Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное

(54) РЕ ГУЛИ ПЕРЕМЕНН МЕННОЕ (57) Изобре ке. Цель из метричнос расширени ложительна РАЗОВАТЕЛЬ НИЯ В ПЕРЕУЕМЫИ ПРЕО ГО НАПРЯЖ к электротехниеспечение симна нагрузке и лирования, Подного тока контение относитобретения -ти напряжение диапазона ря полуволна за ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(56) Авторское свидетельсВ 1365293, кл. Н 02 М 5/2 денсатора ВС-генератора блока управления открывает управляемый вентильный элемент - симистор 1 в начале положительного полупериода напряжения сети. При закрытом тиристоре 20 симистор 1 открывается и в отрицательные полупериоды напряжЕ- ния сети. После отпирания ключевого порогового элемента 10 управляющий переход симистора 1 шунтируется, и нагрузка отключается от сети. При запирании . ключевого порогового элемента 10 конденсатор 14 поддерживает открытое состояние тиристора 20. благодаря этому обеспечивает синхронность включения симистора 1 в первый положительный полупериод напряжения сети. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.5 10 15 20 40 образом Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования средней мощности на нагрузкепеременного тока с синхронным подключением ее к сети.Известен регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное с использованием релаксационногоВС-генератора и ключевого порогового элемента, в котором силовой управляемый вентильн ый элемент - встречно-параллельносоединенные оптронные тиристоры - открываются опережающим напряжение сетитоком, одновременно заряжающим конденсатор ЙС-генератора. Время заряда конденсатора до порогового напряженияключевого элемента определяет времявключенного состояния тиристоров, а времяразряда е; о через этот ключевой элемент -время паузы. Преимуществом устройстваявляется симметричность синхронного напряжения на нагрузке, недостатком - выполнение силового элемента в виде двухоптотиристоров,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство, использующее аналогичный КС-генератор, в котором управляемый силовойэлемент выполнен в виде симистора, Устройство обеспечивает синхронное несимметричное напряжение на нагрузке; другимнЕдостатком его является регулированиетолько длительности паузы при постояннойдлительности включенного состояния симистора.Цель изобретения - обеспечение симметричности напряжения на нагрузке и расширение диапазона регулирования,Укаэанная цель достигается тем, что врегулируемом преобразователе переменного напряжения в переменное, содержащем управляемый вентильный элемент ввиде симистора, включенный прследовательно с выводами для подключения нагрузки и выводами для подключения сети,последовательную цепочку из первого резистора с параллельным ему первым конденсатором, первого диода, ключевогоэлемента, выполненного в виде пороговогоэлемента и второго резистора, второй конденсатор, второй, третий и четвертый диоды и третий резистор, при этом катодвторого диода соединен с анодом первогодиода, катод которого соединен с первымвыводом ключевого элемента и первым выводом второго конденсатора, второй выводпоследнего соединен с анодом третьего диода и первым выводом третьего резистора,введены управляющий переменный резистор, токоаграничительный элемент, триодный тиристор, четвертый и пятый резисторы и пятый диод, при этом первый вывод четвертого резистора соединен с общей точкой вывода для подключения нагрузки и вывода для подключения сети, второй вывод четвертого резистора соединен с оставшимся выводом первого резистора, анод второго диода соединен с вторым выводом третьего резистора, катодом третьего диода, катодом введенного тиристора и первым выводом токоограничительного элемента, второй вывод которого соединен с управляющим электродом симистора; катод пятого диода и анод тиристора соединен с общей точкой катода симистора и оставшегося вывода для подключения сети, управляющий электрод тиристора соединен с катодом четвертого диода, анод которого соединен с первым выводом пятого резистора, второй вывод последнего соединен с анодом пятого диода, оставшимся выводом второго резистора и первым выводом третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом ключевого элемента и первым выводом управляющего переменного резистора, а второй вывод переменного резистора соединен с анодом третьего диода.