Стабилизатор постоянного тока

;,.ф.яБ,Ы,им". Е,гА И КОМИТЕТМ И ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕ ПО ИЗОБРЕТЕ ПРИ,ГКНТ ССС ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, Г.Г,Казак 1(088.8) льство СССР 56, 1977. р, Стабилизатор потем питания обмотокв: Сообщение ОИЯИ(56) Авторское. свидете М 731431, кл, 6 05 Р 1/Батманова Э,К, и д стоянного тока для сис коррекции циклотроно 13-87-781, Дубна, 198 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизированным источникам тока.Цель изобретения - повышение надежности работы стабилизатора.На фиг.1 представлена блок-схема стабилизатора постоянного тока; на фиг,2 - эпюры напряжений в некоторых характерных точках устройства.Стабилизатор тока содержит силовой . регулятор 1, источник 2 опорного тока, нагрузку 3, усилитель 4 постоянного тока и датчик 5 тока, который имеет магнитомодуляционный узел, включающий дополнительный магнитопровод 6 и рабочий магнитопровод 7 с намотанной на нем обмоткой 8 возбуждения. На сборку дополнительного 6 и рабочего 7 магнитопроводов намотаны измерительная 9 и компенсационная 10 обмотки. В состав датчика 5 тока(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам тока большой силы. Цель изобретения - повышение надежности в работе, Устройство работает по компенсационной схеме автоматического регулирования. Датчик тока содержит магнитомодуляционный узел определенной конструкции, генератор возбуждения, резистор, демодулятор, В устр-во введены силовой трансформатор, мостовой выпрямитель, источник опорного напряжения, усилитель-формирователь импульсов. Это позволяет устранить нежелательное явление опрокидывания инверторов силовой цепи устр-ва. 2 ил. е входит также генератор возбуждения, включающий бесконтактный ключ 11 переменного тока, блок 12 управления, конденсатор 13 и дополнительный резистор 14, Кроме того, датчик 5 тока содержит резистор 15 и демодулятор 16.Стабилизатор тока включает также силовой трансформатор 17 с первичной 18 и вторичной 19 обмотками, мостовой выпрямитель 20, делитель 21 напряжения, компаратор 22 напряжений, источник 23 опорного напряжения, усилитель-формирователь 24 импульсов и дополнительный конденсатор 25, Первичная обмотка 18 силового трансформатора 17 подключена к зажимам 26 и 27 для подачи переменного напряжения питания.Измерительная обмотка 9 через нагрузку 3 соединена с выходом силового регулятора 1, Компенсационная обмотка 10 подключена к источнику 2 опорного тока,Управляющий вход силового регулятора 1 подключен через усилитель 4 постоянного тока к выходу демодулятора 16, входные выводы которого подключены к потенциальным выводам резистора 15,Первые выводы резистора 15, дополнительного резистора 14, дополнительного конденсатора 25 и вторичной обмотки 19 ,объединены с первым выводом переменного тока мостового выпрямителя 20, с его вторым выводом переменного тока объединены вторые выводы вторичной обмотки 19 и дополнительного конденсатора 25 и первый вывод бесконтактного ключа 11 пе,ременного тока. Второй вывод бесконтактного ключа 11 переменного тока соединен с первым выводом конденсатора 13, Вторые выводы конденсатора 13 и дополнительного резистора 14 объединены с первым выводом обмотки 8 возбуждения, второй вывод этой обмотки соединен с вторым выводом резистора 15.Управляющий вход бесконтактного ключа 11 подключен к выходу блока 12 управления, Вход блока 12 управления через усилитель-формирователь 24 подключен к выходу компаратора 22 напряжений, входы которого подключены соответственно к источнику 23 опорного напряжения и выходу делителя 21 напряжения. Входные выводы делителя 21 напряжения подключены к выводам постоянного тока мостового выпря-мителя 20.Стабилизатор работает следующим об, разом,Стабилизируемый ток 1 н, вырабатываемый силовым регулятором 1, протекает по измерительной обмотке 9 с числом витков ин и создает у магнитопроводов 6 и 7 намагничивающую силу (н.с.) 1 нан, Опорный ток 1 оп, вырабатываемый источником 2 опорного тока, протекает по компенсационной обмотке 10 с числом витков ак и создает в тех же элементах н.с. 1 опак, При этом указанныен.с, направлены навстречу друг другу.При отклонении тока 1 н от требуемого значения на магнитопроводы 6 и 7 действует н.с. Ь = 1 оюк - 1 нан, что вызывает появление на выходе демодулятора 16 (т,е. на выходе датчика 5 тока) напряжения Од соответствующей величины и полярности.