Регулируемый преобразователь переменного напряжения в переменное

88972 включенные транзисторные ключи и элементы НГ, которые соединены с выходами диодных ограничителей и образуют Выходы положительного и Отри" цательного знаков индикатора знака коммутирующего напряжения.311 реобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что индикатор совпадения знаков коммутирующего и сетевого напряжений содержит шесть элементов И-НЕ и триггер, причем входы первого элемента И-НЕ соединены с выходами положительных знаков индикатора, знака напряжения сети и индикатора знака коммутирующего напряжения, входы второго элемента И-НЕ - с выходами отрицательных знаков индикатора знака напряжения сети и индикатора знака коммутирующего Изобретение относ.ится к электротехнике и может быть использовано в устройствах регулирования напряжений силовых и преобразовательных трансформаторов под нагрузкой. Цель изобретения - расширениедиапазона регулирования,На Фиг,1 показана Функциональнаясхема устройства; на Фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие процесспереключения ответвлений,Устройство (см.фиг,1) содержитдвунаправленные тиристорные ключи1 и 2 с силовыми выводами 3 и 4, которые посредством подвижных контактов 5 и 6 коммутатора с электромеханическим приводом 7 могут быть соединены с любыми двумя соседними выводами обмотки 8 силового трансформатора, токоограничивающий реактор9, индикатор 10 знака напряжения се.ти, индикатор 11 знака коммутирующего напряжения, индикатор 12 совпацения знаков коммутирующего и сетевого напряжений, блок 13 синхронизации, Формирователи 14 и 15 управляющих импульсов двунаправленныхключей 1 и 2 соответственно. Приэтом входы индикатора 10 соединеныс выводами 16 и 17 питающей сети,а его выходы 18 и 19 соответственно напряжения, входы третьего элементаИ-НЕ - с выходами положительногознака индикатора напряжения сети ивыходом отрицательного знака индикатора коммутирующего напряжения,входы четвертого элемента И-НЕ - свыходами отрицательного знака индикатора напряжения сети и выходомположительного знака индикатора коммутирующего напряжения, входы пятого элемента И-НЕ - с выходами первого и второго элементов, входышестого элемента И-НЕ - с выходамитретьего и четвертого элементов, авыходы пятого и шестого элементовс входами триггера, образующего взаимоинверсные выходы одноименных иразноименных знаков коммутирующегои сетевого напряжений. положительного и отрицательного знаков - с входами индикатора 12 совпадения.знаков коммутирующего и сетевого напряжений и блока 13 синхрони 5 зации. Входы индикатора 11 знакакоммутирующего напряжения соединеныс выводами 3 и 4 двунаправленныхтиристорных ключей 1 и 2, а его выходы 20 и 21 соответственно положительного и отрицательного знаков -с входами индикатора 12, Индикатор12 имеет выходы 22 и 23 соответственно одноименных и разноименных знаков, которые соединены с входамиблока 13, с другими входами которогосоединены управляющие цепи 24 "Вышее"и 25 "Ниже,". Выходы блока 13 синхронизации соединены с входами Формирователей 14 и 15,20Блок 13 синхронизации содержитдва логических элемента И 26, 27,КЯ-триггер 28 переключения команд,логические элементы ИЛИ-НЕ 29, 30,логический элемент НЕ 31, универсальный 1 К-триггер 32 выбора ключей,При этом первые входы логическихэлементов И 26, 27 соединены соответственно с выходами 22 и 23 индикатора 12, а их вторые входы - спрямым и инверсным выходами соответственно КБ-триггера 28, установоч 1388972ные входы которого соединены с управляющими цепями 24 "Выше" и 251 11Ниже . Выходы логических элементовИ 26, 27 соединены с входами второ 5го логического элемента ИЛИ-НЕ 30,выход которого подключен к одномуустановочному входу 1 К-триггера 321 и через логический элемент НЕ 31 к второму его установочному входу.Входы логического элемента ИЛИ-НЕ 29соединены с выходами 18 и 19 индикатора 10, а его выход - со счетнымвходом триггера 32, прямой и инверсный выходы которого соединены соответ ственно с формирователями 14 и 15управляющих импульсов.