Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания гальванических установок

(51) 4 н 02 м 9/об ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЫТИЯМ ОБРЕТЕН ПИСА Е СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НА"РЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ДЛЯ ПИТАНИЯАЛЬВАНИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 8700 оа 4-07.03.8812.89. Бюл. Усковский энерг ический и(57) Изобретение относится к зовательной технике и.может пользовано для питания низко установок для нанесения галь ких покрытий. Цель изобретен ширение функциональных возмо Преобразователь содержит осн и два дополнительных трансфо Первичные обмотки основного преобра ыть исольтных аничеся - рас ностей. Х.Пагие Основы преи, М.: Высшая 16, 1980.полупроводниргия, с. 180,овнои рмато и вто1529390 р го дополнительного трансформаторов с единены через встречно-параллельно в люченные тиристоры 3, ч и подключены к питающей сети, к которой подключена ткже первичная обмотка первого до;,5 прлнительного трансформатора. Вторичные обмотки основного и второго дополнительного трансформаторов совм стно с диодами 6, 7 образуют выпря м тель, к выходу которого через датч к 10 тока подключена цепь нагрузки, к которой через управляемый вентиль 1 подключена вторичная обмотка перв го дополнительного трансформатора. 15 Д я обеспечения работы устройства как Изобретение относится к преоЬраовательной технике и предназначеноя питания низковольтных установок ля нанесения гальванических покрыий.Цель изобретения - расширениенкциональных возможностей.На фиг.1 приведена принципиальная с ема преобразователя; на Фиг.2- ременные диаграммы, иллюстрирующие процессы при формировании обратной и лярности тока.Преобразователь содержит основной трансформатор 1, в котором первицная бмотка связана с первичной обмоткой торого дополнительного трансформаора 2. и включенными встречно-паралельно тиристорами 3 и 1, управпяюие электроды которых подключены к злу 5 фазового управления. К вторичым обмоткам основного и второго доолнительного трансформаторов подклюены диоды 6 и 7, образующие с этими обмотками выпрямитель. Реактор 8 и нагрузка 9 подключены к выпрямителю Через датчик 10 тока. К цепи из реак)ора 7 и нагрузки 9 через управляемый вентиль 11 подключена вторичная обмотка 12 первого дополнительного -., трансформатора, первичная обмотка 13 которого подключена к сети. К управляемому вентилю 11 подклюцен датчик 1 Ч анодного напряжения, к выходу ко- торого присоединен пороговый элемент 15 (компаратор); выход последнего й выход датчика тока 10 подключены к вычитателю 16, на выходе которого включен триггер Шмитта 17, связанныйэлементом ИЛИ-НЕ 18, к входдм когорого подключен. выход порогового 20 25 30 35 40 45 50 3 в качестве формирователя прямого тока, так и в качестве формирователяобратного тока дополнительно введенытакже цепи управления, включающиеузел 5 фазового управления, пороговыйэлемент 15, вычитатель 16, триггерШмитта 17 и логический элемент И-НЕ,которые совместно с другими элементами устройства оЬеспечивают формирование обратного тока с одновременнымразбиванием его на паузы, не нарушающие технологический процесс, но необходимые для вывода энергии из магнитных цепей. 2 ил. элемента 15 и источник (не показан) сигнала задания режима, который подается также на вход узла 5 Фазового управления. Управляющий электрод управляемого вентиля 11 подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ 18.На временных диаграммах Фиг.2 представлены следующие графики: 19 напряжение на обмотке 13 дополнительного трансформатора и анодное напряжение управляемого вентиля 11 (отшриховано); 20 - ток, фиксируемый датчиком 10 тока; 21 - ток и напряжение на нагрузке 9 (гальваническая ванна является активной нагрузкой);22 - ток церез управляемый вентиль 11; 23 - сигнал на выходе порогового элемента 15; 24 - напряжение на выходе вычитателя 16 с пороговыми напряжениями У, Ю, триггера Шмитта 17;25 - сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ.