Устройство для регулирования мощности переменного тока

Устройство для регулирования мощности переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные -датчик мгновенного значения тока, разделительный трансформатор, выпрямитель , формирователь среднего Г значения Сигнала, сумматор, блок формирования закона регулирования, блок управления тиристорами и блок тиристоров и, кроме того, п последовательно соединенных делителей напряжения , состоящих из последовательно соединенных резистора и ключевого элемента, при этом вход первого де- . лителя подключен к выходу формирователя среднего значения, выходы каж- . дого из делителей подключены к другим;, входам сумматора, а управляющие входы ключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенньй к второму входу Рпока формиро .вания закона регулирования, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности регулирования мощности в широком диапазоне ее изменения , в устройство введен датчик мгновенного значения напряжения, вход которого подключен к клеммам сопротивления нагрузки, а выход через разделительный трансформатор - к 1:;прямителю. эо 1 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (i%SU(ii) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ - (21) 3344581/24-07 (22) 12. 10.81 (46) 15.08.84. Бюл. Ф 30 (72) Д.Я. Ровенский и Б.И. Синчук (71) Государственный ордена Октябрьс. кой Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (53) 621.316.728(088.8) (56) 1. Певзнер В.В. Прецизионные регуляторы температуры. М., "Энергия"

1973, с. 62.

2. Элентух В.С. и др. Система автоматического регулирования мощности. Электротермия. Вып. 81. М., "Энергия", 1970.

3. Авторское свидетельство СССР

11 792226, кл. С 05 F 1/44, 18.04.78 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные

-датчик мгновенного значения тока, разделительный трансформатор, выпрямитель, формирователь среднего

З1У) G 05 F 1/66; Н 02 P 13/30 значения сигнала, сумматор, блок формирования закона регулирования, блок управления тиристорами и блок тиристоров и, кроме того, последовательно соединенных делителей напряжения, состоящих из последовательно соединенных резистора и ключевого элемента, при этом вход первого делителя подключен к выходу формирователя среднего значения, выходы каждого из делителей подключены к другим . входам сумматора, а управляющие входы ключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенный к второму входу блока формиро.вания закона регулирования, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности регулирования мощности в широком диапазоне ее изменения, в устройство введен датчик . мгновенного значения напряжения, вход которого подключен к клеммам сопротивления нагрузки, а выход через разделительный трансформатор — к

1 прямителю.

1108419

25 (О - т) (- а} щ.

Изобретение относится к области управления тепловым режимом электро" термических установок и может быть использовано, в частности, для управления нагревом различных зон 5 в многоэонных установках кристалли" эации, в кубах ректификационных колонн и др.

Известны устройства для регулирования мощности с тиристорными исполнительными системами, состоящие иэ датчиков мгновенного значения тока и напряжения, перемножающих уст ройств, основанньж на эффекте Холла, времяимпульсных преобразователях и 15 т.д., интегрирующих устройств, а так. же последовательно включенных блоков формирования закона регулирования, управления тиристорами и тиристоров С1 3. 20

Главным недостатком устройств этого класса является необходимость перемножающего устройства, работающего в широком диапазоне амплитуд и частот сигналов. Действительно, сигналы, получаемые от датчиков мгновенного значения тока и напряжения, имеют импульсную форму, они насыщены высшими гармониками, а при перемножении для получения необхо- ЗО димой точности надо учитывать истинную форму импульсов. На практике в этом случае, с одной стороны, не удается избежать большой сложности устройства, а с другой — получить приемлемую точность.

Известны также устройства для регулирования мощности, состоящие из датчиков мгновенных значений тока и напряжения, двух встречно 4О включенных термометрических элемен тов, а также последовательно включенных блоков формирования закона регулирования, управления тиристорами и тиристоров. К нагревателям 45 термических элементов подводятся сигналы, пропорциональные полусумме и полуразности сигналов от датчиков мгновенных значений тока и напряжения Е23. Термобатареи производят квадрирование и усреднение, в результате чего на выходе обра/ эуется сигнал где 0 — сигнал, пропорциональный напряжению на нагрузке;

2 ( — сигнал, пропорциональный, силе тока в нагрузке; . — размерный множитель;

Uq — усредненное значение произведения силы тока и напряжения.

Недостатками этого устройства являются низкая точность (погрешность около 5X), связанная в основном с зависимостью выходного сигнала от температуры холодного спая термопары (т.е. от температуры окружающей среды), узкий диапазон измеряемых и регулируемых величин, необходимость усиления сигналов на уровне нескольких микровольт, что всегда связано с усложнением схем и ростом влияния шумов.