Выходное напряжение демодулятора 16 после усиления усилителем 4 постоянного тока поступает на управляющий вход силового регулятора 1, Под действием этого сигнала ток 1 н в нагрузке 3 изменяется до тех пор, пока разбаланс н.с. не уменьшится до величины действующего в контуре регулирования рассогласования, В стационар ЙЮдг Лн 10 15 20также на дополнительном конденсаторе 25) 25 30 35 40 45 50 55 ном режиме состояние стабилизатора описывается соотношением 1 опЧк 1 нюн = Жид,где Ь Ьмд - величина действующего рассогласования н.с., откуда 1 н = 1 опак/вн При большом усилении в контуре авто- регулирования статической погрешностью стабилизатора Лад/еь можно пренебречь вследствие ее малости, тогда 1 н = 1 опак/ан.Рассмотренная работа стабилизатора тока в целом базируется на определенных свойствах датчика 5 тока; величина и полярность его выходного напряжения Од соответствуют величине и знаку разбаланса н.с, Ьв.Рассмотрим работу элементов и узлов стабилизатора, обеспечивающих указанные свойства датчика 5 тока. Напряжение (мгновенное значение см. на фиг.2 а) на вторичной обмотке 19 силового трансформатора 17 (а О = Опз 1 п т, где Оп - амплитуда напряжения вторичной обмотки и= вт.Это напряжение выпрямляется выпрямителем 20 и поступает на вход делителя 21 напряжения. Напряжение Од с выхода делителя 21 напряжения, равное О = КдОаз 1 п ю 1, где Кд - коэффициент передачи делителя 21 напряжения, поступает на один из входов компаратора 22 напряжений, на другой вход которого поступает опорное напряжение Ооп от источника 23 опорного напряжения (фиг.2 б, здесь показано также напряжение Ооп, поступающее на второй вход компаратора 22), На интервале углов- т (из - и ) напряжение ООоп, а при этом условии на выходе компаратора 22 формируется положительное напряжение Ок (фиг.2 в). Под действием фронтов импульсов Ок, поступающих на вход усилителя формирователя 24 импульсов, на его выходе в моменты времени, определяемые углами Р 1, уз, %5 появляются импульсы Оф (фиг.2 г), которые через блок 12 управления производят включение бесконтактного ключа 11 переменного тока в указанные моменты времени.Угол включения м 1 бесконтактного ключа 11 определяют иэ соотношения КдОп з 1 п и 1 = Ооп; Напряжение 01 на вторичной обмотке 18 в момент включения бесконтактного ключа 11 составляет 01 = Оп з 1 и И, откуда с учетом предыдущего соотношения следуетО = О/К,.Аналогично напряжение Оз на вторичной обмотке 18 в момент включения бесконтактного ключа 11, соответствующий углу из, составляет Оз = -Ооп/Кд.45 50 55 Таким образом, при приближенном рассмотрении работы магнитомодуляционного узла можно считать, что обмотка 8 возбуждения с последовательно соединенными с ней конденсатором 13 и резистором 15 с помощью бесконтактного ключа 11 подключается к напряжению Ол/Кд, затем через половину периода частоты возбуждения к напряжению -О 0 п/Кд, затем через половину периода снова к напряжению Ооп/Кд и т.п. Приближение состоит в том, что на самом деле после включения бесконтактного ключа 11 напряжение, приложенное к цепи элементов 13 - 8 - 15, не остается постоянным, а изменяется, Однако так как длительность переэаряда тп конденсатора 13 относительно мала(гп0,1 Т, где Т - период частоты возбуждения), то такое приближение допустимо.При периодической подаче на обмотку 8 возбуждения напряжения +О 0 п/Кд через конденсатор 13 и резистор 15 в цепи этой обмотки (индуктивность этой обмотки нелинейна) формируются импульсы тока положительной и отрицательной полярности, обладающие следующими свойствами: при отсутствии подмагничивания рабочего магнитопровода 7 (т,е, при Ь 1 = О) положител ьные и отрицательные импульсы тока равны по амплитуде и одинаковы по форме вследствие симметрии кривой намагничивания; при подмагничивании рабочего магнитопровода 7(т.е. при Ь Ь = О) симметрия нарушается, соответственно, изменяются параметры импульсов, причем в разной степени для положительных и отрицательных (в зависимости от направления подмагничивания, т.е. от знака Ы), Этими же свойствами обладают и импульсы напряжения на резисторе 15, Импульсы напряжения с резистора 15 поступают на вход демодулятора 16. Демодулятор 16 осуществляет преобразование этих импульсных сигналов, при котором величина и полярность постоянной составляющей его выходного напряжения соответствуют величине и знаку разбаланса н.