Индикатор 11 содержит трансформатор 33 с первичной и вторичной обмотками 34 и 35, диодные ограничителиположительной и отрицательной полуволн коммутирующего напряжения, включающие соответственно стабилитроны36 и 37, токоограничивающие резисторы 38 и 39, разделительные диоды 40 25и 41, два транзисторных ключа, включающих соответственно транзисторы 42и 43, резистор 44 в базовых и резисторы 45 и 46 в коллекторных цепях,два логических элемента НЕ 47, 48,выходы которых образуют соответственно выходы 20 положительного знакаи 21 отрицательного знака индикатора11. При этом первичная обмотка 34трансформатора 33 соединена с силовыми выводами 3 и 4 тиристорных ключей1 и 2, а вторичная обмотка подключена к входам диодных ограничителей,образованных точками соединений токоограничивающих резисторов 38, 39 иразделительных диодов 40, 41 соответ 40ственно, Выходы диодных ограничителейприсоединены к базовым цепям транзисторов 42 и 43, а их коллекторныецепи соединены с входами логическихэлементов НЕ 47, 48,Индикатор 12 содержит шесть логических элементов И-НЕ 49-54 и КЗтриггер 55. При этом входы элементаИ-НЕ 49 соединены с выходами 18 и20 положительных знаков индикаторов10 и 11 соответственно, входы элемента И-НЕ 50 - с выходами 19 и 21отрицательных знаков индикаторов 10и 11 соответственно, входы элементаИ-НЕ 51 - с выходом 18 положительного знака индикатора 10 и выходом 21отрицательного знака индикатора 11,входы элемента И-НЕ 52 - с выходом 19 отрицательного знака индикатора10 и выходом 20 положительного знакаиндикатора 11, входы элемента И-НЕ53 - с выходами элементов И-НЕ 49,50, входы элемента И-НЕ 54 - с выходами элементов И-НЕ 5 1 и 52, Выходыэлементов И-НЕ 53, 54 соединены свходами КЬ-триггера 55, образующеговзаимоинверсные выходы 22 и 23 одноименных и разноименных знаков индикатора 12 совпадения знаков коммутирующего и сетевого напряжений,На фиг.2 даны следующие диаграммы: 56 - напряжение питающей сети У, на выводах 16, 17 и коммутирующее напряжения Б на силовых выводах 3, 4;57, 58 - выходные сигналы положительного и отрицательного знаков индикатора 10; 59, 60 - выходные сигналы положительного и отрицательного знаков индикатора 11; 61, 62 - выходные сигналы элементов И-НЕ 53, 54 соответственно индикатора 12; 63, 64 - выходные сигналы индикатора 12; 65, бб - команды "Выше" и "Ниже" по управляющим цепям 24 и 25 соответственно; 67, 68 - выходные сигналы логических элементов ИЛИ-НЕ 30 и НЕ 31 соответственно блока 13; 69 - выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 29 блока 13; 70, 71 - сигналы управления двунаправленными тиристорными ключами 1 и 2 соответственно спрямого и инверсного выходов триггера 32 выбора ключей; кроме того,- моменты времени поступления команд "Выше", "Ниже" по управляющим цепям 24 "Выше", и 25 "Ниже" соответственно; 1, С- моменты времени. переключения управляющих импульсов тиристорных ключей 1 и 2 на повышение напряжения; С ,- моменты времени начала переключения подвижных контактов 5 и 6 избирателя соответственно; й С- моменты времени окон" чания переключения подвижных контактов 5 и 6 избирателя соответственно;- моменты времени переключения управляющих импульсов тиристорных ключей 1 и 2 на понижение напряжения.Предположим, что под действием команды "Ниже" по управляющей цепи 25 электромеханической привод 7 переводит его в начальное положение, при котором подвижные контакты 5 и 6 соединены с крайними верхними вывода.ми обмотки 8. При данном положении избирателя тиристорный ключ 1 соединен с ответвлением пониженного напряжения, а тирксторцый ключ 2 - с ответвлением повышенного напряжения, Коммутирующее напряжение О между силовыми выводами 3 и 4 совпадает по фазе с напряжением питающей сети Б в интервале времени (0-1,). Инди О катар 10, выполненный на основе выпрямителя и регулируемого нуль-органа с выходами 18 19 знаков положительной и отрицательной полуволн напряжения, имеет выходные сигналы в виде прямоугольных импульсов, передний и задний фронты которых сдвинуты относительно моментов перехода напряжения через нулевые значения на время равное времени выключения тиркс 2 О торов при коммутации. Это время можно изменять, регулируя порог срабатывания нуль-органа индикатора 10. Индикатор 11 знака коммутирующего напряжения имеет выходные сигналы положительного и отрицательного знаковв виде прямоугольных. импульсов с длительностью, практически равной полупериоду питающего напряжения При каждом последующем Фиксированном положении избирателя сигналы индикатора 1 1 сдвигаются по Фазе на 180относительно предыдущего положения, а в интервале переключения избирателя (, -Сь-) сигналы отсутствуют, так как выводы обмотки 8 трансФорматора отключаются подвижным контактом 5 или б от силового вывода 3 или 4 и снимаются в:ходные сигналы с индикатора 11.40Сигналы положительных и отрицательных знаков индикаторов 10 и 11 с выходов 18, 19 и 20, 21 поступают на входы индикатора 12, включающего логические элементы И-НЕ 49 50, 53, Фиксирующие интервапы времени совпадения знаков указанных сигналов, логические элементы И-НЕ 51, 52, 54, фиксирующие интервалы времени несовпадения знаков указанных сигналов,с 0 и КБ-триггер 55 с выходами 22 и 23, В начальном положении сигналы какположительных, так к отрицательных знаков индикаторов 10 и 11 совпадают и ца выходе логического элемента И-НЕ 53 формируется в каждом полу- периоде напряжения сигнал "1", а на выходе логкческог элемента И-НЕ 54 - сигнал 0, Указанные сигналы пос туцают на входы КБ-три герц 55. Выходной сигнал одноименных знаковиндикатора 12 ранен "1", а инверсныйему сиг нал разноименных знаков равенЬ , КВ-.