Регулятор переменного тока, вптбл lt; f, f• vfr”я s: i«ainyi

Союз СоветскихСоциалистимескихРеслублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М, Кл. твсудерственный немитет Севвтв Министров СССР вв денем ыиевретений ы етирмтнй, 722 (0888) Дата опубликования описания 05,07,74(72) Авторы изобретения Е.Г. Захарова и Н.В. ЗахаровГорьковский политехнический институт им. А.А.Жданова(5 Ф) РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1Изобретение относится к эле ктрическим регуляторам напряжения и может быть использовано в тех электрических установках,ще требуется плавное бесконтактное и быстродействующее регулирование выходного напряжения или тока.Известны регуляторы переменного тока последовательного типа, регулирующий элемент которых выполнен на мостовом магнитном усилителе.Такие регуляторы характеризуются тем,что переходный процесс в силовой цепи и изменении сигнала равления (тока подматничивания) значительно затянут. Даже при преобладании активного сопротивления в цеди управления при скачкообразном изменении сигнала управления переходный процесс в цепи нагрузки длится в течение 5-10 периодов питающего напряжения. Небольшое быстродействие та 1 кого усилителя ограничивает обла-сть его применения,в результате 2чего появляется необходимость прйменения менее простых,но болеебыстродействухщих схем регуляторов другого типа.5 Цель изобретения - созданиепростого и надежного быстродействующего магнитно=тиристорногоусилителя с ре лируемым коэффициентом обратной связи. Результи 1 о рующее запаздывание, такого регулятора при управлении с помощьюугла открытия тиристора не превышает половины периода питающегонапряжения как при увеличении,так й и при уменьшении сигнала управления еКроме того,целью изобретенияявляется значительное упрощениесхемы, уменьшение веса и габаритов 2 о егулятора вследствие. совмещениярабочих обмоток и обмотокобратной связи, отсутствие обмотки,смещения, минимальное число полу-проводниковых вентилей и большой м )коэффициент усиления. .Это достигается благодаря3включению в цепь обратной связи мостового магнитного усилителя управляемого активного сопротивления,например симметричного тиристора Изменяя угол открытия тиристора,включенного в цепь обратной связи с помощью специального блока управления, можно менять величину тока обратной связи, коэффициент усиления усилителя и, следовательно, величину тока нагрузкиДля согласования и развязки напряжений сети и потребителя и увеличения диапазона регулирования регулятор снабжен дополнительным трансформаторным элементом, например понижающим, первичная обмотка которого соединена последовательно с мостом регулирующего элемента, причем магнитные системы регулйрующего и трансформаторного элементов индуктивно связаны между собой.Цепь подмагничивания выполнена в виде источника переменного тока, например трансформатора с повышенным рассеянием, включенным последовательно с двусторонним вентилем,а для использования регулятора В многофазной системе каждая фаза системы содержит регулирующий орган, цепи подмагничивания которых соединены последовательно и подключены к единому источнику питания,а цепи управления двусторонними вентилями подключены к многофазному блоку управления.На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема магнитно=тиристорного регулятора напряжения с регулируемой обратной связью; на фиг. 2 - схема однофазного регулятора напряжения трансформаторного типа; на фиг.3 - схема магнитно:тирйсторного регулятора напряжения с самовозбуждением; на фиг. 4 - схема трехфазного регулятора.Однофазный регулятор (усилитель)магнитно:тиристорного типа (см. фиг Ю) представляет собой управляемый дроссель насыщения, выполненный, например,на двух магнитопроводах М, и Ж обычного типа. Каждый сердечик дросселя имеет два комплекта обмоток - обмотки управления Ф и рабочих обмоток ю,причем рабочая оомотразделена на две равные части( Л). Все четыре рабочих обмотки соединены в мостовую схему,к 5 Одной из диагоналей которой последовательно с нагрузкой 2 подключается питающее напряжение о ,к другой - симметричный тиристорТ. Для работы регулятора в режи О ме положительной обратной связидостаточно применения обычноготиристорайристор запускаетсяс помощью специальной схемы управления БУ,например импульсно:фа зовой Если число ВиткОВ Обмотокмагнитопроводов одинаково и сердечники идентичны,то на диагоналимоста,где включен тиристор,будетотсутствовать напряжение основной 20 частоты (частоты сети). К этой жедиагонали моста или к отдельнымобмоткам управления усилителя,соединенным так,что в них не наводится э.