Устройство управления -фазным тиристорным регулятором

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 871295, Н 02 Р 13 осударствениый комитет СССР по делам изобретений и открытийетеиь Йо Опубликовано 07.10.81, Бкз) УДК 621. 318, . 727 (088. 8) опуб кования описан 0 7,10.8 2) Автор изобретеии(54) УСТРОЙ ПРАВЛЕНИЯ Ю-ФАЗНЫМ ТИРИСТОРНЫ РЕГУЛЯТОРОМ отре выво(О обеспей 2 единенныйй сети сребуетпо кототок, а 3 О нейтралью.применениярому протек Изобретение относится к областиэлектротехники и предназначено длярегулирования напряжения на многофазной нагрузке, питаемой от многофаэнои сети без неитрали,Известен регулятор трехфазного напряжения, содержащий силовые тиристоры, через которые к трехфазной сетипеременного тока подключена нагрузка, трансформатор, первичная обмотка которого подключена к сети переменного тока, а к вторичной обмоткечерез выпрямитель подключены базыпервого однопереходного транзисторас первым времязадающим 1(С в контур (в цепи эмиттера., второй и третий однопереходные транзисторы с с -контурами, источник питания постоянноготокаи импульсные трансформаторы,вторичные обмотки которых подключены 2к управляющим электродам силовых тиристоров 911.Однако известный регуляторчивает регулирование напряженинагрузке, соединенной в звезду иимеющеи нулевой вывод, подсок нулевому проводу трехфаэноИзвестная схема тнулевого провода,ает значительный также специальных трехфазных п бителеи с уже имеющимся нулевым дом в фазовых обмотках.Наиболее близким к предложенному устройству по техническои сущности является устройство управления,и-фаэным тиристорным регулятором, содержащее 2 п формирователеи импульсов, к выходным выводам каждого из которых подключена дифференцирующая цепочка из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, выводы первичной обмотки которого образуют выходные выводы устройства и источник постоянного регулируемого напряжения, при этом формирователи импульсов первой фазы выполнены с одним общим фазосдвигающим блоком, который содержит трансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам а к его вторичной обмотке через вылрямительный мост и резистор подключен стабилитрон и релаксационный генератор на основе однопереходного транзистора, входные выводы которого подключены к стабилитрону.и к источнику постоянного регулируемого напряжения, а выходнои вывод соединен с у травляющим электродом формирующеготиристора, при этом к аноду последнего подключены катоды трех диодов, причем аноды первого и второго диодов, через резисторы подключены к выводам вторичнои обмотки трансформатора, а анод третьего диода подключен к верхней базе однопереходного транзистора 23Известное устройство сложно, так как включает в себя несколько трансформаторов питания, выпрямительных мостов, подстроечных резисторов,сравнительно сложно в настройке и недостаточно надежно в работе.Целью изобретения является упрощение схемы и повышение надежности работы,Для осуществления этого в устройство введен второй релаксационный генератор на основе однопереходного транзистора, верхняя база которого через вновь введенный конденсатор соединена с анодом формирующего тиристора, при этом каждый формировательимпульсов первой фазы содержит вновьвведенную йС -цепочку, подключенную через соответствующий первый или второи диод параллельно формирующемутиристору, общая точка резистора иконденсатора которой соединена черезрезистор с выводом синхронизации одного из двух вновь введенных распределителей импульсов, каждый из которых выполнен в виде и -разрядногосчетчика, счетный вывод каждого изкоторых подключен к выходному выводу второго релаксационного генератора,при этом выходные выводы разрядовсчетчика являются выходными выводами формирователей импульсов соответствующих фаз.На чертеже изображена схема предложенного устройства, содержащего клеммы 1-3 трехфазной сети переменного тока, силовые тиристоры 4-9, через которые к выходным клеммам 10-12 регулятора подсоединена нагрузка, например электродвигатели вентиляторов, источники питания пульсирующего и постоянного напряжения, составленные трансформатором 13, диодным мостом 14, резистором 15, стабилитроном 16, диодом 17, конденсатором 18 фильтра, резистором 19 и опорным диодом (стабилитроном) 20,два распредел теля импульсов, образованных тиристорами 21-23 и 24-26, приэтом тиристоры 22, 24 выполнены симметричными, коммутирующими конденсаторами 27-32, резисторами 33-43,диодами 44-47 и конденсаторами 48-51,однопереходные транзисторы 52, 53 сР -контурами (резистор 54, конденсатор 55, резистор 56, конденсатор 