Стабилизатор напряжения перменного тока

Союз СоветскихСоциал истицескихРеспублик о и-в-а к а ИЗОБРЕТЕНИЯ п 1648961 к двтоеском свидитюльствю 61) Дополнительное к авт. свид-ву М, Кл,2 21) 2422020/О 2) Заявлено 22.11.7присоединением за 05 Р 1/ ки М осударотаеннюн коинтет СССР по делам нзооретеннй н открытнй. А. Лейто Харьюская межколхозная строительная организаци Республиканского объединения "Эстколхозстрой"(71) Заявител СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАИзобретение относится к области электротехники и предназначено для стабилизации эффективного значения напряжения переменного тока в силовых сетях как с активной, так и с реактивной нагрузкой.Известны стабилизаторы напряжения переменного тока, 2 одно из известных устройств 1 содержит линейный усилитель мощности, к выходу которого подключена цепь обратной связи, состоящая из трансформатора тока через выпрямитель подключенного к органу сравнения, соединенному с задатчиком и через управляющий элемент - с регулирующим органом, включечным в цепь источника питания. Недостатком этого устройства является то, что оно непригодно для стабилизации тока в силовых цепях, так как линейный ток вырабатывается усилителем. Второе из известных устройств, являющееся наиболее близким техническим решением к данному изобретению, содержит регулирующий элемент, вход которого подключен к первому входному вьИоду, а выход - к первому выходному выводу, датчик эффективного значения выходного напряжения, подключенный параллельно выходным выводам и последовательно с усилителем сигнала ошибки, выход которого соединен со входом генератора импульсов с регулируемой скважностью, выход которого подключен к управляющему выводу регулируюгцего элемента, блок для синхронизации генератора импульсов и блок для питания, вход которого подключен параллельно входным выводам.Недостатком этого устропства является, О во-первых то, что оно непригодно для стабилизации эффективного напряжения переменного тока с индуктивной нагрузкой. Это обусловлено тем, что синхронизация схемы происходит по напряжению пптак цей сети таким образом, что прп переоде напряжения сети через нуль, схема регулятора-стабилизатора остается без питания (напряжение питания схемы не сглаживается). Но в случае индуктивной нагрузки за счет сдвига фазы между напряжением и током не о обеспечивается правильный момент включения управляемых вентилей; и, во-вторых, к недостатку прототипа можно отнести сложность и нетехнологичность его, обусловленные тем, что наряду с трансформатором ге648961 нератора импульсов, он содержит и трансфо)матор синхронизации и питани 11.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при одновременном упро 1 цении схемы стабилизатора.1 оставленная цель достигается тем, что в стабилизаторе напряжения переменного тока, солержашего регулирукщий элемент, вход которого подклк) 1 сн к первому входному выводу, а выход - к первому выходному выводу, датчик эффективного значения выходного напряжения, подключенный параллельно выходным выводам и последовательно с усилителем сигнала ошибки, выход которого соединен со входом генератора импульсов с регулируемой сквакностью, выход которого подключен к управля)оп 1 ему выводу регулирующего элемента, блок для синхронизации генератора импульсов и блок для питания, вход которого 1 нлключеп параллельно входным выводам, выход регулируюгцего элемента подкл)очен ко второму входному выводу, а первый входной вывод через блок питания подключен к первому выходному выводу и к выходу рсгулиру 1 ощего элемента, куда подключен также вход блока для синхронизации генератора импульсов.На чертеже приве 1 ена принципиальная электрическая схема с вь)делением оснош 1 ых блоков.