряжения 5 подаваемой н вход схемы сравнения k измерительного элемента 3- Уменьшение напряжения регулирующего элемента 1 в период переходного процесса, характеризующегося наличием в нагрузке пробоев и коротких замыканий, равноценно отключению стабилизатора. По мере восстановления электропрочности нагрузки и увеличения ее сопротивления после прекращения ствия пробоев и корот ких замыканий увеличивается напряжение как на нагрузке 7, так и на делителе 6. Возрастающий по напря) сигнал с делителя 6 подается на узел управления 12, уменьшая его проводимость, Это приводит к увеличению напряже- , ния на первом аноде пентода 9, при этом напряжение, подаваемое через резистор 11 с регулируемого источка питания ТО, Сохраняется неизменным. В результате увеличения напряжения на первом аноде, пентод 9 отпирается, а ток и напряжение на нагрузке 7 возрастают до номинальных значений. Одновременно с отпиранием пентода 9 изменяется сигнал рассогласования на выходе схемы сравнения , что приводит к увеличению напряжении на регулирующем элементе 1. Увеличение напряжения на регулирующем элементе 1 приводит к выходу стабилизатора в рабочий номинальный режим и сЯн начина-, ет работать как известный стабилизатор компенсационного типа. Таким образом, восстановление номинального режима работы стабилизатора после прекращения действия про- , боев и коротких замыканий происходит по мере восстановления электропрочнорти нагрузки за счет действия положительной обратной связи по напря,жению, при этом исключаются непроизводительные потери времени на переходной процесс. Кроме того, такое схемное решение высоковольтного стабилизатора позволяет значительно снизить величину перегрузки по току и тем самым исключает их отри- цательное воздействие на регулирующий элемент стабилизатора, источник входного напряжения и нагрузку. Снижение перегрузок по току позволяет также снизить технологические характеристики установок, в источниках которых используется предлагаемый стабилизатор,например,электроннолучевых сварочных установок и за счет этого снизить на 30-50 брак свариваемых изделий. Формула изобретения Высоковольтный стабилизатор напряжения компенсационного типа, содержащий включенный последовательно в одну из силовых шин регулируюи ий элемент, вход которого через усилитель соединен со схемой сравнения, подключенной одним из входов к источнику опорного напряжения, а другим - к резистивному делителю напряжения, включенному параллельно выходным выводам, и блок защиты от перегрузок тю току, о тличающийс.я тем, что с целью повышения временной точности автомс1тического повторного включения после устранения перегрузок по току., блок защиты выполнен в виде включенного последовательно в другую силовую шину пролетного пентода с узлрм управления, регулируемых источников смещения и питания и датчика напряжения, причем коллектор пентода соединен с одним из выходов регулирующего элемента и входным вы2832 8

водом стабилизатора, выход датчика напряжения, подключенного параллельно пентоду, соединен с одним из входов узла управления, другой вход которого подключен к выходу упомянутого делителя напряжения, выходы регулируемого источника смещения и узла управления подключены соответстенно к управляющей сетке и к первому аноду 10 пентода, соединенному через резистор с выходом регулируемого источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе J5 1. Векслер Г. С.. Электропитание . спецаппаратуры. Киев, Высшая школа, 1979, с, 199,.

2. Чвертко А.И. и др. Оборудование, для электроннолучевой сварки, 20 Наукова думка, 1973, с.171-173.