Устройство для регулирования мощности переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ФИБР ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯТОКА, содеро соединенные начения тока, сформатор, вытель среднего(54)(57) УСТРОЙСТВО МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГ жащее последователь -датчик мгновенного разделительный тра прямитель, формиров ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3344581/24-07(71) Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промь 1 шленности"Энергия", 1970,3, Авторское свидетельство СССРУ 792226, кл, С 05 Р 1/44, 18.04.78 зю С 05 Е 1/66; Н 02 Р 13/30 значения сигнала, сумматор, блок формирования закона регулирования, блокуправления тиристорами и блок тиристоров и, кроме того, и последовательно соединенных делителей напряжения, состоящих из последовательносоединенных резистора и ключевогоэлемента, при этом вход первого делителя подключен к выходу формирователя среднего значения, выходы каждого из делителей подключены к другим.входам сумматора, а управляющие входыключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенный к второму входу блока формиро.вания закона регулирования, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения точности регулированиямощности в широком диапазоне ее изменения, в устройство введен датчик .мгновенного значения напряжения, входкоторого подключен к клеммам сопротивления нагрузки, а выход черезразделительный трансформатор - кь. прямителю.1108419 25 55 Изобретение относится к областиуправления тепловым режимом электро"термических установок и может бытьиспользовано, в частности, дляуправления нагревом различных зон 5в многоэонных установках кристалли"эации, в кубах ректификационных колонн и др.Известны устройства для регулирования мощности с тиристорными ис фполнительными системами, состоящиеиэ датчиков мгновенного значениятока и напряжения, перемножающих устройств, основанньж на эффекте Холла,времяимпульсных преобразователях и 15т,д., интегрирующих устройств, а также последовательно включенных блоковформирования закона регулирования,управления тиристорами и тиристоров С 13. 20Главным недостатком устройствэтого класса является необходимостьперемножающего устройства, работающего в широком диапазоне амплитуди частот сигналов, Действительно,сигналы, получаемые от датчиковмгновенного значения тока и напряжения, имеют импульсную форму, онинасыщены высшими гармониками, а приперемножении для получения необхо- ЗО димой точности надо учитывать истин.ную форму импульсов. На практике в этом случае, с одной стороны, не удается избежать большой сложности устройства, а с другой - получить приемлемую точность.Известны также .устройства для регулирования мощности, состоящие из датчиков мгновенных значений тока и напряжения, двух встречно 40 включенных термометрических элемен тов, а также последовательно включенных блоков формирования закона регулирования, управления тиристорами и тиристоров. К нагревателям термических элементов подводятся сигналы, пропорциональные полусумме и полуразности сигналов от датчиков мгновенных значений тока и напряжения С 23. Термобатареи производят квадрирование и усреднение, в результате чего на выходе обра/эуется сигнал где О - сигнал, пропорциональный напряжению на нагрузке; 2Ъ - сигнал, пропорциональный,силе тока в нагрузке;,- размерный множитель;От - усредненное значениепроизведения силы токаи напряжения.Недостатками этого устройстваявляются низкая точность (погрешность около 57), связанная в основном с зависимостью выходного сигнала от температуры холодного спаятермопары (т,е. от температуры окружающей среды), узкий диапазон измеряемых и регулируемых величин,необходимость усиления сигналов науровне нескольких микровольт, чтовсегда связано с усложнением схем иростом влияния шумов.Наиболее близким по техн"ческойсущности к предложенному являетсяустройство для регулирования мощности переменного тока, содержащеепеследовательно соединенные датчики1мгновенного значения тока, разделительный трансформатор формирова"тель среднего значения сигнала, сумматор, блок управления тиристорамии блок тиристоров, кроме того, .