Устройство для управления трансформаторами с магнитной коммутацией

Устройство для управления трансформаторами с магнитной коммутацией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

па.т е

1 3 ° бь г«я

Сотоз Советсимк

Социалистически к

Республми

Ои Е

И ЗОБРЕТЕЙ ИЯ

=9 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.01.77 (21) 2442564/24-07 (51)М. KJI.

Е, 05 F 1/16//

Н 02 М 5/04//

B 23 К 9/00 с присоединением заявки .%

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 25.06.80. Ькзллетень % 23

Дата опубликования описания 27.06.80 ао делам изобретений и открытий (5З} УДК621.316 ° .7 22.07 (088.8) В. А. Троицкий, Н. Г, Белый, В. A. Нагайцев, С. А. Калинников, Н. Е, Кияткнн, Д. Н. Паршин, В. М. Богданов и Н. Е. Кривцов (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им, E. О. Патона AH Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТРАНСФОРМАТОРАМИ С МАГНИТНОЙ

КОММ УТ AllHE Й

Изобретение относится к электротехнической промышленности, выпускающей регуляторы и регуляторы-стабилизаторы напряжения и тока преимущественно на базе трансформаторов и автотрансформаторов с магнитной коммутацией.

Известно устройство для управления трансформаторами с магнитной коммутацией витков, содержащее узел измерения и задания напряжения (тока), своим выходом под10 ключенный к исполнительному элементу, выполненному в виде дифференциального бесконтактного полупроводникового реле, выход которого через усилители мошности подсоединены к обмоткам управления, обес15 печивая их попеременное включение (1).

Эта релейная транзисторная схема управления и обеспечивает дифференциальное подмагничивание ярм трансформатора с магнитной коммутацией.

Для получения раздельного управления ярм трансформатора в исполнительный элемент дополнительно введено второе поляризованное полупроводниковое реле, при

2 этом входы обоих реле зашунтированы резисторами и соединены между собой последовательно встречно, а выходы подключены к соответствуюшим обмоткам управпения ярм трансформатора (21.

Недостатки известного устройства,рля управления трансформаторами с магнитной коммутацией заключаются в невозможности применения одной и той же схемы управления для грансформаторов различной мощности, что очень важно при выпуске серии источников питания ряда мощностей, ymфикации, а также взаимозаменяемости; в релейности схемы, несмотря на значительную индуктивность обмоток управления ярм и наличии шунтируюших диодов, которая вызывает колебания выходного напряжения регуляторов-стабилизаторов, что отрицатель но сказывается на работе потребителей, повышает коэффициент нелинейных искаже ний; в сложности и недостаточной ищюле ности схемы управления; в подборе олина-, кового типа транзисторов выходных усилителей мощности для их параллельного со з 743 единения и введение уравнителей тока; в большом токе холостого хода трансформа» торов, а, следовательно, значительных по терях и низких КПД; в невозможности одной и той же схемой управления обеспечить

5 при необходимости дифференциальное или раздельное управление ярм трансформатоPG, Целью изобретения является унификация устройства для управления трансфор- 10 маторами с магнитной коммутацией различных мощностей, исключение колебаний выходного напряжения трансформатора, упрощение схемы утгравления, повышение ее надежности, уменьшение тока и потерь 15 ! холостого хода, повышение КПД трансформатора.

Это достигается тем, что в исполнительный элемент введено два импульсных фазосдвигающих блока, состоящих из узла синхронизации, генераторов пилообразного напряжения и формирователей импульсов, причем выход узла синхронизации подклточен к параллельно согласно соединенным входам генераторов пилообразного напря- 25 жения, выходы которых подключены к последовательно встречно соединенным входам формирователей импульсов, и к этим же входам подключен выход измерительного моста с искусственной нулевой З0 точкой, выходы формирователей импульсов через управляемые выпрямители, выполненные на тиристорах, управляющие электроды которых через защитные диоды и маломощный тиристор соединенные с ка- 35 тодами указанных тиристоров, подключены к соответствующим обмоткам управления ярм трансформатора, а во входные цепи формирователей импульсов введены регулиру емые резисторы.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства для управления трансформаторами с магнитной коммутацией.