д.с. основной частоты,чеи рез фильтйробку (В простейпемслучае дроссельЬ ) подключаетсяисточник постоянного тока Оу. Токуправления 1 ц служит только дляВозбуждения усилителя и величина зо его составляет всего 3-4 Я от номинального рабочего тока усилителяПри отсутствии возбуждениямагнитопроводов током 1 регуля тор представляет собой обычныйнеуправляемый дроссель=индуктивность,включенную последовательнос нагрузкой В цепь переменноготока, уо нагрузке протекает пере О менный ток,определяемый входнымнапряжением и полным сопротивлением цепи переменного тока, Приналичии Возбуждения магнитопроводов постоянным полем ( токне 45 равен О) регулятор представляетсобой обычныи управляемый дросселнасыщения. Величина тока,протекающего по Йагрузке,зависит припрочих равных условиях только от 5 О величины тока управления. Одновременно при возбуздении усилителя на диагонали моста,где подключен тиристорпоявляется напря. жение двойной частоты,так же каки на обмотке управленйя М/. Дроссельпрепятствует протеканиютоков двойной частоты через источник постоянного тока.При наличии сигала на уп5равляющем электроде тиристора последний открывается,что приводит к однополупериодноыу выпрямленив напряжения двойной частоты. Выпрямленный ток,протекая по двум параллельным контурам рабочих обмоток,(сплошные линии на фиг.Х) создает дополнительное подмагничивание сердечников постоянным полем. Величина этого тока обратной связи прямо пропорциональна среднему значению тока нагрузки. В зависимости от угла открытия тиристора величина тока обратной связи и,следовательно, тока нагрузки может регулироваться. При изменении угла открытия тиристора от О до 180 о основной частоты ток нагрузки изменяется от минимально го до максимального. Дополнительно регулирование выходного напряжения может происходить (при одном и том же угле управления) при изменении тока подмагничивания.Предлагаемый усилитель может работать как в области положительной обратной связи (направление поля обратной связи совпадает с направлением поля возбуждения),так и в области отрицательной обратной связи, когда направление полей противоположно. В первом случае регулятор представляет собой источник напряжения,во втором - источник тока. Так как цепь управления обычно служит только для возбуждения регулятора, габаритная мощность дросселя в цепи управления незначительна. Вес дросселя не превышает 3-5 М веса активных материалов регулятора.Бистродействие предлагаемого регулятора происходит следующим образом. При снятии сигнала управления и закрытии тиристора после перехода напряжения двойной частоты через 0 (см. фиг. 1) в предлагаемом регуляторе отсутствует короткозамкнутый контур силовой цепи,что уменьшает время переходного процесса до полупериода питающего напряжения.Магнитопровод однофазного регулятора напряжения трансформаторного типа (см. фиг. 2) состоит из трех сердечников любого типа: броневого стержневого или тоюального. 6 этом один из них главный (махнитопровол МЗ),а два других - добавочные (магнйтные шунты 6М 4 и МБ). В ряде случаев рациональнее всего применение четырех- стержневого плоскопараллельного сочлененного махнитопровода, Чзс ти первичной обмотки Ж расположены на всех сердечниках магнитопровода, вторичная - Ю только на главном магнитопроводе МЗ, Обмотки м/, и И( мо быть соединены 1 о и по автотранс рматорной схеме.Части первично обмотки красположенные на шунтах М 4 и М 5,разделены на две равные части и соединены таким образом,что образуют ы мостовую схему,к одной из диагоналей которой подключается управляемый специальной схемой управлении тиристор Т, На вспомогательных сердечниках расположены также 20 обмотки управления М,соединенныетаким образом, чтобы в цепи возбуждения (управления) не наводились токи основной частоты, Цепь возбуждения через фильтр ь подключена 25 к источнику постоянного тока О .