57) в цепях их эмиттеровф, формирующий тиристор 58; разделительные диоды 5961; конденсаторы 62, 62, 63; резисторы 64-67, потенциометр 68., на котором выполнен источник регулируембго 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 напряжения постоянного тока, конденсаторы 69, 70, образующие с резисторами бб, 67 ХС -цепочки, и импульсныетрансформаторы 71-76, вторичные обмотки которых подключены к управляющим электродам силовых тиристоров. Работает регулятор напряжения следующим образом. Вазы однопереходного транзистора 52 питаются напряжением трапецеидальной формы, выпрямленным мостом 14 и ограниченным по амплитуде стабилитроном 16. К регулируемому источнику напряжения постоянного тока, образованному диодом 17, конденсатором 18 фильтра, стабилитроном 20 и потенциометром 68, подключен %С -контур 54, 55. Когда конденсатор 55 зарядитсядо напряжения отпирания однопереходного транзистора, он разряжается через его эмиттер-базу и резистор 77. К резистору 77 подсоединен управляющий электрод тиристора 58. Поэтому под действием импульса напряжения,выделяемого на резисторе 77, этот тиристор отпирается. Тиристор 58,открываясь по цепи анод-катод, шунгируеткаждыи полупериод однопереходныйтранзистор 52 по базам и удерживается в открытом положении до конца полупериода напряжения питания. В провалах между импульсами напряжения питания тиристор 58 запирается.В начале каждого полупериода напряжения питания тирисгора 58 со вторичных обмоток трансформатора 13 через резисторы 64, 66 и 65, 67 и один из диодов выпрямительного моста 14 попеременно заряжаются конденсаторы 69 и 70 до напряжения на аноде тиристора 58. В случае положительного напряжения, например, на правом выводе вторичнои обмотки трансформатора 13 заряжается конденсатор 69, конденсатор 70 не заряжается,В случае же положительного потенциала на левом выводе вторичнои обмотки трансформатора 13 в течение следующего полупериода заряжается конденсатор 70. Поэтому в течение каждого срабатывания тиристора 58 на его анодную цепь черезрезисторы 66 и 67 попеременно черезкаждый полупериод будут разряжатьсяконденсаторы 69 и 70. При этом через каждый полупериод на резисторах 66 и67 будут выделяться импульсы отрицательнои полярности. Для разделенияцепей заряда и разряда конденсаторов69 и 70 служат диоды 59-61. Причемза счет шунтирования тиристором 58 транзистора 52 по базам после его отпирания на резисторах 66 и 67 каждыйполупериод Формируется лишь по одному импульсу управления. Эти импульсыуправления с резистора 66 поступаютна синхроиизирующий вход одного иэраспределителей импульсов, выполненного на тиристорах 21-23, а с резистора 67 подаются на синхронизируемый.вход другого распределителя импульсов, выполненного на тиристорах 24- 26. Тиристоры 21 и 24, на управляющие электроды которых поступают импульсы с резисторов бб и 67, выполнены симметричными, так как в этом случае они непосредственно могут отпираться импульсами отрицательной полярности,выделяемыми на резисторах 66 и 67. Таким образом импульсы, выделяемые на резисторах 66 и 67, запускают первые ячейки распределителей импульсов (тиристоры 21 и 24) в зависимости от полярности питающего напряжения сети, т.е. запуск распределителеи импульсов осуществляется синхронно с положительнои или отрицательнои полуволной на пряжения сети. Под действием импульса, выщеляемого на резисторе 66, отпирается тиристор 21, обраэующиис тиристорами 22 и 23 распределитель импульсов. Когда.тиристор 21 откры вается, через резистор 33, коммутирующий конденсатор 27 и первичную обмотку трансформатора 71 проходит импульс, заряжающий конденсатбр 27 донапряжения на резисторе 34. Со вторичных обмоток импульсного трансформатора 71 импульсы поступают на управляющие электроды-катоды тиристоров 5 и б. При максимальном напряжении, снимаемом с потенциометра 68, конденсатор 55 успевает зарядиться в начале каждого полупериода. В этом случае тиристоры 5 и б открываются с максимальным углом отпирания и напряжение на выходе регулятора будет иметь максимальное значение.35Одновременно с отпиранием тиристора 58 через конденсатор 62 поступает на верхнюю базу транзистора 53 отри цательный импульс. За счет резкогоснижения напряжения по базам тран эистора 53 конденсатор 57 разряжается через отпирающийся этот транзистор на резистор 78. При этом на второй вход обоих распределителей импульсов, аноды диодов 44-47, поступа-ет импульс. Но в момент отпирания тиристора 21 диоды 44-47 заперты по. тенциалами на конденсаторах 48-51, предварительно заряженными через резисторы 40-43 