Стабилизатор напряжения переменного тока состоит из регулирую 1 цего элемента 1, выход которого подключен к первому входному в)1 волу (один выво,1 нагрузки 2) и выполненного на базе управляемых вентилей 3 и 4, которыми могут служить встречно-параллельно вкл)очснныс тиристоры (либо семистор), датчика 5 эффективного значения напряжения, включенного параллельно с нагрузкой 2, усилителя сигнала ошиоки 6, генератора импульсов с регулируемой скважностью 7, блок для синхронизации генератора импульсов 8 и блок для питания 9. Датчик 5 выполнен по мостовой схеме, одна диагональ которой подключена параллельно с нагрузкой 2, а другая диагональ слукит входом для усилителя 6. Мост состоит из резисторов 1 О, 11 и 12, потенциометра 13, предназначенного для задания величины стабилизируемого эффективного значения напряжения, и лампы накаливания 14, включенной в одно плечо моста и служащей чувствительным элементом датчика 5.Усилитель 6 выполнен на транзисторах 15 и 16, в коллекторные цепи которых подключены соответственно резисторы 17 и 18. Конденсатор 19 является времязалаюшим в стаоилизаторе как в системе автоматического регулирования, а диод 20 служит лля разделения коллектора транзистора 15 от конденсатора 19 во время отрицательного полупериода напряжения сети.Генератор импульсов 7 выполнен на базе блокинг-генератора на транзисторе 21 и)5 20 25 3);) 35 40 45 50 55 4трансформаторе 22, обмотки 23 и 24 которого предназначены для включения управляемых вентилей 4 и 3. Цепь обратной связи генератора 7 состоит из обмотки 25 и конденсатора 26.Блок для синхронизации 8 состоит из транзисторов 27, 28 и 29, резисторов 30, 31, 32, 33 и 34 и разделительных диодов 35 и 36, одни концы которых соединены между собой и подключены ко второму выводу регулирующего элемента 1 (вход блока для синхронизации). Резисторы 30, 31 и 32 предназначены для обеспечения ключевого режима работы соответственно транзисторов 29, 27 и 28. Выход блока для синхронизации 8 -- коллектор транзистора 29 соединен в цепь обратной связи генератора 7.Блок для питания 9 состоит из стабилитронов 37 и 38, сглаживающих конденсаторов 39 и 40, выпрямительных диодов 41 и 42 и ограничиваю 1 цего резистора 43. Отрицательной клеммой блока для питания 9 служит общая точка конденсаторов 39 и 40 и стабилитрона 37, соединенная непосредственно как со вторым входным выводом, так и с общей точкой нагрузки 2 и регулиру 1 ощего элемента 1. Положительной клеммой схемы п 1 ггаиия 9 является общая точка стабилитрона 38 и конденсатора 39, которая непосредственно соединена с первым входИ 1 м выводом стаоилизатора, а черсз выпрямительные диоды 42 и 41 соответственно с щ рным выходным выводом и со входом ре-улирующего элемента 1.Стабилизатор напряжения переменного тока работает следующим образом.Стабилизатор работает по принципу, согласо которому эффективное значение напрякшп)я стабилизуется путем регулирования момента включения управляемых вентилей. Для этого при каждом переходе тока пагр) зки через нулевое значение регулирующий элемент 1 остается запертым в течение времени, необходимого для получения заданной величины эффективного напряжения переменного тока.Принцип работы датчика 5 базируется на том, что сопротивленис лампы накаливания 14 увеличивается с повышением температуры, обусловленного увеличением тока в ней. В случае, если величина напряжения нагрузки соответствует заданной величине (задается потенциометром 13, определяющим потенциал базы транзистора 15), то дисбаланс моста 5 таков, что не влияет на транзистор 5, который в это время заперт, а транзистор 16 открыт током через резистор 17, и сигнал от усилителя 6 в генератор 7 не поступает. Но если напряжение в нагрузке 2 п ревышает заданную величину, возникает такой дисбаланс моста, который открывает транзистор 15 (эмиттер его становится положительным по сравнению с базой), который переходит в активный режим и обуслав 648961Фох 1 гг.ггг гзобРвтегг гиг ливает дополнительный ток в резисторе 17. В результате этого транзистор 16 из насыщенного состояния переходит в активный режим (потенциал базы его повышается) и образует дополнительное активное сопротивление, включенное последовательно с резистором 18. Это дополнительное активное сопротивление, величина которого зависит от дисбаланса моста, т. е. от разницы между действительной и заданной величины напряжения нагрузки 2, является выходным сигналом усилителя 6, подаваемым в генератор 7.