Способ плавно-ступекчатого регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой

О П И С А Н И Е 370598 Союз Соеетскиз Социалистические Республикависимое-от авт. свидетельства51 1/1402 р 13/16 1 Кл аявлено 25,т/,1970 (,% 1443372,24-7 рисоединением заявки-Комитет оо дела Приоритет изобретении и открытии ори Совете Министров СССР,11.1973, Бюллетеньисацця 4 Х.1 Дата опубликовани вторыобретени Подоскин, А. А, Сакович, А. И, Будовскн , Володин, В, С. Клентов и А, И, Уткин М, Рывкнн, С. СЯ. Л. Фишлер, В Рв.- И ИТ 1 Т.фСЕС явител н лнотека 4 СПОСОБ ПЛАВНО-СТУПЕНЧАТОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОД НАГРУЗКО В известных способах плавно-ступенчатого регулирования напряжения трансформаторов пол нагрузкой путем управления встреч. цо-параллельно включенными тиристорами, включенными в ответвления обмотки тра- сформатора из-за неточности момента пола чи импульсов возможт 1 о два режима: либо кратковременный разрыв цепи, либо кратковременное короткое замыкание перерхлючамой ступени, В первом случае возникают 10 опааные перенапряжения, во втором - имеется опасность аварии трансформатора, если ок короткого замыкания будет велик ли оба тиристора останутся открытыми.Плавное, регулирование в пределах ступе ни осуществляется путем перевода нагрузки с тиристора работающего ответвления на тиристор соседеего ответвления не только в нуле тока, а еще и на протяжении полупериода путем процесса естественной коммутации 20 пол действием напряжения переключаемой ступени. Плавность регулировавия достигается 1 зменением момента этой коммутации. Коммутирующим током является ток замыкания ступени, появляющийся тогда, когла 25 открыты тиристоры обоих ответвлелий. Однако если имеется фазовый сдвиг тока трансформатора по отношению рх напряжению обмот 1 ки, то такая коммутация возможна ца протяжении не всего полупериода, а лишь в 30 зоне, гле кахмутцрую 1 цци ток направлен протока закрываемого тпрцстора, а напряжен це ступени является,пря мь м по отношению к отпираемому тсцристору. Чем больше фазовый сдвиг, тем шире мертвая зова, глс 11 егулцрованце невозможно, так еак цапряонецие ступени имеет обратную полярность. Поэтому при существующих спосооах регулирование является це вполне плавным, а возможно лишь в известных пределах, зависящих от характера цагрузкп трансформатора.Для достижения плавного изменения напряжения в прелелах всей ступени регулирования прц любой нагрузке осутцествляют прицулительную,коммутацию тока при ооратнай полярности напряжения на отпираемы.;. вентиля.;, причем в моменты перехода тока через естественный нуль импульсы управления подают на тцрцсторы только олцого пропускающего ток ответвления обмотки.На чертеже показана принципиальная схема силовой части тцр 1 всторного переключающего устройства лля регулирования напряже,:1 я по преЛложеццов" спосооу (ОЛцн из вариантов),На схеме: 1 - б ответвления регулировочной обмотки трансформатора, присоединенные к неполвцжным контактам избирателя переключающего устройства; 7, 8 - подвижчые контакты пзоирателя; 9 - 12 - силовыетиристоры главной цепи; 13 - 15 - вспомогательные тиристоры цепи принудительной коммутации; 17 - коммутирующий конденсатор; 18 - индуктивность цепи комму.тации;19 - ввод трансформатора; 20 - тцристорный контактор.Поток эцергии,из питающей сети направляется в трансформатор (нагрузка носит,индуктивный характер (ср)0), подвижные контакты 7 и 8 избирателя присоединяются соответственно к ответвлениям 8 и 4 неподвижных контактов регулировочной обмот:си трансформатора. В,какой-то,произвольный момент времени через открытый тцристор 9 протекает положительная полуволна тока, т. е, схема включается в,сеть своим нечетным (тирцсторы 9 - 11) плечом. Затем ток нагрузки с тиристора 9 переводится на тиристор 10, т. е, на четное плечо схемы, присоединенное к другой отпайке регулировочной обмотки.Перевод производится в теченце положительного полупериода тока путем подачи им пульса управления на включение тирисгора 10 в пределах угла регулирования 0 ая - у (и отсчитывается в электрических градусах) .