Устройство для импульсного регулирования мощности переменного тока

(72) Авторы изобретения В, А, Скаржепа и К, В, Шелехов Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО .РЕГУЛИРОВАНИЯ МОШНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Предлагаемое устройство относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве импульсного регулятора мощцости электротермических установок, подключенных к сети переменного тока,.Известны устройства для импульсного регулирования мощности переменного тока, регулирующие мощность изменением числа многократных подключений: нагрузки к сети со временем каждого подключения, кратным целому числу полупериодов сетевого напряжения, в течение интервала импульсного регулирования 11 .Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство для импульсного урегулирования мощности, состоящее из последовательно соединенных формирователем синхроимпульсов, счетчиков такта и интервала регулирования, ключауправления вентилем, управляемого вентиля, а также счетчика длительности импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователясицхроимиульсов, установочный вход свыходом счетчика такта, а счетный выход - с входом установка О триггера5определения длительности импульса мощности, соединенного прямым выходом совходом ключа управления,Недостатком известного устройстваявляется то, что техническая реализа 1 Оция его требует большого количествацифровых элементов при построении схемнакапливающих сумматоров и многоразрядного компаратора, в особенности прииспользовании отличных от двоичного15способов представления входной информации,Цель изобретения - упрощение устрой 20Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее последовательно соединенные формировательсинхроимпульсов, счетчики такта и интервала регулирования, ключ управлеци3 69вентилем, управляемый вентиль и нагрузку, а также счетчик длительности импульса мощности, счетный вход которогосоепинен с выходом формирователя синхроимпульсов, установочный вход - свыходом счетчика такта, а счетный выход - свходом установка О" триггера опрепеления длительности импульса мощности,соединенного прямым выходом со входомключа управления, введены последовательно соединенные генератор пачки импульсов, счетчик прямого пересчета с переменным основанием счета, информаци.онные входы которого соединены с шинами числа управления, двоичный счетчик,счетчик обратного пересчета с переменным основанием счета, информационныевходы которого поразрядно соединены синформационными выходами соответствующих разрядов двоичного счетчика и триггеруправления, вход "установка 1 которогосоединен с выходом счетчика обратного пересчета, вход "установка О" - соединен свыходом счетчика такта, прямой выход -со входом "установка 1" триггера определения длительности импульса мощности, а также генератор импульсов, соединенный своим выходом со счетнымвходом счетчика обратного пересчета,причем выход счетчика интервала регулирования соединен с установочнымивходами двоичного счетчика, счетчиковпрямого и обратного пересчета, генератора пачки импульсов клапана и вхопом"установка 1" триггера определениядлительности импульса мощности.Чертежи поясняют сущность изобретения, где на фиг. 1 представлена блоксхема устройства импульсного регулирования мощности, на фиг, 2 - временныедиаграммы работы устройства,Устройство пля импульсного регулирования мощности содержит формирователь 1 синхроимпульсов, вход которогоподключен к шине 2 сети, а выход -к счетным входам счетчиков такта 3 идлительности импульса мощности 4, выходы которых соединены соответственносо счетным входом счетчика интервала регулирования 5, установочным входом счетчика 4, входом доустановка Офтриггера управления 6 и входом "установка 1" триггера 7 определения плительности импульса мощности, Прямойвыход триггера 6 соединен со входом"установка О триггера 7, прямой выходкоторого через ключ 8 соединен с управляющим входом вентиля 9, последователь 9515 4 но с нагрузкои подсоединенного к шине2 сети, Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные генератор 11 пачки импульсов, счетчик 12прямого пересчета, двоичный счетчик13, счетчик 14 обратного пересчета игенератор 15 импульсов, соединенныйчерез клапан 16 со счетным входомсчетчика 14, информационные входы коО торого соединены с информационнымивыходами счетчика 13, счетный выходсчетчика 14 - , с входом "установка 1 фтриггера 6, а выход счетчика 5 - сустановочными входами счетчиков 12,1 Б 13 и 14, генератора 11, клапана 16и триггера 7. Информационные входысчетчика 12 соединены с шинами 17числа управления,Схема работает следующим образом,29 При появлении напряжения на шине 2сети, формирователь 1 генерирует импульсы в момент перехода через нульнапряжения сети. Частота этих импульсов равна, например, 2, где2 частота напряжения сети, Эти импульсы поступают на счетные входы счетчиков 3 и 4, на счетных выходах которых образуются импульсы соответственно с частотой такта Р = 2 /Ки периодом следования Т 4= К 4/2 1(фиг, 2), Импульсы Р обнуляют счетчик 4 и триггер 6 в начале каждоготакта длиной Т = 1/Г, а импульсы Г 4обнуляют триггер 7, поэтому период Травен длительности импульса мощности, коммутируемого вентилем 9 в нагрузке 10, т,е, Т, = Т, В этих выражениях К и К+- соответственно коэффициенты деления счетчиков 3 и 4, Навыходе счетчика 5 формируются импульсы с частотой Г = 21 с/К К == 1/Тр, т,е, формируется интервал