Генератор 7, выполненный на базе транзистора 21, получает два выходных сигнала: один из усилителя 6, а другой из блока для синхронизации 8. Первый из них определяет промежуток времени (задержку), по истечению которого генератор 7 выдает импульс для включения регулирующего элемента 1, а второй - момент времени, с которого начинается считывание этой задерж. ки. Этим моментом является момент перехода тока нагрузки через нулевое значение.В случае, если регулирующий элемент , включен и имеется ток в нагрузке 2, напряжение цд первом практически нулевое, и транзисторы 27 и 28 заперты, а транзистор 29 открыт током через резистор 30. В таком положении конденсатор 26 заряжается до напряжения на стабилитроне 37, и полярность заряда его приводит транзистор 2 в активно запертое состояние. При переходе тока нагрузки 2 через нулевое значение регулирующий элех,ент 1 запирается и все напряжение падает на него. В зависимости от полярности напряже: ия, открывается либо транзистор 27, либо транзистор 28. Так как они соединены параллельно, то открывание одного из них запцрает транзистор 29. После этого конденсатор 26 начинает перезаряжаться по цепи: обмотка 25, стабилитроц 38, транзистор 16, резистор 18, конденсатор 26. Это происходит до тех пор, пока напряжение на переходе базаэмиттер транзистора 21 достигает порога срабатывания блокинг-генератора 7.Г 1 оследний выдает управляющий импульс и включает в зависимости от полярности напряжения один управляемый вентиль в элементе 1. После этого транзисторы 27 и 28 запираются, транзистор 29 открывается и конденсатор 26 снова заряжается до напряжения на стабцлитроце 37, и генератор 7 готов к цовому срабатыванию.Из вышеприведенного видно, что постоянная времени перезаряда конденсатора 26 после запирания транзистора 29 (т, с. после перехода тока в нагрузке 2 через нулевое значение) зависит от величины конденсато 5 1 О 15 20 25 зо 35 .1 В 45 50 55 ра 26, резистора 18 и сопротивления транзистора 16. Так как первые из них имеют постоянные велиццны, то изменение величины активного сопротивления транзистора 16 позволяет регулировать момент включения регулирующего элемента 1, те.,г самым ц стабилизировать эффективное знацсггцс переменного напряжения. Чем больше активное сопротивление транзистора 16 (т. е. чем больше напряжение нагрузки 2 отличается от заданной велццццы), тем больше активное сопротивление транзистора 16, тем самым и постоянная времени перезаряжения конденсатора 26, и тем позднее генератор 7 включает регулггругощий элемент 1.Блок для питания 9 работает по принципу полупериодного выпрямителя. В положительном полуперцоде напряжения сети зарядный ток во время запертого состояния регулируюгцего элемента 1 протекает через диод 41, в отрицательном полх периоде во время включенного состояния регулирующего элемента 1 через диод 42. Напряжение питания стабилизируется стабцлитронами 37 и 38 и конденсаторами 39 ц 40. Стабилизатор напряжения переменного тока, содержащц Й регулирующий элемент, вход которого подключен к первому входному выводу, а выход - к первому Выходному выводу, датчик эффективного зггдцсггия выходного гдпряжеггггя, подклгоченныц параллельно выходным выводам и последовательно с усилителем сигнала ошибки, Выход которого соединен со входом гсцсрдторд цм 1 егулгг 1)х смой скважностьго, Выход которого подключен к управлягощему выводу регулнруюгцего элемента, блок для синхронизации генератора импульсов ц блок для ГН 1 таггия, вход которого подклгочен параллельно входным выводам, Ог.ггггиюиггиг,г тем, цто, с целью расгггцрсцця фуцкццональцых возможностеЙ прц одновременном упрогцсниц схемы стдоцлцздторд, в нем выход регулирующего элемента ггодклюцен ко гго- РомУ ВхоДномУ ВЫВОДУ, д пеРВыЙ ВхоДной вывод через блок питания подклгочец к первому выходггому Выводу и к выходу регулирующего элемента, к которому ггодклгоцен также вход блока для синхронизации генератора импулыов.Истоцникц информации, прцнятыс во внимание при экспертизе1. Лвторскос свидетельство СССР Лд 457980, кл. б 05 Г 1144, 1973.2. Патент США М 3538427, кл. 32324, 1971.Составитель С. Чернышева Редактор А. Садомов Техред О. Луговая Корректор П. Макаревич Заказ 559/31 Тираж 1014 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 415 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4