По сравнению с устройством-прототипом использован более простой управляющий элемент - переменный резистор, кроме того, введен ряд элементов, обеспечивающих синхронное симметричное включениеуправляемого вентильного элемента. На фиг,1 и 2 показаны примеры выполнения принципиальной схемы преобразователя,Преобразователь содержит управляемый вентильный элемент-симистор 1, анод которого соединен с выводом 2 для подключения нагрузки 3, г катод - с выводом 4 для подключения сети, к оставшемуся выводу 5 для подключения сети присоединена последовательная цепочка из четвертого реэистора 6, первого конденсатора 7, параллельно которому подсоединен первый резистор 8, первого диода 9, ключевого порогового элементе 10, второго резистора 11 и пятого диода 12. Преобразователь содержит также второй конденсатор 13, третий конденсатор 14, третий резистор 15, пятый резистор 16, второй, третий и четвертый диоды 17, -18 и 19 соответственно, тиристор 20, управляющий переменныи резистор 21 и токоограничительный элемент 22,Преобразователь работает следующим При подключении устройства к сети и лустановившемся режиме через резистор в резистор 6 ограничивает коммутационные510 ряжаться на резистор 21 и цепочку из от 50 55 токи, резистор 8 - разрядный) и конденсатор 7 протекают синусоидальные таки., опережающие напряжения сети на угол, близкий к 90 .При запертом пороговом элементе 10(в качестве которого используется, например, динистор) положительные полувалны этого тока протекают через диод 9, далее большая их часть - через конденсатор 13, диод 18, токоограничительный элемент 22 (в качестве которого используется резистор или стабипитрон) и управляющий переход симистора 1. Благодаря этому симистор открывается, подключая нагрузку в начале каждого положительного полупериода, так как е устройстве используются симисторы, не отпирающиеся положительным током управления при отрицательном напряжении на аноде. (такими являются боль.шинство симисторав, например, типов ТС 112- ТС 142), В отрицательные полупериоды симистор открывается отрицательными полуволнами того же емкостного тока, проходящего от вывода сети 4 через управляющий переход симистора 1, элемент 22, диод 17 и далее как положительные полуволны к выводу сети 5, в результате чего на нагрузку подается последовательность синхронных положительных и отрицательных палупериодов напряжения сети.Каждая положительная полувална тока, протекающая через конденсатор 13, заряжает его (во время отрицательных полупериодов этот конденсатор несколько разряжается на переменный резИстор 21), и, когда напряжение на конденсаторе 13.достигнет порогового напряжения ключевого элемента 10, последний откроется. после чего конденсатор 13 начинает разкрытого элемента 10, резисторов 11 и 16, диода 19, управляющего перехода тиристора 20 и резистора 15, Тиристор 20 открывается и ток разряда конденсатора 13протекает через него, поддерживая в открытом состоянии,Пока открыт элемент 10, синусоидальный ток, ограниченный конденсатором 7, не попадает в управляющий переход симистора 1, так как положительная полуволна протекает через диод 9, элемент 10, резистор 11 (для нормальной работы падение напряжения на нем составляет несколько вольт) и диод 12, а отрицательная полуволна - через тиристор 20 и диод 17. Открытое салаяние элемента 10 и тиристора 20 при этом поддерживается частью экспоненциального разряднага така конденсатора 13 (этот так во много раз меньше периодиче 15 20 25 ского синусаи.альнага), и нлпа-:кани",я нагрузке а;.вна -улю,, ри равенства така ч злементе 10 значению ега тока удержан .; (зто праисход;.после спадания да нуля синуссидапьнай полуволны тока в нем), э,:.ме; т 10 зап 1 аается, а тиристор 20 остается открытым (либо через нега уже протекает отрицательная полуволна тока, либо гок заряда конденсатора 14 дс значения остаточнага напряжения на конденсаторе 13 паддержиаае. ега открытым да на 1 алг". протекания зтаи п(.л увалны) и закроемся после спадачия до ну. я отрицательной палувалны така в нем. В результате после запирания элемента 10 и тиристара 20 следу,ащая пог:.ажительная полуволна тока опять начнет заряжать конденсатор ";3, открывая при этом синхронно симистар 1, и т.д., как описано выше, т,е, на нагрузку будет подаваться следующая последовательность периодов напряжения сети.