Наиболее близким по техн"ческой сущности к предложенному является устройство для регулирования мощности переменного тока, содержащее песледовательно соединенные датчики

1 мгновенного значения тока, разделительный трансформатор, формирователь среднего значения сигнала, сумматор, блок управления тиристорами и блок тиристоров, кроме того, -e. последовательно соединенных делителей напряжения, состоящих из последо вательно соединенных резистора и ключевого элемента, при этом вход первого делителя подключен к выходу формирователя среднего значения, выходы каждого из делителей подключены к другим входам сумматора, а управляющие входы ключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенный к второму входу блока формирования закона pery лирования СЗ, Известное устройство при использовании его для регулирования мощности отличается низкой точностью, поскольку вариация сопротивления прямо входит в ошибку. Действительно, из р 3) .hq, где — мощность выделяемая на нагрузке, 3q. — действующее значение тока; Я» — сопротивление нагрузки, следует, что нри Д =COnst аР йи 7

Р Рн где аР— нестабильность мощности, — нестабильность сопротивления нагрузки.

На практике даже при принятии ряда мер по стабилизации величины сопро1108419 тивления нагрузки не удается получить медленную вариацию сопротивления менее 5-10 за время технологического процесса, что и определяет такую же статическую ошибку ста. билизации мощности.

Цель изобретения — увеличение точности регулирования мощности в широком диапазоне ее изменения.

Поставленная цель достигается 10 тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные датчик мгновенного значения тока, разделительный трансформатор, выпрямитель, формирователь среднего значения сиг.- 15 нала, сумматор. блок формирования закона регулирования, блок управления тиристорами и блок тиристоров и, кроме того,Впоследовательно соединенных делителей напряжения, состоя- 20 .щих из последовательно соединенных резистора и ключевого элемента, при этом вход первого делителя подключен к выходу формирователя среднего значения, выходы каждого из делителей 25 подключены к другим входам сумматора, а управляющие входы ключевого элемента соединены с выходом выпрямителя, и задатчик, подключенный к второму входу блока формирования 30 закона регулирования, введен датчик мгновенного значения напряжения, вход которого подключен к клеммам сопротивления нагрузки, а выход через трансформатор — к выпрямителю. 35

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит датчики мгновенного значения тока 1 и напряже40 ния 2, соединенные с разделительным трансформатором 3, выход разделительного трансформатора связан с выпрямителем 4 среднего значения 5, к последнему подключены делители на45 пряжения 6; выходы их ключевых элементов через сглаживающие ЙС-цепи подключены к входам сумматора 7, а выход его вычитается из сигнала задатчика 8 и поступает на блок форми рования закона регулирования 9, пос50 ледовательно соединенный с блоком управления тиристорами 10, выходы последнего управляют тиристорами 11< дозирующими электрическую мощность на нагрузке 1 2.

Устройство работает следующим образом..

Сигнал, пропорциональный току, от датчика мгновенного значения тока

1 и сигнал, пропорциональный напряжению, от датчика мгновенного значения напряжения 2 суммируются и образуют на выходе разделительного трансформатора 3 и далее после выпрямителя 4 и формирователя среднего значения сигнала 5 сигнал управлеЯ-a(P k,j Рн, где Д вЂ” среднее значение тока в нагрузке;

° 1н — сопротивление нагрузки; о,Р— постоянные размерные коэффициенты.

Сигнал после преобразования на нелинейных делителях напряжения

6 и суммирования на сумматоре 7 преобразуется в сигнал, пропорциональный среднеквадратическому значению сигнала управления

Ъ=О А "о ц 1 н где д — среднеквадратическое (эффективное, действующее) значение тока; — среднеквадратическое значение сигнала управления Я

Этот сигнал сравнивается с заданием, устанавливаемым задатчиком 8 (в качестве задатчика может быть использовано программное устройство или каскадный регулятор, например, температуры), преобразуется формирователем закона регулирования 9 и блоком управления тиристорами 10 в после довательность импульсов, включающих силовые тиристоры 11, в результате чего в нагрузке 12 возникает электрический ток. Система стремится поддержать значение 6 на уровне задания.

При изменении сопротивления нагрузки Кн на величину ь1 установившееся среднеквадратическое значение тока 3> таково, что нестабильность среднеквадратического сигнала управления aSq = О, т.е. выполняется условие ь — нестабильность среднеквадратического значения тока.

При.этом относительное изменение мощности равно р

" Ф о™ М) где на110Ж, тогда ошибка по мощности равна дР, Р + О, 2Х.

Коэффициент стабилизации достаточно велик, он равен примерно 45.

Прн изменении пнтаннцего напряжения на «+15X ошибка по мощности не превосходит +0,2Х.

К-aoiil а ) Пусть в процессе работы произошло изменение сопротивления нагрузки

Заказ 5863/33 Тираж 842

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4

Составитель Ю. Андреев

Редактор О. Колесникова Техред T,Ìàòî÷êà Корректор М. Демчик