Стабилизатор постоянного тока

Стабилизатор постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий силовой регулятор, соединенный через датчик тока с клеммами для подключения нагрузки,управляющий вход силового регулятора подключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного сигнала и выходом датчика тока, который выполнен на базе генератора возбуждения, демодулятора и магнитомодуляционного узла, включающего магнитную систему с обмотками первичной, компенсационной и возбуждения, при этом первичная обмотка подключена к входным зажимам датчика тока, отличающийся тем, что, с.целью повышения точности, в него введены дифференциальньш усилитель, регулятор постоянного тока, конденсатор,первьй и второй резисторы, а магнитная система магнитомодуляционного узла выполнена на основе рабочего магнитопровода и магнитного экрана, внутри которого помещен рабочий магнитопровод с намотанной на нем обмоткой возбуждения, при этом компенсационная и первичная обмотки намотаны поверх магнитного экрана, генератор возбуждения выполнен в виде транзисторного инвертора напряжения , первьй выходной зажим i которого соединен с его вторым выходньм зажимом через последовательно включенные конденсатор, обмотку возбуждения , первый и второй резисторы, демодулятор вьтолнен на основе двух однополупериодньк пиковых детекторов, входы которых подключены соответственно к первому и второму резисторам, а выходы - к соответствующим входам дифференциального усилителя, выход 00 последнего соединен с управляющим , входом регулятора постоянного тока, выходные выводы которого - один не30 посредственно, а другой через комО5 к пенсационную обмотку подключены к выходным зажимам датчика тока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) ((!) (51)4 G 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2!) 3721755/24-07 (22) 06.04.84 (46) 23.09.85. Бюя. № 35 (72) В.В. Калиниченко . (71) Объединенный институт ядерных исследований (53) 62 1.3 16. 722. 1{088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 73143 1, кл. G 05 F 1/56, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 9 13353, кл. G 05 F 1/56, 1980. (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО

ТОКА, содержащий силовой регулятор, соединенный через датчик тока с клеммами для подключения нагрузки, управляющий вход силового регулятора под— ключен к выходу измерительно-усилительного блока, входы которого соединены соответственно с источником опорного сигнала и выходом датчика тока который выполнен на базе re— нератора возбуждения, демодулятора и магнитомодуляционного узла, включающего магнитную систему с обмотками первичной, компенсационной и возбуждения, при этом первичная обмотка подключена к входным зажимам датчика тока, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с.целью повышения точности, в него введены дифференциальный усилитель, регулятор постоянного тока, конденсатор,первый и второй резисторы, а магнитная система магнитомодуляционного узла выполнена на основе рабочего магнитопровода и магнитного экрана, внутри которого помещен рабочий магнитопровод с намотанной на нем обмоткой возбуждения, при этом компенсационная и первичная обмотки намотаны поверх магнитного экрана, генератор возбуждения выполнен в виде транзисторного инвертора напряжения, первый выходной зажим которого соединен с его вторым выходным зажимом через последовательно включенные конденсатор, обмотку возбуждения, первый и второй резисторы, демодулятор выполнен на основе двух однополупериодных пиковых детекторов, входы которых подключены соответст- венно к первому и второму резисторам, а выходы — к соответствующим входам дифференциального усилителя, выход последнего соединен с управляющим, входом регулятора постоянного тока, выходные выводы которого — один непосредственно, а другой через компенсационную обмотку подключены к выходным зажимам датчика тока.

1180862

Изобретение относится к электротехнике в частности к стабилизиро1 ванным источникам тока.

Целью изобретения является повышение статической точности стабилиэа- > тора °

На чертеже представлена блок-схема стабилизатора тока.

Стабилизатор тока содержит силовой регулятор 1, измерительно-усили- 1О тельный блок 2, источник 3 опорного сигнала, датчик 4 тока, нагрузку 5. В состав датчика 4 тока входит. магнитомодуляционный узел, включающий магнитный экран 6, внутри которого помещен рабочий магнитопровод 7 с обмоткой 8 возбуждения, намотанный на магнитопровод 7, поверх магнитного экрана 6 размещены компенсационная 9 и первичная 10 обмотки. Генератор 11 возбуждения выполнен в виде транзисторного янвертора напряжения, к выходу которого подключены последовательно соединенные конденсатор 12, обмотка 8 возбуждения, первый 13 и второй

14 резисторы;

Демодулятор выполнен на основе двух однополупериодных пиковых детекторов 15 и 16, их входы подключены соответственно к первому 13 и второму 14 резисторам, а выходы — к вхо30 дам дифференциального усилителя 17.

