Компенсатор понижений напряжения сети

ОПИСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В 5004 Союз Советских Социалистических Республик;л, 21 т, 32/ Заявлено 15.Ъ.1965 ( 1001995/25-27) с присоединением заявкиМ 1 К Н 05 ЬД 1 621.791.75.03(088,8) Комитет по делам изооретений и открытий при Совете лтинистров СССРиоритет Опубликовано 12.17,1967, БюллетеньДата опубликования описания 16 Л"1,1967 Авторыизобретения. Каспржак, Ю пало и Б. В, Нудельман нститут электросварки им, Е. О. Патона явител МПЕНСАТОР ЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ Известные компенсаторы понижений напрчжения сети на зажимах промышленных токо. приемников при помощи вольтодобавочных трансформаторов, содержащие измерительный, управляющий и исполнительный органы, обладают недостаточной динамической и статической точностью компенсации.Предлагаемый компенсатор отличаегся от известных устройств 1 ем, что измерительный орган выполнен в виде нелинейного моста без сглаживающего фильтра, включенного на вход управляющего органа, выполненного в виде бесконт акти ого полупроводникового реле с магнитным усилителем, включенным последовательно в цепь первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора с воздушным зазором или с разрядными устройствами. Предлагаемый компенсатор может быть одно- или трехфазным.На фиг. 1 приведена принципиальнач электрическая схема компенсатора; на фиг. 2 - его статическая характеристика; на фиг. 3 - второй вариант схемы компенсатора.Трехфазный компенсатор состоит из измерительного, управляющего и исполнительного органов.Исполнительным органом является трехфазный вольтодобавочный трансформатор ВДТ с воздушным зазором в магнитной системе. Вторичные оомотки трехфазного вольтодобавочного трансформатора включены последовательно между сетью и нагрузкой О, Г 1 ервичные обмотки вольтодобавочного тоансфор матора включены последовательно хтежду зажимами нагрузки (т. е, выходом компенсатора) и дроссельными обмотками магнитного усилителя МУ, соединенными в звезду.Благодаря такому включению обмоток 10 вольтодобавочного трансформатора обеспечивается алгебраическое сложение компенспруемого и компенсирующего (добавляехтого) напряжений.Управляющая обмотка ОУ магнитного усн лителя питается постоянным током черезбесконтактное реле БР, которое вместе с магнитным усилителем составляет управляющий орган компенсатора. В магнитном усилителе задействована еще одна подмагничивающая 20 обмотка ОС - обмотка смещения.Она служит для устранения магнитного потока, возникающего в результате внутренней положительной обратной связи магнитного усилителя.25 Таким образом, при включенной обмоткесмещения и отключенной обмотке управления сопротивление дроссельных (рабочих) обмоток магнитного усилителя максимально.Для подбора смещения служит сопротивле ние Р, . Измерительный орган компенсатора55 60 65 представляет собой уравновешенный мост ОМ, состоящий из двух линейных сопротивлений ф Р) и двух нелинейных сопротивлений - барретеров (Б 1, Б 2). Измеригельный мост подключен через выпрямитель В, понижающие трансформаторы ТПТП на выходные зажимы компенсатора, Выход мосч а (диагональ) подключен на вход бесконтактного реле БР. Питание последнего осуществ.чяется от отдельных обмоток трансформато ров ТП;, ТП, через выпрямитель ВВ управляющем органе применено бесконтактное реле на пслупроводниковых триодах,Собственно реле состоит из полупроводниковых триодов 1 Т сопротивлений Рь А, Рь Р 6, Явыпрямителя В, Последний служит для более надежного запирания выходного триода Т,. Входом собственно реле яв-. ляется сопротивление Й;,Нагрузкой реле является сопротивление Р 8 и обмотка управления ОУ магнитного усилителя, включенные последовательно в коллекторную цепь выходного триода Т Если при поданном питании цепей коллекторов на сопротивление Л; напряжение извне не подается, триод Т будет закрыт, а триод Т. открыт. При подаче извне напряжения на Л, (минусом на базу Т,) порядка 0,3 - 0,5 в схема скачком перейдет в другое состояние (Т, открыт, Т, закрыт). Добавление сопротивления Ло и триода Т, приводит к тому, что при отсутствии напряжения на базе Т, выходной триод будет закрыт.Кроме того, добавление триода Т, снижает необходимую для включения реле мощность сигнала. Делитель из сопротивлений Яо и Яснижает порог срабатывания реле и позволяет установить требуемое напряжение срабатывания. Диоды Дь Д, сопротивления Р. и Р, защищают бесконтактное реле от чрезмерно больших сигналов. Измененное бесконтактное реле через сопротивления и Я включено на выход измерительного моста.