Величина сопротивления переменного резистора 2 ) влияет и на время включеннога, и на время выключенного состояния симистора 1. Например, при увеличении ега сопротивления уменьшается время включен нага состоя нил симистора 1 (конденсаторор 13 заряжается бсльшим током) и увеличивается время. выключенного его состояния (конденсатор 13 разряжается на большее сопротивление), т,е, диапазон регулирования расширен. Полное напряжение сети на нагрузке при этом обеспечивается малым значением сопротивления резистора 21, когда напряжение на конденсаторе 13 не достигает порогового напряжения элемента 10, и регулирующая часть схемы отключена от сети.На фиг,2 показан ваолант схемы устройства, на котором для поддержания открытым тиристара 20 вместо конденсатора 14 введен конденсатор 23. Этот конденсатор заряжается при прохождении суммы синусаидального и экспоненциального токов через резистор 11, а после запирания элемента 10 разряжается через резисторы 11 и 16, диод 19 и управляющий переход тиристора 20, включая последний, Кроме того, на схеме фиг,2 показан переменный резистор 24, выполненный с тремя выводами, при этом первый ега неподвижный контакт, как и у резистора 21, соединен с катодом диода 9, второй его непадвижн.,й контакт соединен с катодом диода 12, а подвижный контакт соединен с анодом диода 18. Такоесоединение управляющего переменного резистора обеспечивает регулирование напряжения на н. грузке до нуляпри положении подвиж з:а контакта1690129 Химчук Техред М,Моргентал . Корректор М.Пожо Редакто аказ 3823 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская,наб., 4/5 Гагарина, 101 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгор резистора 24 совмещенным с вторым неподвижным контактом управляющий переход симистора 1 зашунтирован обаполупериода и он открыться не может.Формула изобретения 1. Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное, содержащий управляемый вентильный элемент в виде симистора, включенный последовательно с выводами для подключения нагрузки и выводами для подключения сети, последовательную цепочку из первого резистора с параллельным ему первым конденсатором, первого диода, ключевого элемента, выполненного в виде порогового элемента и второго резистора, второй конденсатор, второй, третий и четвертый диоды и третий резистор, при этом катод второго диода соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с первым выводом ключевого элемента и первым выводом второго конденсатора, второй вывод последнего соединен с анодом третьего диода и первым выводом третьео резистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения симметричности напряжения на нагрузке и расширения диапазона регулирования, введены управляющий переменный резистор, токоограничительный элемент, тиристор, четвертый и пятый резисторы и пятый диод, при этом первый вывод четвертого резистора соединен с общей точкой вывода для подключения нагрузки и вывода для подключения сети, второй вывод четвертого резистора соединен с оставшимся выводом первого резистора. анодвторого диода соединен с вторым выводомтретьего резистора, катодом третьего диода, катодом введенного тиристора и первым5 выводом токоограничительного элемента,второй вывод которого соединен с управляющим электродом симистора, катод пятогодиода и анод тиристора соединены с общейточкой катода симистора и оставшегося вы 10 вода для подключения сети, управляющийэлектрод тиристора соединен с катодом четвертого диода, анод которого соединен спервым выводом пятого резистора, второйвывод последнего соединен с анодом пято 15 го диода, оставшимся выводом второго резистора и первым выводом третьегоконденсатора; второй вывод которого соединен с первым выводом ключевогоэлемента и первым выводом управляющего20 переменного резистора, а второй вывод переменного резистора соединен с анодомтретьего диода,2. Преобразователь но п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что введен четвертый конден 25 сатор, первый вывод которого соединен свторым выводом ключевого элемента, а второй вывод четвертого конденсатора соединен с катодом тиристора.3, Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю 30 щ и й с я тем, что управляющий переменныйрезистор выполнен с тремя выводами, приэтом его первый неподвижный контакт соединен с катодом первого диода, второй неподвижный контакт соединен с катодом35 пятого диода, а подвижный контакт - с анодом третьего диода.