Регулятор трехфазного напряжения

. СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИН 7. 1279 ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) (57) РегьлятоР тйхфдзного ндпРя- ЖЕНИЯ, содержащий блок силовых тиристоров, одна группа входных выводов которого подключена к трехфазной сети переменного тока, а выход соединен . с,выводами для подключения нагрузки, два генератора, каждый из которых выполнен на однопереходном транзисторес ЙС-контуром в цепи эмиттера, источник синхронизируемого с сетью напряжения, вход которого соединен с трехфазной сетью переменного тока, один выход соединен с первым входом первого генератора, а его второй выход соединен с первым входом запоминающего блока, второй вход первого гене-. ратора соединен с источником регули-, руемого напряжения, выход запоминающего блока соединен с третьим входом первого генератора, источник питания постоянного напряжения, первый выход которого соединен с четвертым входом первого генератора, второй выход - с первым входом второго генератора, а его третий выход - с первым входом распределителя импульсов, выходы которого соединены с другой группой входных выводов блока силовых тиристоров, о т л и ч а,ю щ и й .с я тем, мто, с.целью повышения симметрии и расширения пределов регулирования выходного напряжения, в него введены два усилительных элемента, первый вход одного из которых соеди- д нен с выходом первого генератора, Е второй вход - с общей точкой соединения выхода источника питания постоянного напряжения и входа распределителя импульсов, второй выходс первым входом другого усилительного элемента, выход которого .соединен с вторым входом второго генератора, выход которого соединен с третьим входом-распределителя импульсов, а третий выход первого усилительного элемента соединен с вторым входом запоминающего блока.1Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулиро"вания напряжения в трехфазной нагрузке: лампах, электронагревателях,электоодвигателях и др.Известен регулятор трехфазного напряжения, содержащий блок силовых тиристоров. через которые к трехфазнойсети переменного тока подключена на"гру.:ка источники синхронизирующегос сетью напряжения, к которым подсоедин.ны генераторы, входы которых соединен с источником регулируемогонапряжения постоянного тока, и запоминающие блоки, которые связаны сгенераторами 1 1 1Однако известное устройство сложно и обладает недостаточной надежнос;.,лю в работе,наиболее близким к изобретениюявляется оегулятор трехфазного напояже;-и:, содержащий блок силовых тиристоров, одна группа входных выводов которого подключена к трехфазнойсети переменного тока, а выход соединен с выводами для подключения на"грузки, два генератора, каждый изкоторых выполнен на однопереходномтранзисторе с ЙС-контуром в цепиэмиттера, источник синхронизируемогос сетью напряжения, вход которого соединен с трехфазной сетью переменноготока, один выход соединен с первымвходом первого генератора, а его второй выход соединен с первым входомзапоминающего блока, второй вход первого генератора соединен с источникомрегулируемого напряжения, выход запоминающего блока соединен с третьимвходом первого генератора, источникпитания постоянного напряжения, первый выход которого соединен с четвертым входом первого генератора, второйвыход - с первым входом второго генератора, а его третий выход - с первым входом оаспределителя импульсов,выходы которого соединены с другойгруппой входных выводов блока силовых тиристоров 1 2.Данный регулятор характеризуетсянедостаточной симметрией выходногонапряжения и ограниченными пределамирегулирования напряжения в нагрузке.Цель изобретения - повышение симметрии и расширение пределов оегулирования выходного напряжения.