Измерительный мост ОМ настраивается на заданное напряжение равновесия путем регулирования величины линейных сопротивлений Р, и Л. Если напряжение на выходе компен. сатора равно напряжению равновесия моста, напряжение па его диагонали равно нулю. В этом случае бесконтактное реле будет выключено (выходной триод Т, оесконтактного реле закрыт). Повышение напряжения на выходе компенсатора вызовет появление напряжения на диагонали моста, но полярность этого напряжения будет такой, что бесконтактное реле не включится. При отключенном бескснтактном реле обмотка управления магнитного усилителя обесточена, сопротивление его дроссельных обмоток максимально, что почти равносильно размыканию первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора, Вторичные обмотки вольтодобавочного трансформатора в этом случае работают как дроссельные. Поскольку их активное сопоотивле 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ние мало, напряжение на выходе компенсатора практически равно напряжению сети,При понижении напряжения сети и на выходе компенсатора равновесие моста нарушается и на его диагонали появляется напряжение. Полярность его теперь такова, что бесконтактное реле включится, обмотка управления магнитного усилителя получит питание. Благодаря некоторой инерционности магнитного усилителя напряжение, трансформируемое во вторичные обмотки вольтодобавочного трансформатора, возрастает плавно до тех пор, пока напряжение на выходе компенсатора не станет равным напряжению равновесия. Бесконтактное реле отключится, напряжение на выходе компенсатора будет плавно уменьшаться до тех пор, пока не нарушится равновесие моста и не включится бесконтактное реле и т, д.Таким образом, при пониженном напряжении сети в процессе компенсации через обмотку управления магнитного усилителя протекает пульсирующий ток, среднее значение которого обеспечивает с некоторой степенью точности поддержание постоянства напряжения на выходе компенсатора.На частоту пульсаций управляющего тока самое существенное влияние оказывает наличие пульсаций выпрямленного напряжения, снимаемого с диагонали измерительного моста. Достаточно высокая частота пульсаций способствует уменьшению инерционности компенсатооа, поэтому измерительный орган выполнен без сглаживающего фильтра.Компенсатор по своему принципу работает как статический релейный регулятор, выход которого является непрерывным благодаря инерционности магнитного усилителя. Статическая точность компенсатора очень велика. В этом можно убедиться по статическим характеристикам У =У снятым на действующем образце компенсатора (см. фиг. 2). И под нагрузкой, и при холостом ходе статическая погрешность компенсатора для заданного диапазона (335 в 3 в) составляет несколько десятых процента, При необходимости зона компенсации может быть расширена повышением вторичного напряжения и мощностей вольтодобавочного транс форматора и магнитного усилителя.Вольтодобавочный трансформатор может быть выполнен без воздушного зазора, В этом случае параллельно его первичным обмоткам должны быть включены разрядники или шунтирующие конденсаторы для защиты от перенапряжений, которые могут возникнуть из-за явления обратной трансформации при нагруженном компенсаторе и размагниченном магнитном усилителе.Схема компенсатора может быть усовершенствована, если авгоматическую компенсацию на полный диапазон заменить комбинированной. Например, полный диапазон компенсации, равной 20, можно разбить на три диапазона (примерно по 7 О/О каждый).В этом случае схема компенсатора (см. фиг. 3) будет состоять из трех вольтодобавочных трансформаторов, один из которых (ВВТА) служит для автоматической компенсации и управляется магнитным усилителем МУ, как было описано выше, два других вольтодобавочных трансформатора ВВТС, и ВВТС ступенчатой компенсации переключаются вручную с помощью переключателей УП, и УП., (например, типа УП).Суммарная установленная мощность комбинированного компенсатора для заданных значений мощности токоприемника и диапазона компенсации у меньшится по ср авнению с автоматическим компенсато ром вследствие уменьшения мощности магнитного усилителя и возможности встречного включения вольтодобавочных трансформаторов ступенчатой компенсации.Важным преимуществом компенсатора с применением вольтодобавочного трансформатора является то, что регулирование в нем производится за счет изменения напряжения, а не путем изменения сопротивления, включенного последовательно между сетью и нагрузкой. Благодаря этому при любых направлешьях сети в пределах заданной зоны компенсации обеспечиваются неизменная жесткость внешних характеристик сварочных аппаратов и, следовательно, стабильность тех ви дов сварки, которые зависят от этого параметра. Предмет изобретенияКомпенсатор понижений напряжения сети 10 на зажимах промышленных токоприемников,преимущественно сварочных аппаратов, содержащий измерительный орган, управляю щий орган и исполнительный орган в виде вольтодобавочного трансформатора, отличаю иийся тем, что, с целью получения высокойстатической и динамической точности компенсации и увеличения быстродействия, измерительный орган выполнен в виде нелинейного моста без сглаживающего фильтра, включеп ного на вход управляющего органа, выполненного в виде бесконтактного полупроводникового реле с магнитным усилителем, в свою очередь, включенным последовательно в цепь первичных обмоток вольтодобавочного транс форматора с воздушным зазором или с разрядными устройствами,.Ф4 Заказ 1731/11Ц 11 ИИ 11 И Комит оставитель Е. БеловТсхред Т. П. Курилко Корректоры: О. Б. Тюринаи Г. И. Плешакова Тираж 535 Подписноепо делам изобретений и открытий при Совете Министоов СССРМосква, Цепгр, по. Серова, д, 4