триггер 28 запоминает команду "Ниже", поступившую по цепи 25,и в цачальцом положенки электромеханического привода 7 Формирует на прямом выходе сигнал "0", а на инверсномвыходе - сигнал "1". Выходные сигналы КБ-триггера 28 и индикатора 12поступают на входы логических элементов И 26, 27, и в начальном положении электромеханического привода 7сигналы на их выходах равны 0 , асигналы на выхода. логического элемента ИЛИ-НЕ 30, на. входы которогоподаются входные сигналы логическихэлементов И 26, 27- равно "1" (интервал времени 0 - .), Сигнал навыходе логического элемента НЕ 31,на вход которого подается выходнойсигнал элемента ИЛИ-НЕ 30, равен "0"(интервал времени 0 - г.). Выходнойсигнал логического элемента ИЛИ-НЕ29, на входы которо.го подаются сигна-лы с выходов 18 и 19 индикатора 10,формируется в каждый переход питающего напряжения через нулевое значение, и его передний и задний фронтысдвинуты относительно данного момента на время выключения двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2, Прикоммутации последних 1 К-триггер 32,на установочные входы которого подаются сигналы с выходов логическихэлементов ИЛИ-НЕ 30 и НЕ 31, а насчетный вход - сигнал с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29, обеспечивает запуск формирователя 14 управляющих импульсов и запирание Формирователя 15 управляющих импульсов(интервал времени 0 - :.),Рассмотрим процесс переключенияответвлений обмотки 8 грансформаторана повышение напряжения нагрузки.Пусть в момент времени с, по управляющей цепи 24 "Выше" поступает команда Выше, При этом К 8-триггер28 переключается и Формирует на прямом выходе сигнал "1", а на инверсном выходе - сигнал 0, вследствиечего сигналы ца выходах логическихэлементов И 26, НЕ 31 равны1", ана выходах логических элементов И 27,ИИ-НЕ 30 равны "О", Так как сигналылогических элементов ИИ 1-НЕ 30 кНЕ 31 поступают на установочные вхо 1 188972ды 1 К-триггера 32 выбора ключей, оц переключается цо первому счетному импульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 перед переходом напряжения сети через нулевое значение, запирая формирователь 14 управляющих импульсов и отпирая формирователь 15 управляющих импульсов (момент времени С ). В процессе коммутации 10 двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2 величина циркулирующего тока в положении мост" (при проводящем состоянии двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2) ограничивается . 15 сопротивлениями реактора 9 и частью обмотки 8. По окончании коммутации двунаправленный ключ 1 запирается и ток обмотки 8 проходит через двунаправленный тиристорный ключ 2, 20 соединенный подвижным контактом 6 с вторым выводом обмотки 8. Напряже- ние на нагрузке повышается пропорционально уменьшению числа витков между первыми двумя выводами обмот ки 8.Команда Выше в момент времени поступает также в схему управления электромеханическим приводом 7, однако ввиду его большой инерции 30 перемещение подвижного контакта 5 начинается значительно позже переключения двунаправленных тиристорных ключей 1 и 2 (момецт временифиг.2). В моментэлектромеханичес 35 кий привод 7 переходит в новое фиксированное положение и обесточенный подвижный контакт 5 соединяет вывод 3 с третьим выводом обмотки 8. При этом двунаправленный тиристорный 40 ключ 1 включается в ответвление повышенного напряжения, а двунаправленный тиристорный ключ 2 - в ответвление пониженного напряжения сети, в связи с чем фазы коммутирующего напряжения 45 Б и напряжения сети Ус (интервал времени ,-8) сдвигаются на 180 Сдвигаются по Фазе на 180 и сигналы с выходов 20, 21 индикатора 11 относительно сигналов с выходов 18, 19 индикатора 10 (интервал времени50 С ), в связи с чем выходные сигналы элементов И-НЕ 53, 54 индикатора 12 равны соответственно "0" и "1", а сигналы с выходов 22, 23 переключают- ся на противоположные, Эти сигналы, поступая на входы логических элементов И 26, 27, переключают их в состояние "0". Следовательно выходной