В этих пределах угла регулирования знаки тока,и напряжения совпадают. Чтобы перевесги ток нагрузки с нечетного плеча (тири- стор 9) на четное плечо (тиристор 10) необходимо подать управляющий импульс ца открытие тиристора 10 четной группы. К этому тиристару прикладывается прямое напряжение ступени и при поступлении отпцраюгцего импульса на электрод управления он открывается, и возникает ток коммутации, направленный от ответвления 3 неподвижного контакта избирате.я через открытые тиристоры 9 ц 10 к ответвлению 4 неподвижного контакта. Возникает ток, направленный прогив тока нагрузки, протекающего через тиристор 9. Он закрывает этот тиристор и переводит ток нагрузки на тиристор 10, происходит так называемая коммутация. Прц переходе тока через нулевое значение, т. е. при изменении его направления, подается импульс на управляющий электрод тиристора 12, включенного антипараллельно тиристору 10. Тиристор 12 открывается, так как,к нему приложено напряжение, совпадающее по знаку,с током и направленное в прямом направлении относительно тиристора 12. Ток нагрузки в отрицательную полуволцу протекает через тиристор 12. Чтобы перейти с четного плеча (тиристор 12) па нечетное (тиристор 11) при отрицательной полуволне тока в пределах угла регулирования 0 цСд - ю недоста гочцо подать .импульс па управляющий электрод, открывающий тиристор 11, так ка,к последний не открывается, потому что к нему приложено обратное напряжение ступенц. В этом случае тиристор 12 закрывается принудительно, атиристор 11 открывается принудительно. Для этого одновремеано с подачей импульса на управляющий электрод тиристора 12 подаются импульсы на управляющие электро 10 ды вспомогательных тцристоров 13 и 15, которые включают заряженный коммутирующийй конденсатор 17. Таким образом, чтобы ток разряда этого конденсатора прошел через тиристоры 18 - 11 - 12 - 15, он направ чягтся проъив тока нагрузки, протекающего через тцристор 12, и закрывает последний, Открывается тиристор 11, принимая ток нагрузки на,себя. Таким образом, происходит так называемая принудительная коммутация. При подаче импульсов на управляюциеэлектроды в пределах угла регулирования д - юад к отпираемому тлристору 10 прцкладывается обратное напряжение ступечи, 15 не совпадающее по направлению с током.Поэтому тиристор 1 О не открывается, ток комьмутации це возникает, т. е. естественной коммутации не происходит, Чтобы перевестц ток нагрузии с одного плеча тирцсторного 20 контактора на другое, необходимо принудительно снизить ток, протекающий через тцркстор, до величины тока запиранця тиристора.Для этого подаются импульсы на управляющие электроды, открывающие вспомогатечьные тиристоры 13 и 15, включающие заряженный коммутирующий конденсатор 17 одновременно с подачей лмпульсов на управляющий электрод главного силового тцрцстора 10. После открытия вспомогательных тцрцсторов 18 и 5 происходиг разряд конденсатора 17 через тиристоры 9 и 10, Под действцем тока разряда тирцстор 9 закрывается, а тиристор 10 открывается, т. е. ток нагрузки переводится с одного ответвления рсгулцЗ 5 ровочной обмотки на другое.Если импульс управления подается на тиристор 11, он открывается, так,как к нему приложено прямое напряжение ступени. Через открытые тиристоры 11 ц 12 проходит 4 О ток естественной коммутации, который закрывает тиристор 12, и ток нагрузкл переводится ца тиристор 11, т, е. на другое ответвление обмопки трансформатора.В случаекогда положение годвижных 46 контактов 7 и 8 избирателя соответствует ответвлениям 5 и 4, в какой-то момент ток нагрузки протекает черезтиристор нечетной группы (положительная полуволна). При,подаче импульса на управляющий электрод в пределах угла регулирования 0(ая - Р тиристора 10 четной группы последний не открывается, так как к нему приложено обратное напряжение ступени, не совпадающее по направлению с током нагрузки, т, е. ток естественной коммутации не возникает, Чтобы перевести ток нагрузки в этом случае на тирцстор 10 четной группы, необходимо провести принудительную коммутацию, Для этого также, как и в предыдущем случае, одновременно с имлульсом па управляющий электрод, открывающий главный силовой тиристор 10, подаются импульсы на управляющие электроды вспомогательных тирцсторов 13 и 15.Происходит разряд заряженного конденсато 65 ра 17 через главные тиристоры 9 и 10. Токразряда конденсатора 17, направленньй прО. тцв тока нагрузки, гротекаюшего ч-рез тиристор , закрывает последниЙ и Открывает тирцсто,) 10. 