Регулятор 18 постоянного тока подключен управляющим входом к выходу дифференциального усилителя 17.

Выходные выводы регулятора 18 посто- З янного тока один непосредственно, а другой через компенсационную обмотку 9 подключены к выходным зажимам датчика 4 тока.

Управляющий вход силового регулятора 1 подключен к выходу измерительно-усилительного блока 2, входы которого соединены соответственно с выходом источника 3 опорного сигнала и выходом датчика 4 тока. При исяользо-45 ванин в качестве источника 3 опорного сигнала источника эталснного тока в юлоке 2 сравниваются однородные величины: эталонный ток и ток компенсации, протекающий через компенсационную обмотку 9, В случае использования в качестве источника 3 опорного сигнала источника опорного напряжения в блоке 2 осуществляется преобразование тока компенсации в пропорциональ — 55 ное ему напряжение, которое затем сравнивается с опорным напряжением источника 3.

Стабилизатор работает следующим образом.

В качестве источника 3 опорного сигнала используем источник эталонного тока, который вырабатывает высокостабильный ток величиной 3 э .Этот эт ток поступает на один из входов измерительно-усилительного блока 2, на другой вход этого блока поступает ток компенсации 3<, вырабатываемый регулятором 18 постоянного тока. Заметим, что величина тока 3 зависит от величины тока нагрузки 3» протекающего через первичную обмотку 10.

При неравенстве токов ) и 3< ът на выходе измерительно-усилительного блока 2 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход силового регулятора 1.Под действием этого сигнала ток нагрузки изменяется до тех пор, пока величина разбаланса токов) и j не уменьэт шается до пренебрежимо малого значения, равного величине действующего рассогласования замкнутого контура стабилизация.

Ток нагрузки J, протекая по первичной обмотке 10 с числом витков

g<, создает в магнитном экране 6 и магнитопроводе 7 намагничивающую силу (н.с.), равную 3„ %,. Ток компенсации ч протекая по компенсационной обмотке 9 с числом витков Ъ„,создает в тех же элементах 6 и 7 н.с. 3 Wk, причем направление н.с. 3 % противоположно направлению н.с. 1 Vl . Б этих условиях при равенстве 3„ =

= 3< W< магнитный экран 6 и магнитопровод 7 не подвергается подмагничиванию полем постоянного тока (т.е.

"4 1

K обмотке 8 возбуждения с выхода транзисторного инвертора 11 напряжение поступает переменное напряжение возбуждения прямоугольной формы.При отсутствии подмагничивания магнитопровода 7 полем постоянного тока индуктивность обмотки 8 возбуждения велика, и в цепи возбуждения протекает небольшой ток возбуждения (ве-. личина напряжения выбирается из условия, чтобы амплитуда индукции в магнитных элементах была несколько меньше индукции насьш ения) . В этом режиме ввиду малости тока возбуждения падение напряжение на конденсаторе 12 мало, и он практически не оказывает влияния на работу уст3 1180 ройства. Кроме того, вследствие симметрии кривой намагничивания, положительные и отрицательные полуволны (импульсы) тока возбуждения имеют одинаковую форму и равны по амплитуде °

Падение напряжений на резисторах

13 и 14, обусловленные протеканием тока возбуждения, детектируются однополупериодными пиковыми детекторами 15 и 16. Постоянные напряжения на выходах детекторов 15 и

16 имеют одинаковую полярность, при этом важно подчеркнуть, что благодаря специфическому включению резисторов 13 и 14 и связям их со входами детекторов 15 и 16, каждый из детекторов 1.5 и 16 детектирует свою" полуволну тока возбуждения, например детектор 15 — положительную, а детектор 16 — отрицательную.

Для режима 3 й, -3> й/ = 0 напряжение на выкодах детектора 15 и 16 равны, следовательно, их разность,, выделяемая дифференциальным усилите.лем 17, равна нулю.

При появлении разбаланса ампервитков 3> 5, иЗ„Ф ()н%, — 3„%/

=63W$0) элементы 6 и 7 подмагничиваются полем постоянного тока приЭ

30 чем направление подмагничивания зависит от знака разбаланса. Н.с.) ф ю 1 создаваемая током возбуждения, знакопеременна, поэтому в один из полупериодов возбуждения н.с. 1 VI и 63 N совпадают по направлению, а в другой — направлены навстречу друг другу (здесь дв и \М В вЂ” соответственно амплитуда тока возбуждения и число витков обмотки 8 возбуждения).