впоследовательно соединенных делителей напряжения, состоящих из последовательно соединенньж резистора и ключевого элемента, при этом входпервого делителя подключен к выходуформирователя среднего значения,выходыкаждого из делителей подключены к другим входам сумматора, ауправляющие входы ключевого элементасоединены с выходом выпрямителя, изадатчик, подключенный к второмувходу блока формирования закона регилирования С 33,Известное устройство при использовании его для регулирования мощности отличается низкой точностью,поскольку вариация сопротивленияпрямо входит в ошибку, Действительно,из Р 3 Ц, где Р - мощностьвыделяемая на нагрузке, 3 - действующее значение тока; Я - сопротивление нагрузки,следует, что нри Э=СОиз 1дР дйиР Йнгде дР- нестабильность мощности,,ь - нестабильность сопротивления нагрузки.На практике даже при принятии рядамер по стабилизации величины сопро 1108419тивления нагрузки не удается получить медленную вариацию сопротивле.ния менее 5-10 за время технологического процесса, что и определяет такую же статическую ошибку стабилизации мощности,Цель изобретения - увеличениеточности регулирования мощности вшироком диапазоне ее изменения.Поставленная цель достигается 1 Отем, что в устройство, содержащеепоследовательно соединенные датчикмгновенного значения тока, разделительный трансформатор, выпрямитель,формирователь среднего значения сиг.- 15нала, сумматор. блок формированиязакона регулирования, блок управления тиристорами и блок тиристоров и,кроме того,Впоследовательно соединенных делителей напряжения, состоя- О.щих из последовательно соединенныхрезистора и ключевого элемента, приэтом вход первого делителя подключенк выходу формирователя среднегозначения, выходы каждого из делителей 5подключены к другим входам сумматора, а управляющие входы ключевогоэлемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенныйк второму входу блока формирования ЗОзакона регулирования, введен датчикмгновенного значения напряжения,вход которого подключен к клеммамсопротивления нагрузки, а выход через трансформатоР - к выпрямителю. З 5На чертеже показана структурная схема устройства,Устройство содержит датчики мгновенного значения тока 1 и напряже 40 ния 2, соединенные с разделительным трансформатором 3, выход разделительного трансформатора связан с выпрямителем 4 среднего значения 5, к последнему подключены делители на 45 пряжения 6; выходы их ключевых элементов через сглаживающие ЙС-цепи подключены к входам сумматора 7, а выход его вычитается из сигнала задатчика 8 и поступает на блок форми рования закона регулирования 9, пос 50 ледовательно соединенный с блоком управления тиристорами 10, выходы последнего управляют тиристорами 11 дозирующими электрическую мощность на нагрузке 12. Устройство работает следующимобразом Сигнал, пропорциональный току,от датчика мгновенного значения тока1 и сигнал, пропорциональный напряжению, от датчика мгновенногозначения напряжения 2 суммируются иобразуют на выходе разделительноготрансформатора 3 и далее после выпрямителя 4 и формирователя среднегозначения сигнала 5 сигнал управления 3 "ргде Д - среднее значение тока внагрузке;1 н - сопротивление нагрузки;о,Р - постоянные размерные коэффициенты.Сигнал 8 после преобразованияна нелинейных делителях напряжения6 исуммирования на сумматоре 7преобразуется в сигнал, пропорциональный среднеквадратическому значению сигнала управленияЪ=фМо 1 н 1где 3 - среднеквадратическое(эффективное, действующее)значение тока;8 - среднеквадратическое значение сигнала управления 3Этот сигнал сравнивается с заданием, устанавливаемым задатчиком 8(в качестве задатчика может бытьиспользовано программное устройствоили каскадный регулятор, например,температуры), преобразуется формирователем закона регулирования 9 и блоком управления тиристорами 10 в последовательность импульсов, включающихсиловые тиристоры 11, в результатечего в нагрузке 12 возникает электрический ток. Система стремится под.держать значение 6 на уровне задания,При изменении сопротивления нагрузки К на величину д 1 установившееся среднеквадратическое значениетока Л таково, что нестабильностьсреднеквадратического сигнала управления ЪЯ = О, т.е. выполняетсяусловие ь - нестабильность среднеквадратического значения тока.При.этом относительное изменениемощности равнод Р дР)1105419 где на 1107, тогда ошибка по мощности равна дР,Ра + 0,2 Ж,Коэффициент стабилизации достаточно велик, он равен примерно 45. Прн изменении питающего напряжения на +157 ошибка по мощности не превосходит т 0,23. Р - ефо К-Рфа Р ) Пусть в процессе работы произошлоизменение сопротивления нагрузки Заказ 5863/33 Тираж 842ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4 Составитель Ю, АндреевРедактор О. Колесникова Техред Т,Маточка Корректор М. Демчик