Преобразователь работает следующим оЬразом.При Формировании прямого тока логический сигнал задания режима равен "1", он разрешает работу узла 5 фазового управления и обнуляет сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 18, блокируя включение управляемого вентиля 11. Выпрямитель работает как обычная нулевая схема с тиристорным регулятором в первичной обмотке трансформатора. Использование двух одноФаэных трансформаторов 1 и 2 не изменяет функционирования схемы на этом этапе. На этом основном этапе выпрямитель имеет хороший КПД, так как потери на диодах 6 и 7 сравнительно малы, а потерями на тиристорах 3 и 129390 6 ной индуктивности намагничивания Ьтрансформаторов 1 и 2, пересчитаннойво вторичную обмотку. Индуктивноесопротивление этой эквивалентной индуктивности для обеспечения нормальной работы выпрямителя при формировании прямого тока выбирается по крайней мере на порядок выше сопротивления нагрузки. Ток через эту эквива 510 лентную индуктивность показан на диаграмме 20, он фиксируется датчиком 1 О тока. В моментток нагрузки меняет свой знак (диаграмма 21), а в момент е сумма токов нагрузки 9 (диаграмма 22) и эквивалентной индуктивности (диаграмма 20), протекающая через управляемый вентиль 11 (диаграмма 22), становится равной нулю и вентиль 11 закрывается. Остаточный ток в эквивалентной индуктивности 1 протекает по контуру: трансформаторы 1, 2 - диоды 6, 7 - нагрузка 9 реактор 8, и величина его медленно спадает.В это время вновь появляется положительное напряжение на аноде управляемого вентиля 11, на выходе порогового элемента 15 - нулевой сигнал, а на выходе вычитателя 16 - сигнал,15 20 25 30 пропорциональный току 1 - . Поскольку этот ток мал, то на триггере Шмитта 17.сохраняется нулевой сигнал, на.выходе элемента ИЛИ-НЕ формируетсяединичный сигнал и включается управляемый вентиль 11.Повторяются те же.процессы, что и в первом периоде, ноток эквивалентной индуктивности увеличивается на постоянную величину1, , а ток нагрузки уменьшается на Э 5 0 величину 1, . При запирании управляемого вентиля 11 ток через эквивалентную индуктивность равен 2 1,Процесс формирования обратного токав нагрузке продолжается М периодов 45 сети, пока напряжение на выходе сумматора 16, пропорциональное величине И 1 не вызовет срабатывания триггера Шмитта 17. Единичный сигнал на выходе триггера Шмитта 17 подается 50 на элемент ИЛИ-НЕ и блокирует включениеуправляемого вентиля 11. Рассея ние энергии (на копленной в экви"., валентной индуктивности намагничива" ния трансформаторов 1, 2 и в реакторе 8) на нагрузке 9 занимает 3-10 периодов сети. Затем ток снижается до нижнего порога срабатывания триггера Шмитта 17 (диаграмма 24) на 515 можно пренебречь, тиристоры оптимально загружены по току и напряжению, вторичное напряжение трансформаторов 1 и 2 выбрано в соответствии с напряжением на нагрузке 9 (без завышения), а также в оптимальной области изменя-, ются углы управления. Узел фазового управления может быть выполнен по любому известному принципу.Для формирования тока в нагрузке обратной полярности подается нулевой логический сигнал задания режима, который блокирует работу узла 5 фазового управления. Тиристоры 3 и 4 запираются, отсоединяя трансформаторы 1 и 2 от сети. Ток намагничивания трансформаторов через диоды 6 и 7 поступает в нагрузку 9 и при рассеянии на ней накопленной энергии спадает к нулю, что фиксируется датчиком 10 тока. Начинается этап формирования обратного тока, показанный на диаграммах 19-25. Первый дополнительный трансформатор подает на управляемый вентиль 11 напряжение. Напряжение на аноде вентиля 11 (диаграмма 19) фиксируется датчиком 14 анодного напряжения, и пороговый элемент 15 срабаты-. вает при небольшом положительном анодном напряжении, выдавая нулевой логический сигнал (диаграмма 23), Этот сигнал поступает на вход вычитателя 16. Поскольку сигнал датчика 10 нулевой, то на выходе триггера Шмитта 17 вырабатывается нуль, Таким образом, на всех