Устройство для управления трансформа- 45 торами с магниткой коммутацией содержит трансформатор 1, узел 2 сравнения напряжения, два импульсных фазосдвигающих блока, состоящих из общего узла 3 синхронизации, генераторов 4 и 5 пилообразного напряжения и формирователей импульсов 6 и 7, и два управляемых выпрямителя 8 и

9 на тиристорах.

Трансформатор 1, регулируемый магнитной коммутацией и выполненный по авто- 55

:трансформаторной схеме, содержит силовые. обмотки, расположенные на магнитопроводе. Нерегулируемая часть витков 10

156 расположена в нижнем окне магнитопровода, а регулируемая часть витков 11 расположена в верхнем окне магнитопровода, образованном верхним и средним управляемыми ярмами с обмотками 1 2 и 1 3 подмагничивания. Путем изменения постоянного тока в обмотках 12 и 13 верхнего и среднего управляемых ярм изменяет ся потокосцепление части витков обмотки

11, расположенной в верхнем окне, и, следовательно, изменяется выходное напряжение трансформатора в диапазоне плавного регулирования.

На одном из стержней в нижнем окне магнитопровода расположены обмотка 1 4 питания управляемых выттрямителей 8 и 9 со средней точкой и обмотка 15 синхронизации. Обмотка 14 питания и обмотка 15 синхронизации не обязательно должны быть расположены на магнитопроводе силового трансформатора, они могут быть расположены на отдельном трансформаторе питания.

Узел 2 сравнения напряжения содэржит выпрямительный мост 16, вход которого подключен на выход силового трансформатора 1 с магнитной коммутацией. Один выход выпрямительного моста 16 через резистор 17 подключен к одному из входов параметрического (нелинейного) моста, а второй выход подключен ко второму входу параметрического моста. Между входами параметрического моста включен конденсатор 18. Параметрический мост собран на двух кремниевых стабилитронах 19 и 20 и резисторах 21 и 22.

Выхода параметрического моста через делитель на резисторах 23 и 24 подключен на вход импульсного фазосдвигающего устройства. Делитель служит для создания искусственной нулевой точки, Узел 3 синхронизации выполнен на дио дах 25-30 и резисторах 31 и 32. Он служит для согласования работы фазосдвигающего устройства с управляемым выпрямительным мостом.

Выход узла 3 синхронизации включен на параллельно согласно соединенные входы генераторов 4 и 5 пилообразного напряжения. Генератор 4- пилообразного напряжения собран на транзисторе 23, конденсаторе 34 и резисторах 35 и 36.

Выходы генераторов 4 и 5 пилообразного напряжения включены. на последовательно встречно соединенные входы формирователей импульсов 6 и 7, к этим же

azîäàì подключен выход узла 2 сравнения

5 743 с искусственной нулевой точко". Формирователь импульсов 6 собран ца транзисторах 37, 38 и 39, конденсаторе 40, резисторе 41, импульсном трансформаторе 42.

Выходы формирователей импульсов 6 и 7 через управляемые выпрямители 8 и 9 на тиристорах подключены к обмоткам управления (подмагничивания) 12 и 13 трансформатора 1 с магнитной коммутацией..

Управляемый выпрямитель 8 собран по схеме двухполупериодного выпрямлении со средней точкой на тиристорах 43, 44 и 45.

Управляющие электродьr тиристоров 43 и 44 управляемого выпрямителя8 подключены через защитные разделительные диоды 46 и 47 и маломощный тиристор

45 к катодам этих же тиристоров.

Диоды 48 и 49 служат для поддержания непрерывного тока в обмотках управления 12 и 13.

Резисторь. 50 и 51 служат для подавления высокочастотных составляющих и для надежного первоначального поджига тиристоров. 25

Для обеспечения раздельного подмагничивания ярем трансформатора в входные цепи формирователей импульсов введены регулируемые резисторы 36 и 52.

Задание выходного напряжения осушест-3о вляется переменным резистором 17.

Согласование работы фазосдвигающего устройства с управляемым вынрямительным мостом 8 достигается тем, что на вход узла 3 синхронизации подается напряжение,» в фазе с напряжением на управляемом мосте 8.