до напряжения на анодах закрытых тиристоров 21, 24 и 22, 25, Поэтому тиристоры 22, 23 и 25, 26 импульсом, возникающим на резисторе 78 в момент отпирания тиристора 21, не открывается. После отпирания тиристора 21 конденсатор 48 че рез резистор 40 разряжается на него, отпирая диод 44, а конденсатор 57 через резистор 56 заряжается под действием постоянного напряжения,стабилизированного опорным диодом 20. ОКогда конденсатор 57 эарядится, транзистор 53 открывается, пропуская через себя на резистор 78 импульс,который проходит через открытый диод 44 и разряженный конденсатор 48 в 65 цепь управления тиристора 2 и вызывает его отпирание. Через резистор33, открывающийся тиристор 22, первичную обмотку. импульсного трансформатора 72 и коммутирующии конденс- тор 28 .проходит импульс, поступающий со вторичных обмоток трансформ,- тора в цепи управления силовых тиристоров 9 и 4. За счет падения напряжения на резисторе 33 при заряде коммутирующего конденсатора 28 и напряжения на уже заряженном конденсаторе27 тиристор 21 закрывается. Время заряда конденсатора 57 определяется требуемым углом сдвига я формируемых для. подачи на управляющие электроды силовых тиристоров 4-9 импульсов,равным 60 зл.град., что для переменного тока частотои в 50 Рц составляет 3,3 млс. Это время зависит от посто-. янной времени 1 С -контура 56, 57,порога отпирания транзистора 53 и напряжения стабилизации опорного диода20. Для корректировки порога срабатывания транзистора 53 служит потенциометр 79. Теперь через резистор 40заряжается конденсатор 48 до потенциала на аноде закрытого тиристора.21, а на открытыи тиристор 22 черезрезистор 41 разряжается конденсатор49. Диод 44 запирается, а диод 45 открывается, Поэтому когда через 3,3 млс конденсатор 57 снова зарядится и разрядится на резистор 78, под деиствием этого импульса отопрется тиристор 23, вызывая формирование на выходе трансформатора 73 импульсов, поступающих на входы силовых тиристоров 7 и 8. Одновременно закрывается тирис;ор 22. Поскольку время заряда конденсатора 57 составляет 3,3 млс, импульс, формируемый На выходе трансформатора 73, будет сдвинут по отношению к импульсу на выходе трансформатора 72 на 60 о. Сопротивления резисторов 40-43,выбираются такими, чтобы проходящий через них ток заряда конденсаторов 48-51 был меньше тока отпирания тиристоров 22, 23,25, 26.Когда в провалах между импульсами питания закроется тиристор 58,конденсатор 55 снова начинает заряжаться через резистор 54 и по истечении 0,01 с зарядится до напряжения отпирания транзистора 52. На резисторе 77 снова выделяется импульс напряжения, отпирающий тиристор 58, Но в этом случае на анодную цепь тиристора 58 разрядится через резистор 67 конденсатор 70. Теперь под действием отрицательного импульса, выделяемого на резисторе б;, отпирается тиристор 24 второго распределителя импульсов.Через резистор 33, конденсатор 30, первичную обмотку трансформатора 74 и тиристор 24 проходит импульс тока,заряжающий конденсатор 30. Со вторичных обмоток импульсного трансформатора5 О 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 ЬО б 5 74 импульсы поступают на управляющие электроды силовых тиристоров 4 и 7, вызывая их отпирание. Поскольку все тиристоры и коммутирующие конденсаторы обоих распределителей импульсов подключены к источнику питания через общий резистор 33 при отпирании тиристора 24 ранее включенный тиристор 23 отключается, За счет этого уменьшается потребляемая мощность источника питания постоянного тока. Одновременно через конденсатор 62 при отпирании тиристора 58 осуществляется синхронизация в срабатывании транзистора 53 по отношению к открыванию транзистора 52. Такая синхронизация может осуществляться каждыи полупериод при подсоединении верхнеи базытранзистора 53 через конденсаторы 62 ,и 63 к анод м тиристоров 21 и 23 на чертеже показано пунктиром). В этом случае при отпирании тиристора 21 или 24 поочередно с помощью конденсатора 62 или 63 также будет кратковременно снижаться напряжение на базе транзистора 53. Благодаря такому подключению верхней базы транзистора 53 через конденсатор 62 к аноду тиристора 58 или через конденсаторы 6 и 63 к анодам тиристоров 21 и 24 осуществляется синхронизация импульсов, генерирующих транзистором 53, с каждым полупериодом напряжения сети, При заряде конденсатора 57 через резистор 56 до напряжения отпирания транзистора 53 он открывается и на резисторе 78 снова формируется импульс, поступающии на вход распределителей импульсов, Поскольку в этом случае из всех диодов 44-47 отперт лишь диод 46, то под действием импульса иа резисторе 78 отопрется тиристор 25, Импульсы управления с вторичных обмоток трансформатора 75 поступят на управляющие электроды тиристоров 5, 8, вызывая их открывание. Через 3,3 млс откроется тиристор 26, а тиристор 25 закроется. Со вторичных обмоток трансформатора 76 импульсы поступят в цепи упраьления тиристоров 6,9В дальней. шем работа регулятора повторяется.