Поставленная цель достигается тем,что з регулятор трехфазного напряжения, содержащий блок силовых тиристо 035771 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 1 ров, одна группа входных выводов которого подключена к трехфазной сети переменного тока, а выход соединен с выводами для подключения нагрузки, два генератора, каждый из которых выполнен на однопереходном транзисторес ВС-контуром в цепи эмиттера, источник синхронизируемого с сетью напряженил, вход которого соединен с трехфазной сетью переменного тока, один выход соединен с первым входом первого генератора, а его второй выход соединен с первым входом запоминающего блока, второй вход первого генератора соединен с источником регулируемого напряжения, выход запоминающего блока соединен с третьим входом первого генератора, источник питания постоянного напряжения, первый выход которого соединен с четвертым входом первого генератора, второй выход с первым входом второго генератора,а его третий выход - с первым входомраспределителя импульсов, выходы которого соединены с другой группой входных выводов блока силовых тиристоров, введены два усилительныхэлемента, первый вход одного из которых соединен с выходом первого генератора, второй вход - с общей точкой соединения выхода источника питания постоянного напряжения и входа распределителя импульсов первый выход соединен с вторым входом распределителя импульсов, второй выход - с первым входом другого усилительного элемента, выход которого соединен с вторым входом второго генератора, выход которого соединен с третьим входом распределителя импульсов, а третий выход первого усилительного элемента соединен с вторым входом запоминающего блока.На фиг, 1 приведена функциональнаясхема регулятора напряжения; на фиг.2 его принципиальная схема,Регулятор (фиг, 1) содержит блоксиловых тиристоров 1, через которыйк трехфаэной сети 2 подключена нагруз.ка 3, источник 1 синхронизирующего ссетью напряжения, генераторы 5 и 6,источник 7 регулируемого напряженияили тока, распределитель 8 импульсов,источник 9 питания постоянного напряжения, запоминающий блок 10 и усилительные элементы 11 и 12,Блок силовых тиристоров 1 содержит симисторы 13- 15 фиг.2), через которые к трехфазной сети переменного то771 4и как только этот конденсатор заря" дится .до порога срабатывания транзистора 25, он через транзистора 25 раз" ряжается на резистор.33. С резистора 3 1035ка (клеммы 16-18) подсоединены нагрузка 19-21 (электродвигатели вентиляторов, нагревательные элементы, инфракрасные лампы и т.п.). Источник 4синхронизирующего с сетью напряжениявыполнен в виде трансформатора 22 идиодного моста 23, Генераторы 5 и 6импульсов выполнены на однопереходныхтранзисторах 24 и 25 с РС-контурами26, 27 и 28, 29 в цепях эмиттеров. 0Выходной резистор 30 первого генератора соединен с входом первого усилительного элемента 11, выполненногона транзисторе 31. Выход транзистора31 соединен с управляющим электродомтиристора 32, на котором выполнензапоминающий блок 1 О, с одним входомраспределителя 8 импульсов, второйвход которого подсоединен к резистору 33 второго генератора импульсов,и с входом второго усилительного элемента, составленного транзистором 34.Змиттер-коллектор транзистора 34подключен параллельно базам одно-переходного транзистора 25 второго 25генератора импульсов. Нагрузкой усилительного элемента на транзисторе 31является резистор 35, Эмиттер однопереходного транзистора 24 первогогенератора через диод 36 соединен санодом тиристора 32, который черезрезисторы 37-38 соединен с клеммамиисточника 4 снхронизирующего с сетьюнапряжения. Распределитель 8 импульсов содержит тиристоры 39-41, резисторы 42-46, импульсные трансформа 35торы 47-49, первичные обмотки которыхвключены последовательно с коммутирующими конденсаторами 50-52, конденсаторы 53, 54 и диоды 55, 56.40Питание распределителя 8 импульсовосуществляется от источника 9 питанияпостоянного напряжения, образованноготрансформатором 22, выпрямительныммостом 23, разделительным диодом 57 45и конденсатором 58 фильтра, Питаниегенераторов импульсов, первого усилительного элемента и потенциометра 59,выполняющего роль источника регулируемого напряжения, осуществляется от 50стабилитрона 60,Регулятор напряжения работает следующим образом,Как только регулятор подключаетсяк сети, под действием источника питания постоянного напряжения через ре.