При согласном направлении указан—

40 ных н.с. элементы 6 и 7 насыщаются, индуктивность обмотки 8 уменьшается во много раз, что приводит к резкому увеличению амплитуды импульса тока возбуждения в этот полупериод (обозначим амплитуду этого импульса тока 3 „). Для другого полупериода возбуждения указанные н.с. направлены навстречу друг другу и компенсируются, амплитуда импульса тока возбуждения в этот полупериод зависит от величины 6 J Ф

35/В .

Соответственно напряжения на выходах пиковых детекторов 15 и 16 будут различны по величине: напряжение на выходе одного из них будет

862 4 пропорционально 3 цц, на выходе другого — д ц„ . Разность этих напряжений, выделяемая дифференциальным усилителем 17, воздействует на управляющий вход регулятора 18 постоянного тока, вследствие этого воздействия ток изменяется до тех пор, пока разбаланс ампервитков g J W не уменьшается до пренебрежимо малого значения, равного величине, действующего рассогласования замкнутой следящей системы.

Таким образом, в стационарном режиме работы стабилизатора следящая система поддерживает с высокой точностью баланс ампервитков

Кроме того, контур стабилизации обеспечивает с высокой точностью баланс токов к зт

Эти два соотношения описывают статическое состояние стабилизатора, откуда этан W, Для надежной работы стабилизатора во всем диапазоне стабилизируемых токов необходимо обеспечить выполнение условия

5 „Фв нщх )

"де1„— максимальный стабилизируеЧ аях мый ток.

Включение конденсатора 12 в цепь тока возбуждения позволяет увеличить амплитуду тока возбуждения Вн без увеличения амплитуды выходного напряжения инвертора 11 за счет сложения напряжений: выходного напряжения инвертора 11 и напряжения на конденсаторе 12. При большом разбалансе Ь3Ф конденсатор 12 заряжается до амплитудного значения выходноI

ro напряжения инвертора 11. Сложение упомянутых напряжений наиболее эффективно происходит при использовании в качестве генератора возбуждения именно транзисторного инвертора напряжения, так как вследствие

1180862

Составитель С, Чернышева

Редактор Г. Волкова Техред Л.Микеш . КорректорЕ. Сирохман

Заказ 5923/46 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключевого характера работы инвертора конденсатор 12 после заряда

"отсекается" от остальной схемы н в паузе между импульсами тока возбуждения не разряжается на какиелибо параллельные цепи. Кроме того, с помощью конденсатора 12 "обостряются" импульсы тока возбуждения,что позволяет существенно уменьшить действующее значение тока возбуждения при сохранении требуемого амплитудного значения этого тока.

Магнитный экран 6 в значительной степени увеличивает индуктивность компенсационной обмотки 9, что обеспечивает существенное ослабление в выходном токе датчика 4 переменных составляющих, трансформи-: руемых из обмотки 8 возбуждения..

Кроме того, через магнитный экран 6 осуществляется прямая магнитная связь между первичной 10 и компенсационной 9 обмотками. Поэтому при относительно небольшом суммарном активном сопротивлении R> в цепи обмотки 9 компенсации происходит трансформация (практически без искажений) переменной составляющей тока нагрузки на вход измерительно,усилительного блока 2, что обеспечивает высокие динамические показатели стабилизатора (R > = R „+ g 8 + gs, где

1»- активное сопротивление обмотки 9, RB„ — входное сопротивление блока 2,5 — выходное сопротивление еьix регулятора 18 постоянного тока).

1р Таким образом, в магнитомодуляционном узле реализуется дифферен,циальный режим работы преобразователя разбаланса ампервитков в управляющий сигнал. Существенным отличием предложенного стализатора является использование одного магнитопровода (при сохранении дифференциального режима работы) для осуществления преобразования разбаланса ампервитков в управляющий сигнал.

Так как высокая степень идентичности параметров магнитопровода при намагничивании его в одном и другом направлениях технологически обес25 йЕчивается, то в предложенном ста° билизаторе достигается существенное

I снижение дрейфа нуля датчика тока, что гарантирует повышение его статиI ческой точности.