входах элемента ИЛИ-НЕ нулевые сигналы, и единичный сигнал на его выходе включает в момент управляемый вентиль 11. При этом анод ное напряжение на вентиле 11 (диаграмма 18) падает ниже порога срабатывания порогового элемента 15, на выходе которого формируется логическая единица (диаграмма 23), подаваемая на вход элемента ИЛИ-НЕ 18. Подача управляющего импульса на управляемый вентиль 11 прекращается, что обеспечивает его минимальную длительность и минимальные потери энерlгии на формирование управляющего сигнала. Сигнал с выхода порогового элемента 15 смещает напряжение на выходе вычитателя в отрицательную область (диаграмма 24) .Напряжение первого дополнительного трансформатора приложено к нагрузке, ток и напряжение на которой показаны на диаграмме 21, а также к эквивалент, 1529390триггере вновь устанавливается нулевой сигнал и описанные выше процессы ,формирования обратного тока в нагрузке продолжаются.Таким образом, формирование обратного тока разбивается паузами, не нарушающими технологический процесс, ;но необходимыми для вывода энергии из магнитных цепей. Прииндуктивности 0 реактора 8 на уровне 0,3-1,0 эквивалентной индуктивности намагничивания Ьз, как показывают расчеты, ток 1, мал и этап формирования обратного тока в нагрузке может достигать нескольких сотен периодов, что на два и более порядка выше длительности пауз.При единичном сигнале задания режима преобразователь вновь Формирует прямой ток в нагрузке.ф о р м у л а и з о б р е т е н и яПреобразователь переменного напря жения в постоянное для питания гальванических установок, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно, питающей сети переменного тока и нагрузки, однофазный трансформатор, первичная обмотка ко,торого одним, выводом подключена к одному из входных выводов, другим - к одному из выводов цепи из двух встрец но-параллельно включенных тиристоров,9а его вторичная обмотка началом через реактор подключена к первому выходному выводу, а концом - к первому электроду первого диода, второй электрод которого соединен с одноименным электродом второго диода, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, цто, с целью расширения функциональных возможностей,. в него дополнительно введены узел Фазового управления, два трансформатора, управляемый вентиль с подключенным к нему датчиком анодного напряжения, датчик тока, пороговый элемент, триггер Емитта, выцитатель иэлемент ИЛИ-НБ, причем выход датчикаанодного напряжения соединен с входомпорогового элемента, к выходу которого подключены первые входы вычитателя и элемента ИЛИ-НГ, второй входвычитателя соединен с выходом датчика тока, включенным менду вторым выходным выводом и общей точкой соединения указанных диодов, а выход выцитателя через триггер Шмитта подключен к второму входу элемента ИЛИ-НГ,выход которого соединен с управляющим электродом управляемого вентиля,вход узла фазового управления и третий вход элемента ИЛИ-НЕ обьединеныв общую точку, образующую вывод для,подклюцения источника сигнала заданиярежима, первичная обмотка первогодополнительного трансформатора соединена с входными выводами, а еговторичная обмотка одним выводом подклюцена к общей точке соединения реактора и вторичной обмотки основного трансформатора, а другим черезуправляемый вентиль - к второму выходному выводу, выходы узла Фазовогоуправления соединены с управляющимиэлектродами соответствующих тиристоров указанной цепи, к свободному выводу которой одним выводом подключенапервичная обмотка второго дополнительного трансформатора, другой вывод которой соединен с другим входным выводом, а вторичная обмотка этого трансформатора концом соединенас началом вторичной обмотки основного трансформатора, а началом - с первым электродом второго диода.1529390 Составитель Л.УстинкинаРедактор И.Рыбченко Техред Л.Олийнык Корректор Т Палий1 Заказ 7757/53 Тираж 6118 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 жгород, ул, Гагарина, 101 изводственно-издательский комбинат Патенти 11