эистор 28 начинает заряжаться кон. денсатор 29 генератора 6 импульсов,33 импульс напряжения поступает навторой вход распределителя 8 импульсов, образованный анодами: диодов 55и 56. Так как тиристоры 39 и 40 заперты, то до напряжения на их анодахрезисторы 45 и 46 заряжают конденсаторы 53 и 54, Поэтому диоды 55 и 56заперты, и импульсы тока в цепи управления тиристоров 40 и 41 не проходят, Одновременно с зарядом конденсатора 29 РС-контура генератора 6 начинает через резистор 26 заряжатьсяконденсатор 27:генератора 5 под действием источника 7 регулируемого напряжения, составленного потенциомет"ром 59, Когда конденсатор 27 зарядится до напряжения отпирания одно"переходного транзистора, он разряжается через транзистор 24 на резистор 30. К резистору 30 через кон"денсатор 6 1 подключена база транзистора 31 первого усилительного элемента. При отпирании транзистора 24импульс отрицательной полярности поотношению к эмиттеру транзистора 31проходит через предварительно заряженный конденсатор 61,на базу тран"зистора 31, который, открываясь, пропускает импульс тока, усиленный помощности, на резистор 35."К реэистору 35 подключены управляющий электродтиристора 32 и первый вход распределителя импульсов - управляющий элект. род тиристора 39 и база транзистора 34 усилительного элемента, Поэтому под действием импульса напряжения,выделенного на резисторе 35, эти тиристоры и транзистор отпираются, При этом тиристор 32, отпираясь по цепи анод -катод, шунтирует через диод 36 конденсатор 27 и удерживается в открытом положении до конца полу- периода напряжения питания. В паузах между импульсами напряжения питания тиристор 32 запирается, За соет этого на резисторах 30 и 35 в течение каждого полупериода формируется один лишь импульс, поступающий на первый вход распределителя импульсов. Подгдеиствием этого импульса отпирается тиристор 39 распределителя импульсов, Когда тиристор 39 открывается, через резистор 62, коммутирующий конденсатор 50 и первичную обмотку трансформатора 47 проходит импульс, заряжаю10357 щий конденсатор 50 до напряжения на резисторе 42. Со вторичной обмотки импульсного трансформатора 47 импульсы поступают на управляющий электрод катод симистора 13 блока силовых 5 симисторов. При максимальном напря" женю снимаемом с потенциометра 59, конденсатор 27 успевает зарядиться в. начале каждого полупериода. В этом с лучае симистор 13. открывается с мак" 10 симальным углгм отпирания, и напряжение на выходе регулятора имеет максимальное значение.Одновременно с отпиранием тиристо" ров 32 и 39 отпирается второй усили тельный элемент 12, выполненный в вид" транзистора 34, эмиттер которого подсоединен к верхнеи базе однопереходного транзистора 25 генератора 6 импульсов. При отпирании транзистора 20 34 эа счет резкого снижения напряженил на базах транзистора 25 конденсатор 29 разряжается цереэ отпирающийся это транзистор на резистор 33, и на второй вход распределителя импульсов 25аноды диодов 55 и 56) поступает импульс, В момент отпирания тиристора .:" диоды 55 и 56 заперты потенциалаи; на конденсаторах 53 и 54, предваител;.