1 аким образом, ток нагрузки переводится на тиристор О четной гр, ппы, т. е. Па другое ответвление обмотки трансформатора.Если в данный момент ток нагрузки протекает через тиристор 12 (отрицательная полуволна), то для перевода тока,нагрузки на тиристор 11 в пределах угла регулирования 0(ад - р достаточно подать импульс на электрод управления ч)иристора 11, который окрывается, так как,к нему приложено прямое напряжение ступени. Происходцт естественная коммутация.Если же импульсы подаются на управляющие электроды тиристора 10 (положительная полуволна тока нагрузки) в пределах угла регулирования д - сГа.л, то перевод тока нагрузки, с нечетной группы тиристоров на четную проводится путем естественной коммутации, а перевод тока нагрузки с четной группы тиристоров на нечетную путем принудительной коммутации. При этом открываются вспомогательные тиристоры 13 и 15. Таким образом, перевод тока нагрузки с одного ответвления обмотки трансформатора на другое производится на протяжении полупериода; перевод нагрузки с тиристора на тиристор при переходе тока через нуль (с положительной полуволны на отрицательную цлц обратно) - внутри одной группы, т. е. на одном определенном ответвлении; плавное регулирование напряжения в пределах ступени осуществляется путем подачи плавносмещаемых управляющих импульсов на соответствующце тиристоры четной или нечетной групп на протяжении полуперцода; цмпу,чьсы управления для плавного регулирования напряжения, подаваемые на тирцсторы во время положительной и отрицательной полу- волн тока, смещаются в противоположных направлениях; для осуществления ступенчатого регулирования подается один, импульс управления в любой момент в течечце полуперцода на отпираемую группу ц вспомогательные тиристоры, а на запираемую пруппу тцрцсторов никаких управляющи.; импульсов не подается.Аналогично изложенному принципу схема работает при активной и емкостной нагрузках, а также и при направлении потоеа энергии из трансформатора в сеть. Измечяются только углы регу.щрования, при которых необходима принудительная коммутация, и меняются открываемые группы главных и вспо).огательных тцрпсторов,5 Особенности предлагаемого способа,1. Прц прохождении тока нагрузки черезнулеьое значение остается в раооте одно цто же ответвление регулировочной обмоткитрансформатора.10 2, Перевод, нагрузки с одного ответвленияобмоч)кц на другое совершается два раза запериод, а не четыре (как прц известных способах).3. Переход на другое ответвление обмот 15 ки совершается только при токе нагрузки, неравном нулю.4. Для осуществления плавного регулирования управляющие импульсы положительнойи отрицательной полуволн смещаются в про 20 тивоположных направлениях, что легко выполняется двумя спаренными фазорегуляторами.Это дает следующий технический эффект:возможность плавного регулирования неза 25 вцсцмо от характера нагрузки ц направленияэнергии трансформатора; возможность осуществления ступенчатого регулцровашя напряжения (помимо плавного) без опасности перенапряжений илц короткого замыкания стузо пени; снижение требований,к системе управления благодаря сохранению работающегоответвления при переходе тока через нуль,цсоответствующее повышение надежности; повышение надежности олагодаря упрощениюЗ 5 системы управления тцрцсторамц, связанномусо снижением требований к нец,Предмет изооретенця4 о Спосоо плавно-ступенчатого регулирования напряжения трансформаторов под нагрузкой путем управления встречно-параллельно соединенными тцрпсторамц, включенными в ответвления обмотки трансформато ра, отличаюшийсч тем, что, с целью достижения плавного изменения напряжения в пределах всей ступени регулирования прц любоц нагрузке, осуществляют принудительную коммутацию тока прц обратной полярности на О пряжения на отпираемых вентилях. причем вмоменты перехода тока через естественный нуль на тиристоры подают импульсы управления только Одного прогускающего ток ответвления обмотки.Тнп. Харьк. фил. пред. Патенть Заказ 1961679 Изд. М 223ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и отМосква, Ж, Раушска Тираж 7,".0 рытий прп Сове набд, 4/5 Подписно. пнистров СССР