При подключении первичной обмотки, к сети переменного тока величина переменных потоков каждого магнитопровода будет зависеть от сечезо ния магнитопровода и числа витковсоответствующей обмотки. Величина выходного напряжения О (напряжение на обмотке%) таким образом будет определятся числом витков з 5 этой обмотки и потоком основнойчастоты главного магнитопровода.При наличии возбуждения магнитопроводов полем основной частоты и полем обмотки возбуждения на диа 4 о гонали тиристора появлается напряжение основной частоты, Если тири- стор открыт,по обмоткам М/, протекает однополупериодный ток двойной частоты, вызывающий подмагничи вание шунтов. Изменяя угол открытия тиристора можно в широких пределах менять степень насыщения добавочных матнитопроводов,что вызывает изменение величины йеремен 5 о ного магнитного потока главногомагнитопровода,а значит и выходное напряжение регулятора. Предлагаемый регулятор обладает меньшим расходом активных материалов 55 (так как не имеет специальной обмотки обратной связи как и обмотки смещения),чем подмагничиваемые регуляторы обычного типа или блок дроссель-трансформатор с раздельными магнитопроводами. Но главное7преимущество такого регулятораего высокое быстродействие,объясняющееся тем,что при измвнении величины сигала,поступающего на тиристор,он уже в последующий полупериод напряжения изменяет величину выпрямленного тока,а значит и степень намагничивания добавочных магнитопроводов.На фиг, 3 приведена другая схема магнитотиристорного регулятора напряжения - схема с самовозбуждением. Для упрощения схемы и уменьшения веса активных материалов регулятора система возбуждения изменена. Последовательно с тиристором в диагональ моста рабочих обмоток включен вспомогательный источник питания переменного тока, например понижающий трансформатор Т с большим реактинам сопротивлением. При подключении первичной обмотки трансформатора к сети в диагонали мсста,т.е. цепи обратной связи появляется небольшое напряжение основной частоты. При подаче сигнала на открытие тиристора происходит выпрямление этого напряжения, Под действием выпрямленного тока, протекающего по обмоткам усилителя,появляется напряжение двойной частоты, значительно большее по величине. Таким образом происходит возбуждение регулятора. Дальнейшая работа регулятора аналогична работе уже описанного усилителя. Такое возбуждение можно получить при подключении об- моткиМ( регулятора к сети переменного тока. Естественно,что отсутствие обмоток управленйяМ/ и дросселя=фильтра ь упрощает схему по сравнению с описанной.На фиг. 4 приведена схема трехфазного быстродействующего регулятора. Схема представляет собой соединение в звезду (или треугольник) трех однофазнх регуляторов,описанных выше. Обмотки управления (возбуждения) Ю соединяются последовательно,что униП 8чтожает гармоники двойной частоты на выходе атой цепи, значит дроссель фильтра отсутствует,в результате чего упрощается схема регуля тора.Три тиристора управляются ,тазным блоком формироврния управляющих импульсов (БУТ) . Х. Регулятор переменного тока последовательного типа,регулирующий элемент которого вйполнен 15 на мостовом магнитном усилителес цепью подмагничивания,отличающийся тем,что,с целью повышениябыстродействия и надежности, умень.шенин веса и габаритов,в одйу из2 о диагоналей моста включен двусторонний вентиль, например симистор,соединенный с блоком управления.2. Регулятор по и. Х,отличающийся тем, что,с целью согласо,вания и развязкй напряжениИ сетии потребителя и увеличения диапазона регулирования, регулятор снабжен дополнительным трансформаторным элементом, например понижазо ющим,первичная обмотка которогосоедйнена последовательно с мостом регулирующего элемента, причеммагнитные системы регулирующего итрансформаторного элементов индуктино вязан между сбой.д, Регулятор по и. Х,отличающийся тем,что цепь подмагничивания выполнена в виде источникапеременного тока, например транс 4 о форматора с повышенным рассеянием,включенным последовательно с дву, сторонним вентилем.4. Регулятор по и. 1,отличающийся тем,что,с целью исйодьзо-.45 вания РегулятоРа в многойазнойсистеме,каждая фаза системы содержит рогулирукщий орган,цепи подмагничивания которых соодйноны последовательно и подключены к единому источнику питания,а пепи управлениядвусторонними вентилями подключены к многофазному блоку управле .ния ериоритет по п,2 исчислять с 17. 10.69