В предложенном устройствеможно было бы использовать вместо двух трехпоэиционных распределителеи импульсов гчин шестипозиционный, подавая на один из его входов импульсы не каждый полупериод, а лишь раэ в период. В этом случае упростилась бы несколько схема формирования импульсов, подаваемых лишь на вход одного распределителя импульсов, но в 2,5 раза ухудшилась бы синхронизация импульсов, генерируемых транзистороВ 53 с сетью. Взамен тиристора управления 58, обеспечивающего формирование в течение полупериода одиночного импульса, можно было бы использовать подключенный к источнику постоянного тока контур, состоящий иэ резистораи стабилитрона или двух резисторов,точка соединения которых друг с другом подключена через разделительныйдиод к эмиттеру транзистора 52. Вэтом случае после формирования транзистором 52 импульса он будет удерживаться до конца полупериода в открытом положении током, протекающим через резистор и разделительный диод. Но при такой схеме формирования одиночных импульсов затруднена регулировка выходного напряжения под шкалу эадатчика.Таким образом, предложенное устройство характеризуется простотой схемы и высокои надежностью работы при подсоединении к его выходу раэличнои нагрузки и использовании системы питания трехфаэным напряжением без нейтрали. Возможно его применение для управления силовыми тиристорами,не допускающими подачу импульсов вцепь управления тиристоров при положительном потенциале на катоде. Этообеспечит предложенному устройствуширокое применение для регулирования напряжения в различных отраслях промышленности и сельского хоэяиства,в частности в системе регулирования частоты вращения злектровентиляторов оборудования микроклимата животноводческих помещений и в других случаях,Формула изобретения Устройство управленияп -фазным тиристорным регулятором, содержащее 1 е формирователеи импульсов, к выходным выводам каждого иэ которых под ключена дифференцирующая цепочка из последовательно соединенных конденсатора и первичной обмотки импульсного трансформатора, выводы вторичной обмотки которого образуют выходные выводы устройства, и источник постоянного регулируемого напряжения, приэтом формирователи импульсов первойфазы выполнены с одним общим фазосдвигающим блоком, которыи содержиттрансформатор, первичная обмотка которого подключена к входным выводам,а к его вторичной обмотке через выпрямительныи мост и резистор подключен стабилитрон и релаксационныйгенератор на основе однопереходноготранзистора, входные выводы которогоподключены к стабилитрону и к источнику постоянного регулируемого напряжения, а выходной вывод соединен суправляющим электродом формирующеготиристора, при этом к аноду послед.него подключены катоды трех диодов,причем аноды первого и второго диодов через резисторы подключены к выводам вторичной обмотки трансформатора, а анод третьего диода подключенк верхней базе однопереходного тран.Щом Карре ьна дак ираж 733рственного комитета обретениЯ и открытиа, Ж, Раушская н Заказ 845 одписное ВНЛИПИ Госуд по делам и113035, Моск б., д. 4/5 илиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная эистора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения устройства, в него дополнительно введен второй релаксационный генератор на основе однопереходного транзистора, верхняя база которого через вновь введенный конденсатор соединена с анодомФормирующего тиристора, при этом каждыи формирователь импульсов первойфазы содержит вновь введенную ЯС -цепочку, подключенную через соответствующий первый или второй диод параллельно формирующему тиристору, общаяточка резистора и конденсатора которой соединена через резистор с выводом синхронизации одного из двухвновь введенных распределителей импульсов, каждый из которых выполнен в виде то -разрядного счетчика, счетный вывод каждого иэ которых подключен к выходному выводу второго релаксационного генератора, при этом выходные выводы разрядов счетчика являются выходными выводами формирователей импульсов соответствующих Фаэ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Тиристоры. Технический справочник. Пер. с английского. Под. ред.В.А,Лабунцова и др, .Иэд. 2-е, доп.М.,