Регулятор напряжения

Регулятор напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O II ИСАЙ-М:

ИЗОБРЕТЕН И в --4775l3

Союз Советских

Социвлистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.12,72 (21) 1856663/241) М, Кл. Н 02р 13/06

Н 02m 3/36

G 051 1/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.07.75. Бюллетень №

Il,àòà опубликования описания 02.11.76

Государственный камитет

Саввта Министрав СССР аа делам изабретении и аткрытий

3) УДК 621.316.722 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Л, Коротецкий, Е. П. Фомичев, Е. И, Окунцов и С. А. Райшенок

Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Рижский опытный завод «Латвэнерго» (71) Заявители (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к автоматическим устройствам для регулирования напряжения в электрических сетях при помощи силовых трансформаторов, батарей статических конденсаторов, синхронных компенсаторов и т. п.

Известны регуляторы напряжения, содержащие трансформатор, выпрямитель входного напряжения, датчик отклонения напряжения, усилитель, фазочувствительный элемент, логическую схему и органы выдержки времени.

Однако в таких регуляторах из-за наличия двух усилителей с модуляторами, имеющих различный температурный дрейф параметров и раздельно реагирующих на повышение и понижение напряжения, трудно обеспечить высокую стабильность зоны нечувствительности в широком диапазоне температур. Кроме того, уставка срабатывания зависит от формы кривой входного напряжения, так как из-за наличия LС-фильтра на входе регулятор реагирует на среднее, а не на действующее значение напряжения. Коэффициент возврата известных регуляторов ограничен конечной величиной до коэффициента усиления усилителей.

Для повышения стабильности зоны нечувствительности, уменьшения влияния несинусоидальности входного напряжения и упрощения конструкции в предлагаемом регуляторе трансформатор выполнен со средней точкой, несимметричной относительно начала и конца

2 вторичной обмотки, а выход выпрямителя входного напряжения подключен к интегрирующей RC-цепочке, разрядный резистор которой включен на вход датчика отклонения напряжения, соединенного с усилителем переменного тока.

К выходу усилителя переменного тока подключен ждущий мультивибратор, выход когорого соединен с фазочувствительным элемен1р том, что позволяет повысить коэффициент возврата регулятора.

На фиг. 1 изображена структурная схема описываемого регулятора; на фиг. 2 — его принципиальная схема; на фиг. 3 — кривые

15 напряжений в различных точках схемы.

Элемент 1 встречного регулирования представляет собой трансформатор тока Тр с разомкнутой вторичной обмоткой с ответвлениями для изменения уставки токовой компенса20 ции. Сумматор 2 предназначен для геометрического сложения величины входного напряжения и добавки напряжения от элемента встречного регулирования и выполнен на трансформаторе Тр2, первичная обмотка кото25 рого включена встречно или согласно со вторичной обмоткой трансформатора Тр в зависимости от принятого закона регулирования, а средняя точка несимметрична относительно начала и конца вторичной обмотки. Диодный зо выпрямитель 3 входного напряжения собра!t

477513

3 по нулевой схеме и содержит диоды Д> и Д2 и резистор RI для регулирования ширины зоны нечувствительности. Интегрирующая цепочка 4 выполнена на резисторе Rz и конденсаторе С1 с разрядным резистором R3. Датчик

5 отклонения напряжения представляет собой измерительный мост, в одно плечо которого включена цепочка термокомпецсированных стабилитронов Дз, в другое — регулируемый резистор R> для задания уставок напряжения срабатывания, а в диагональ — диоды Д4 и

Д5 с резистором R4.

Усилитель 6 переменного тока выполнен на транзисторах Т1 и Т по каскадной схеме для увеличения коэффициента усиления. Ждущий мультивибратор 7 собран на транзисторах Тз и Т4. Фазочувствительный элемент 8 выполнен на транзисторе Т5 с цепочкой управления: диод Д6 — резистор Ra — конденсатор С вЂ” резистор Rq и предназначен для разделения на каналы, дающие команду на повышение («Выше») и понижение («Ниже») напряжения.

Преобразователь 9 канала «Ниже» содержит диод Д7 и конденсатор С>. Реле 10 времени канала «Ниже» выполнено на транзисторах

Tg и т;, резисторах Re и Rz, конденсаторе с4 и тиратроне Л1 с исполнительным реле Рь

Преобразователь 11 канала «Выше» содержит диод gI8 и конденсатор С5. Логический элемент «НЕ» 12 выполнен на транзисторах Та и

Тц. Реле 13 времени канала «Выше» содержит транзистор Т9, резисторы Rs — Rlo, тиратрон Л и исполнительное реле Р2.

Регулятор работает следующим образом.

Снимаемое с несимметричной вторичной обмотки трансформатора Тр2 напряжение выпрямляется диодным выпрямителем Д1Д . Амплитуды напряжений двух полупериодов отличаютея по величине (U,, У„на фиг. З,а) так, что большее из них служит для получения команды «Выше» (U, ), а меньшее — команды «Ниже» (U„).

Выпрямленное напряжение поступает на интегрирующую цепочку R>CI с разрядным резистором R .

Соотношение постоянных времени заряда и разряда конденсатора CI выбрано так (т )тр )T, где T-период основной гармоники), чтобы влияние несинусоидальности входного напряжения в достаточно широком диапазоне изменения формы кривой было минимальным. Форма кривой напряжения на конденсаторе С1 показана на фиг. З,б, где U напряжение на конденсаторе С1 в момент прохождения полуволны U,, à U„, — в момент прохождения полуволны U„.