сигнал логического элемецта ИЛИ-НЕ 30 принимает значение "1" (момент времени ,), а логического элемента НЕ 31- зцачецие "0", Переключение 1 К-триггера 32 происходит по первому счетному импульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 перед переходом напряжения сети через нулевое значение (момецт времени), при этом управляющие импульсы снимаются с двунаправленного тиристорцого ключа 2 и подаются на двунаправленный тиристорцый ключ 1. В процессе коммутации двунаправленный тиристорный ключ 2 запирается, а двунаправленный ключ отпирается, соединяя подвижный контакт 5 электромеханического привода 7 с третьим выводом обмотки 8. Напряжение на нагрузке повышается пропорционально уменьшению числа витков обмотки 8, а обесточенный подвижный контакт 6 подготавливается к дальнейшему перемещению, Если команда Вишен продолжает действовать, то выполняется дальнейшее перемещение электромеханическим приводом 7 его обесточенного подвижного контакта и соответствующее переключение двунаправленных ключей 1 и 2 при Фиксированном положении избирателя. При снятии команды Выше электромеханический привод 7 останавливается в фиксированном положении.Рассмотрим процесс переключения выводов обмотки 8 на понижение напряжения нагрузки. В исходном положе- нии подвижный контакт 5 соединен с третьим выводом обмотки 8, двунаправленный ключ 1 отперт, а двунаправленный тиристорный ключ 2 заперт. Пусть в момент времени 1по управляющей цепи 25 поступает команда "Ниже", КЯ-триггер 28 блока 13 переключается и Формирует на прямом выходе сигнал 0, а на инверсном выходе - сигналц ц1 , которые поступают на вторые входы логических элементов И 26, 27 соответственно. На первые входы логических элементов И 26, 27 поступают сигналы "0" и "1" соответственно с выходов 22 и 23 индикатора 12 совпадения знаков коммутирующего и сетевого напряжений (интервал времени -Т ). При этом выходные сигналы логических элементов И 26, 27 равны "0" и "1" соответственно, логического элемента ИЛИ-НЕ 30 - "0", логического элемента НЕ 31 - "1" (момент времениС), Так как последние два сигналаподаются на установочные входы 1 Ктриггера 32 выбора ключей, он переключается перед первым переходом через нулевое значение напряжения сетипо синхроимпульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 (момент времени С,). При этом запирается формирователь 14 и запускается формирователь 15 (момент времени с,). Поокончании коммутации двунаправленныйтиристорный ключ 1 запирается и разрывает ток через подвижный контакт5, а двунаправленный тиристорный ключ 152 отпирается, соединяя подвижный контакт 6 с вторым выводом обмотки 8трансформатора. Напряжение на нагрузке понижается пропорционально увеличению числа витков на величину одной 20ступени обмотки 8. Команда "Ниже" вмомент времени С., поступает такжев схему управления электромеханическим приводом 7 избирателя, которыйначинает перемещать обесточенный подвижный контакт 5 в первое положение,В момент времени С электромеханический привод 7 возвращается в начальноефйксированное положение, при этомтиристорный ключ 1 включается в ответвление пониженного напряжения атиристорный ключ 2 - в ответвлениеповьппенного напряжения. В этом положении избирателя сигналы коммутирующего напряжения и напряжения сети совпадают по фазе, выходные сигналы 59, 60 и 63, 64 индикаторов 11 и 12 (фиг.2) принимают начальные значения выходные сигналы логических элементов И 26, 27 равны "О", выходной сигнал логического элемента ИЛИ-НЕ 30 - "1", логического элемента НЕ 31 - "О". 1 К - триггер 32 выбора ключей переключается перед первым переходом через нулевое значение напряжения сети по синхроимпульсу с выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 29 (момент времени с). При этом запирается формирователь 15 управляющих импульсов двунаправленного тиристорного ключа 2 и запускается Формирователь 14 (момент времени Т). По окончании коммутации двунаправленный тиристорный ключ 2 запирается, двунаправленный.тиристорный ключ 1 соединяет подвижный контакт 5 с первым выводом обмотки 8. Напряжение на нагрузке понижается пропорционально увеличению числа витков на величину ступени обмотки 8 трансформатора.Общий диапазон регулирования напряжения задается числом выводов обмотки трансформатора 8, а точность регулирования - величиной напряжения одной ступени.,у ю Фиг Техред М.Моргентал.Корректор С,Ше едактор И.Рыбченк 665 Т Заказ 5 с л.Проектна роизводственно-полиграфическое предприятие г ВНКП 1 И Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва,Ж, Раушска