но заряженными через резисторы ".5 и 6 до напряжения на анодах тиристоров 39 и 40, Поэтому тиристоры 40 и 41 импульсов, возникающим на резисторе 35 в момент отпирания тири" сгора 9, не открываются. После отпи ран я тиристора 39 конденсатор 53 через р"зистор 45 разряжается на ти" ристор 39 отпирая диод 55, а конденсатор 29 через резистор 28 заряжается псд действием постоянного напряжения,о стабилизированного опорным диодом 60,Когда конденсатор 29 зарядится, транзистор 25 второго генератора открывается, пропуская через себя на резистор 33 импульс, который проходит через открытый диод 55 и разряженный конденсатор 53 в цепь управления тири тора 40 и вызывает его отпирание, Через резистор 62, открывающий тири- стор 40, первичную обмотку импульс 5 О ного трансформатора 48 и коммутирующий конденсатор 51 проходит импульс, пос,упающий со вторичной обмотки трансформатора в цепь управления симистора 15. За счет падения напряжения на резисторе 62 при заряде коммутирующего конденсатора 51 и напряжения на уже заряженном конденсаторе 71 Ь50 тиристор 39 открывается. Время заряда конденсатора 29 определяется требуемым углом сдвига в Формируемых для подачи на управляющие электроды силовых тиристоров 13-15 импульсах, равным 60 эл, град, что для переменного тока частотой в 50 Гц составляет 3,3 мс. Это время зависит от постоянной времени йС-контура 28, 29, порога отпирания транзистора 25 и напряжения стабилизации опорного диода 60. Для корректировки порога срабатывания транзистора 25 служит резистор 63, Теперь через резистор 45 заряжается конденсатор 53 до потенциала на аноде закрытого тиристора 39, а на открытый тиристор 40 через резистор 46 заряжается конденсатор 54, Диод 55 запирается, а диод 56 открывается. Поэтому, когда через 3,3 мс конденсатор 29 снова зарядится и разрядится на резистор 33, под действием эгого импульса отопрет тиристорвьзывая формирование на выходе трансформатора 49 импульса, поступающего на вход симистора 14. Одновременно закрывается тиристор 40. Поскольку время заряда конденсатора 29 составляет 3,3 мс, импульс, формируемый на выходе трансформатора 49, сдвинут по отношению к импульсу на выходе трансФорматора 48 на 60 О.Сопротивление резисторов 45 и 46 выбирается таким, цтобы проходящий через них ток заряда конденсаторов 53 и 54 был меньше тока отпирания тиристоров 40 и 4 1.Когда в паузах между импульсами питания закроется тиристор 32 запоминающего блока 1 О, конденсатор 27 снова начинает заряжаться церез резистор 26 и по истечении 0,01 с от момента формирования на резисторе 30 импульса зарядится до напряжения отпирания транзистора 24 первого генератора. На резисторе 30 снова выделяется импульс напряжения, отпирающий транзисторы 31 и 34 и тиристоры 32 и 39, При отпирании транзистора 34 эа счет шунтирования по базам транзистора 25 каждый полупериод осуществляется синхронизация в срабатывании транзистора 25 второго генератора с первым генератором. В дальнейшем работа регулятора напряжения повторяется.При крайнем верхнем положении подвижного вывода потенциометра 59 время заряда конденсатора 27 минимально, и транзистор 24 формирует импульсы вканале каждого полупериода напряженияпитания, Поскольку независимо от положения движка потенциометра 59 импульсы, формируемые на выходах трансформаторов 48 и 49, сдвинуты на определенный угол в 60 и 120 О по отношению к импульсам на выходе трансформатора 47, при .максимальном напряжении,снимаемом с потенциометра 59, силовыесимисторы 13-15 отпираются с максимальным углом проводимости, и напряжение на выходе регулятора имеет максимальное значение. Угол проводимости симисторов минимальный тогда, когда ползунок потенциометра 59 выведен 15вниз. В этом случае время заряда конденсатора 27 приближается к времениполупериода напряжения питания и отпирания транзистора 24 происходят вконце полупериода. Таким образом, регулятор напряжения обеспечивает эасчет изменения величины напряженияили тока управления изменение в нагрузке трехфазного напряжения от максимального значения до нуля. Причем 25возможность нагрузки составляет несколько десятков киловатт,Для установки требуемых пороговсрабатывания транзисторов и комяенсации разбросов постоянных времени З 0ЙС-контуров и напряжения их питания.