с, Ь и,Из приведенного следует, что датчик 5 тока обладает требуемыми свойствами. Делитель 21 напряжения предназначен для снижения уровня напряжения, подводи- мого к входу компаратора 22 напряжений, до допустимой величины. Его коэффициент передачи Кд определяют из условия КдО Овх.дол, где Оп - амплитуда напряжения на вторичной обмотке 19; Овх.д 0 - допустимое входное напряжение для применяемого типа компаратора напряжений,5 10 15 20 25 30 35 40 Подключение делителя 21 напряжения к выходу мостового выпрямителя 20 обеспечивает работу последнего при высоком уровне напряжения, что, в свою очередь, обеспечивает повышение стабильности уровней О 1 и Оз напряжения, подводимого к цепи: конденсатор 13 - обмотка 8 возбуждения - резистор 15 (так как относительная. погрешность преобразования, обусловленная изменением параметров вентилей выпрямителя, уменьшается с увеличением уровня переменного напряжения).Дополнительный резистор 14 служит для облегчения включения бесконтактного ключа 11 переменного напряжения, если последний выполнен на базе тиристоров. Как известно, включение тиристора на индуктивную нагрузку затруднено, для надежной работы требуется широкий импульс управления и пр. Включение резистора 14 обеспечивает протекание тока через тиристоры такого ключа сразу после подачи импульсов управления и если величина резистора 14 такова, что этот ток немногим больше тока удержания тиристора, то обеспечивается надежный запуск такого ключа, при этом влиянием резистора 14 на процессы в обмотке 18 можно пренебречь,Дополнительный конденсатор 25 ослабляет влияние активных сопротивлений и индуктивности рассеяния трансформатора 17 на импульсные процессы в цепи возбуждения магнитомодуляционного узла.Таким образом, предлагаемый стабилизатор характеризуется отсутствием даже потенциальной возможности возникновения нежелательных процессов, подобных опрокидыванию инверторов, что обеспечивает повышение надежности его работы,Формула изобретения Стабилизатор постоянного тока, содержащий источник опорного тока, датчик тока, усилитель постоянного тока и силовой регулятор, соединенный с выводами для подключения нагрузки через датчик тока, который выполнен на основе резистора, демодулятора, генератора возбуждения, включающего в себя блок управления и конденсатор, а также магнитомодуляционного узла, включающего в себя дополнительный магнитопровод и рабочий магнитопровод с намотанной на нем обмоткой возбуждения, а компенсационная и измерительная обмотки намотаны на сборке дополнительного и рабочего магнитопроводов, при этом компенсационная обмотка подключена к источнику опорного тока, а измерительная - к входным выводам датчика тока, потенциальные выводы резистора которого подклю 1652973чены к входным выводам демодулятора, выход которого через усилитель постоянного тока подключен к управляющему входу силового регулятора, отл и ч а ю щи й ся тем, что, с целью повышения надежности работы, в него введены силовой трансформатор с первичной и вторичной обмотками, мостовой выпрямитель, делитель напряжения, компаратор напряжений, источник опорного напряжения, усилитель-формирователь импул сов и дополнительный конденсатор, а генератор возбуждения снабжен дополнительным резистором и бесконтактным ключом переменного тока; управляющий вход которого подключен к выходу блока управления,. вход которого через усилитель-формирователь импульсов подключен к выходу компаратора напряжений, входы которого подключены соответственно к источнику опорного напряжения и выходу делителя напряжения, входные выводы которого подключены к выводам постоянного тока массового выпрямителя, первые выводы резистора, дополнительного резистора, дополнительного конденсатора и вторичной Б обмотки силового трансформатора соединены с первым выводом переменного тока мостового выпрямителя, с вторым выводом переменного тока которого объединены вторые выводы вторичной обмотки силового 1 О трансформатора, дополнительного конденсатора и первый вывод бесконтактного ключа переменного тока, второй вывод которого, соединен с первым выводом конденсатора, вторые выводы конденсатора и дополни тельного резистора соединены с первым выводом обмотки возбуждения, второй вывод которой соединен с вторым выводом резистора, первичная обмотка силового трансформатора подключена к выводам для 20 подключения источника питающего напряжения переменного тока,1652973Составитель С, Ситко Редактор А, Огар Техред М,Моргентал Корректор М. Шарош Заказ 1773 Тираж 478 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10