Разность ЛУ,. между максимальными значениями напряжений определяет ширину зоны нечувствительности, Пульсирующее напряжение конденсатора

С поступает на вход датчика отклонения напряжения, где оно на р — n-переходе диода Д4 сравнивается с заданным напряжением Uo, снимаемым с цепочки стабилитронов Дз.

60 б5

Если амплитуда напряжения на конденсаторе С1 меньше постоянного напряжения Ь на стабилитронах Дз, р — n-переход диода Д4 смещается в обратном направлении и по резистору R4 протекает постоянный по величине ток. При превышении амплитудным значением напряжения конденсатора величины напряжения на стабилитронах, р — n-переход диода Д4 смещается в прямом направлении и по резистору R4 протекает импульс тока. При помощи диода Д5 осуществляется температурная компенсация падения напряжения на диоде Д4.

Если входное напряжение находится в зоне нечувствительности, диод Д4 кратковременно пробивается в момент прохождения полуволны U,, и не пробивается в момент прохождения полуволны U „, (см. фиг. З,б) . Импульс напряжения, выделяемый на резисторе

R4, через разделительный конденсатор Сг поступает на вход усилителя переменного тока, усиливается транзисторами Т1 и Т2 и через конденсатор С7 подается на базу транзистора

Тз ждущего мультивибратора. Ждущий мультивибратор, выполненный на транзисторах Тз и Т4, осуществляя функцию порогового элемента, одновременно служит для расширения импульсов напряжения до ширины, достаточной для их преобразования в напряжение постоянного уровня.

На фиг. З,в Uq, — импульс напряжения на сопротивлении R4.,на фиг. З,г U „импульс напряжения на выходе усилителя, а

U„— порог срабатывания ждущего мультивибратора; на фиг. З,д U„, — выходное напряжение мультивибратора.

Таким образом, при входном напряжении, находящемся в зоне нечувствительности, на входе ждущего мультивибратора имеется один импульс напряжения за период. Если входное напряжение превысит уровень, заданный уставкой «Ниже» регулятора, то напряжение

У„на конденсаторе становится больше напряжения Uo, заданного стабилитронами Дз, и на резисторе R4 появляется второй импульс напряжения, который также усиливается усилителем переменного тока и вызывает срабатывание ждущего мультивибратора. Если же входное напряжение станет меньше уровня, задаваемого уставкой «Выше» регулятора, то напряжение У„также становится меньше напряжения U< и на сопротивлении R4 импульсы напряжения исчезают, что приводит к исчезновению импульсов напряжения ждущего мультивибратора.

Таким образом, если входное напряжение находится в зоне нечувствительности, то на выходе ждущего мультивибратора имеется один импульс напряжения за период, если выше верхней границы зоны, то имеются два импульса, если ниже нижней границы импульсы напряжения отсутствуют.

Для управления органами выдержки времени используется фазовое разделение импульсов напряжения. К выходу ждущего муль477513

5 тивибратора подключен фазочувствительный элемент на транзисторе Ть, управляемый выпрямленным входным напряжением. При наличии на выходе ждущего мультивибратора одного импульса напряжения U„, момент прохождения которого совпадает с прохождением полуволны U,, на базу транзистора Т5 по цепочке: диод Д6 — резистор 74 — конденсатор С2 — резистор R6 подается положительное напряжение, транзистор открывается и шунтирует вход преобразователя Д Сз.

В момент прохождения импульса напряжения от полуволны с7„транзистор Т5 закрывается и на вход преобразователя Д>СЗ поступает импульс напряжения.

Преобразователи Д Сз и Д8С5 предназначены для преобразования серии импульсов в напряжение постоянного уровня.

Усиление по току осуществляется эмиттерными повторителями Т6 и TII. Все последующие элементы схемы работают в переключательном режиме.

При входном напряжении, превышающем уставку «Ниже» регулятора, положительное напряжение, снимаемое с эмиттерного резистора Т6, поступает на базу транзистора Т реле времени канала «Ниже» и переводит его в режим насыщения. Все напряжение питания оказывается приложенным к коллекторному резистору RI;, в результате чего конденсатор

С4 заряжается через резистор R>. При достижении напряжением на конденсаторе напряжения зажигания тиратрона JII происходит

его зажигание. Коллекторный ток транзистора Т возрастает, что приводит к срабатыванию исполнительного реле Рь дающего Ioманду на понижение напряжения, Реле времени канала «Выше» работает аналогично с отличием в том, что при сни кении входного напряжения ниже уровня, за6 данного уставкой «Выше» регулятора, исчезает отрицательное напряжение, поступающее на базу транзистора Т9 с эмиттера транзистора TII, и транзистор Т9 переходит в режим на5 сыщения.

Возврат реле времени в исходное состояние при кратковременных изменениях входного напряжения происходит с той же постоянной времени, что и заряд конденсатора. Это

7р позволяет осуществлять регулирование при колебаниях напряжения у границ зоны нечувствительности, что приводит к улучшению качества напряжения в сети.

Предмет изобретения

1. Регулятор напряжения, содержащий трансформатор, выпрямитель входного напряжения, собранный по нулевой схеме, датчик отклонения напряжения, усилитель, фазочувствительный элемент, логическую схему и органы выдержки времени, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности зоны нечувствительности, уменьшения влияния несинусоидальности напряжения и упрощения, трансформатор выполнен со средней точкой, несимметричной относительно начала и конца вторичной обмотки, а выход выпрямителя входного напряжения подключен к интегрирующей RC-цепочке, разрядный резистор которой включен на вход датчика отклонения напряжения, выход которого соединен с усилителем.

2. Регулятор по п. 1, отличающийся тем что, с целью увеличения коэффициента возврата, к выходу усилителя переменного тока подключен ждущий мультивибратор, выход которого соединен с фазочувствите IbHbIM эле40 ментом.