служат переменные резисторы о 3 и 64,т,е. используются лишь два подстроечных резистора. Резисторы 37 и 38,подключенные к источнику синхронизирующего с сетью напряжения - кЭ 5диодному мосту 23, и диод 36 обеспечивает надежную синхронизацию первого генератора с сетью, когда тиристор32 еще не включился первый раз после40подачи напряжения питания, Без этихрезисторов при подаче. напряжения питания первый генератор формировал быпервый импульс, несинхронизированныйс сетью, и симисторы силового блока45отпирались бы произвольно, вызывая,ударный импульс тока через нагрузкув момент пуска. За счет того, что сопротивление резистора 38 не менее чемна порядок меньше сопротивления резистора 26 йС-контура, когда падениенапряжения на резисторе 38 меньше напряжения на конденсаторе 2, диод 36 .отпирается, и конденсатор 27 в паузахмежду синхронизирующими импульсаминапряжения на выпрямительном мосте 23 55,разряжается на резистор 38, Когданапряжение на резисторе 38 возрас,ает,,диод 36 запирается и конденсатор 2 заряжается до порога отпирания транзистора 24, Диод 57 разделяет цепиисточников пульсирующего и сглаженного конденсатором 38 напряжений, Резиоторы 65-.67 ограничивают амплитудусилы тока, импульсов, поступающих навходы распределителя импульсов, второго усиительного элемента и запоминающего блока. Резистор 68 ограничивает ток через опорный диод 60. Черезрезисторы 69 и 70 осуществляется перезаряд конденсаторов 53 и 54 распределителя импульсов, На резисторе 71формируется импульс требуемой полярности для отпирания транзистора 31.Диоды 72-74 исключают незакрьваниетиристоров 39-41 распределителя наанодной цепи,Для расширения пределов регулирования выходного напряжения в регулятор введен первый усилительный элемент, выполненный на транзисторе 31,включенный между выходом первого генератора и входами распределителя им"пульсов и запоминающего блока, выполненного на тиристоре 32, При этомнапряжение порога срабатывания транзистора 24 по отношению к амплитудепульсирующего напряжения истоцникасинхрониэирующего напряжения, падаю"щего на резисторе 38, может быть значительно уменьшено без опасенияуменьшения мощности импульсов, поступающих с выхода первого генератора навход распределителя импульсов и запоминающий блок, За счет же снижениянапряжения порога срабатывания тран"зистора 24 генератора по отношению камплитуде синхронизирующего напряже"ния существенно возрастает угол фазового регулирования, обеспециваемыйпервым генератором и определяющий"угол отпирания силовых симистороврегулятора. За счет введения второго усили" тельного элемента., выполненного на транзисторе 34, вход которого соединен с выходом первого усилительного элемента, а выход которого соединен с входом второго генератора (транзистор 34 подключен к базам одно- переходного транзистора 25 , улучшается симметрия выходного напряжения, так как при открывании транзистора 25 каждый полупериод напряжения на базах транзистора 25 снижается практически до нуля, и заряд конденсатора 29 начинается каждый полупериод отПредлагаемый трехфазный регулятор напряжения характеризуется простотой схемы и высокими стабильностью и надежностью работы при подсоединении к выходу различной нагрузки, Это обес. печивает ему еирокое применение для 9определенного, близкого к нулевомузначение напряжения. 1 ОМУ 110регулирования напряжения в различныхотраслях промывленности и сельскогохозяйства, в частности в системахрегулирования " частоты вращенияэлектровентиляторов оборудования микроклимата животноводческих помещений,освещенности в птичниках, напряженияпитания нагревателей для молоднякаживотных и птицы и др,1035771 Составитель А. ЖилинехРед В.Далекорей КоРРектоР И,Демчи ктор И.Келемещ Тираударственногои изобретенийсква, Ж, Ре а дписно лиэл ППП "Патент", г; Ужгород, ул. Проектная, 4 каз 5852/58 ВНИИПИ Го по дел 113035 И