регулирования Тр, Здесь К - коэффициентделения счетчйка 5, Передний фронтимпульса Годновременно включаетгенератор 11, записывает в счетчик 12новое значение сигнала управления с шин17, обнуляет счетчики 13 и 14 и запи. рает клапан 16, Генератор 11 начинает выдавать пачку изимпульсов собщей длительностью не более длины Тимпульса Г (рис, 2), Число Ь делитсяна сигнал управления 1 ч, частное / йзаписывается в счетчик 13, програм 55мируя основание счета счетчика 14 равным /М. Импульс Г заканчивается,клапан 16 открывается и импульсы счастотой Г генера тора 1 5 пос тупа ют5в счетчик 14, Одновременно заднимфюптом импульса Г триггер 7 устанавливается в состояние 1, коммутируяк нагрузке первый импульс мошности,Через время Т 4 = Т на вход триггера 7поступит импульс Г 4 и сбросит его в нуль,ограничив длительность импульса мощности,Далее на выходе счетчика 14 образуются импульсы с частотой Г,= йГ /Ь, 0поступающие на вход установка 1"триггера 6, Первый же импульс Г 44,следуюший через время ТМ/ГИ Отначала интервала регулирования, установит триггер 6 вновь в состояние 1, 15а первый последующий импульс Г обнулит триггер 6. При этом Отрицательный перепад напряжения поступит навход "установка"1 " триггера 7, переключит его в единичное состояние и произведется коммутация второго импульсамощности, и т,дследующая пара импульсов Г 4, и Г.5 приведет к коммутации третьего импульса длиной н такдо тех пор, пока за время Тр не ском 25мутируются все Я импульсов мощности.Количество этих импульсов за времяТр определяется из соотношения И==(15/ ): (21 с, /КЭК 5), Но Т =М Тпоэтому окончательное условие работыустройства принимает вид: 6 с)5 35 40 формула изобретения. 45 50 Р =Р=Р К Кф 55(фВыбирая значение Ъ (число в генераторе 11), частоту (частоту генератора 15) и К (Основание счета счетчика 3) из этого условия, получаем, что мощность в нагрузке будет изменяться по. закону;"зР =Р -- =РН О К Я о 1=Ъ что соответствует методу "подходящих дробей", Здесь Ро - мощность прямого включения нагрузки, Очевидно, что при М = Й получим; Например, при М = 5 и Я=4 устройство работает следующим образом, Первый импульс мошности коммутируется вследствие переброса триггера 7 задним фонтом импульса Г . К моменту окончания этого импульса (т.е, интервала.) основание счета счетчика 14 5 6, установлено равным 1,/4, Поскольку выбором параметров счетчиков я генераторов из условия ( 1 ) обусловлено, что Т,/Т,= 4, то при оставшихся импульсах Г 4 произведут коммутацию импульсов мошностн в третьем, четвертом н пятом тактах ТЗ (фиг, 2), что соответствует методу подходяших дробей", При этом мощность в наГрузке равна Р = 4/5 Р = 4/5 - - ф- Н м КФ. Р где О - напряжение сети, Р - сопротивление нагрузки. Изменяя величины К 5 и К, можно устанавливать требуемое значение Р при необходимой величине Тр,задаваемой К 5 и К 5 совместно,Счетчики 12, 13 и 14, триггер 6 и клапан 16 выполняются по известным схемам, Генератор 11 выполняется на основе двоичного счетчика с предварительной записью в него числа Ь в двоичном коде, и последующим сосчитыванием его до обнуления, Частота считывается берется нз условия;=О,З-:11)ЬьИспользование новых элементовдвоичного счетчика, счетчиков прямогои обратного пересчета с переменнымиоснованиями счета, генератора пачки импульсов, клапана, генератора импульсов н триггера управления выгодно отличает предлагаемое устройство импуль.ного регулирования мошностн от указанного прототипа, так как происходитзначительное упрощение схемы устройства. Устройство для импульсного регули рования мошностя переменного тока, состоящее из последовательно соединенных формирователя сннхроимпульсов, счетчиков такта к интервала регулирования, ключа управления вентилем, управляемого вентиля, а также счетчика длятельностн импульса мощности, счетный вход которого соединен с выходом формирователя синхроимпульсов, установо ный вход - с выходом счетчика такта, а счетный выход - с входом установка О триггера определения длительности импульса мощности, соединенНОГО ПРЯМЫМ ВЫХОДОМ СО ВХОДОМ КЛЮча управления, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что с целью упрощения в неговведены последовательно соединенныегенератор пачки импульсов, счетчик прямого пересчета с переменным основаниемсчета, информационные входы которогосоединены с шинами числа управления,двоичный счетчик, счетчик обратногопересчета с переменным основанием счета, информационные входы которого поразрядно соединены с информационнымивыходами соответствующих разрядов двоичного счетчика и триггер управления, 1 овход доустановка 1" которого соединенс выходом счетчика обратного пересчета, вход "установка 0" - с выходом счетчика такта, прямой выход - со входом"установка 1 ф триггера определения длител ьл 5ности импульса мощности, а также генератор импульсов, соединенный своим выходом через клапан со счетным входом счетчика обратного пересчета, причем выход счетчика интеРвала регулирования соединен с установочными входами двоичного счетчика, счетчиков прямого и обратного пересчета, генератора пачки импульсов, клапана и входом "установка 1" триггера определения длительности импульса мощности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент ФРГ1806860,42, . 19/02, 1971,2, Авторское свидетельство СССРпо заявке2372979, .кл, Н 02 М 5/22, 1976 (прототип),699515 Зак з 7883/1 Тираж 1015 ЦЦИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 13035, Москва, Ж, Рауш