На одну из диагоналей параметрического моста через регулируемый резистор 17 подается выпрямленное выходное напряже- 4О ние трансформатора 1, а с другой диагонали снимается сигнал рассогласования, ве-. личина и полярность которого зависят от отклонения выходного напряжения от заданного. На вход транзистора 33 подае 45 ся два напряжения: напряжение синхронизации плюсом на базу транзистора 33 и напряжение смещения через резистор 35 минусом на базу. Напряжение синхронизации имеет форму выпрямленного двухполу- so периодного однофазного напряжения и суммируется с постоянным напряжением- смешения. Когда напряжение синхронизации больше напряжения смешения, транзистор

ЗЗ закрыт, конденсатор 34 заряжается 5s по цепи. плюс источника через конденсатор 34, резистор 36 и минус источника.

Когда напряжение синхронизации становит156 6 ся меньше напряжения смещения, транзистор 33 открывается, конденсатор 34 разряжается по цепи: переход эмиттер кол лектор транзистора 33 и резистор 35, и таким образом получается на выходе пилообразное напряжение.

Резистор 35 выбирается таким, чтобы при открытом транзисторе 33 падение напряжения на нем было близким, но меньше напряжения выключения формирователя импульсов 6.

Резистор 36 служит для изменения крутизны пилообразного напряжения. Сигнал с генератора 4 пилообразного напряжения подается на формирователь импульсов 6.

Когда напряжение на входе формирователя импульсов 6 меньше напряжения срабатывания, транзистор 39 закрыт и конденса тор 40 заряжается до амплитудного эна чения. Когда напряжение на входе формирователя импульсов 6 превысит величину срабатывания, транзистор 39 откроется и конденсатор 40 разрядится через первичную обмотку импульсного трансформатора 42 и переход эмиттер-коллектор транзистора

39, благодаря этому выдается сигнал на поджиг тиристора 45.

На вход формирователя импульсов 6 одновременно с сигналом генератора 4 пилообразного напряжения подается сигнал с измерительного моста, эти сигналы суммируются на резисторе 41.

В зависимости от величины и полярности сигнала рассогласования будет меняться амплитуда сигнала генератора 4 пилообразного напряжения, благодаря этому будет меняться момент срабатывания фор-. мирователя импульсов 6 и выдача сигнала на поджиг тиристоров 45, 43 и 44 а следовательно, » »напряжения и тока в обмотке подмагничиванпя 12.

Аналогично работает канал управления. обмотки подмагничивания 13. Амплитуда сигналов генератора 4 и 5 пилообразного напряжения регулируется и устанавливается равной величине срабатывания формирователей 6 и 7, при этом осуществляется раздельное подмагничивание ярем трансформатора.

Если амплитуда сигнала генератора пилообразного напряжения больше напряжения срабатывания формирователя импульсов, то будет осуществляться дифференциальное подмагничивание ярем, а если меньше, то увеличивается погрешность стабилизации. формула изобретения

1. Устройство для управлении трансформаторами с магнитной коммутацией, !

1 ! !

I

1 !

Составитель Ю. Андреев

Редактор В. Фельдман Техред О. Андрейко Корректор М. Коста

Заказ 401 7/5 8 Тираж 956 Подписное

UHHHiIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

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

7 ", „4 74-31 содержащее измерительный узел, выполненный на стабилитронах и резисторах и подключенный к исполнительному элементу, выполненному в виде дифференциального бесконтактного полупроводникового реле, 5 выход которого через усилители мощности подсоединен к обмоткам управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью унификации, исключения колебачий выходного напряжения, упрощения и повышения 1О надежности, в исполнительный элемент введено два импульсных фазосдвигаюших блока, состоящих из узла синхронизации генераторов пилообразного напряжения и формирователей импульсов, причем выход узла синхронизации подключен к параллельно согласно соединенным входам генераторов пилообразного напряжения, выходы которых подключены к последовательно встречно соединенныМ входам формирова- gp телей импульсов, причем к этим же входам подключен выход измерительного моота с искусственной нулевой точкой, а вы56

Я

xoLlbf формирователей импульсов через управляемые выпрямители, выполненные на тиристорах, управляющие электроды которых через защитные диоды и маломощный тиристор соединенные с катодами указанHblx тиристоров, подключены к соответствующим обмоткам управления ярм трансфор-, матораа.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью умен щения тока и потерь холостого хода трансформатора и повышения его КПД путем раздельного подмагничивания ярм транс форматора, во входные цепи формирователей импульсов введены регулируемыерезисторы, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 298442, кл. В 23 К 9/00.

2. Патент ГДР № 127701 (заявка в СССР № 1757673/25-27 с положительным решением) (прототип) .