Регулятор напряжения с фазовым управлением тиристорами

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных регуляторах, работающих на активную или реактивную нагрузку. Для расширения функциональных возможностей устройства и обеспечения пропорциональной зависимости выходного регулируемого напряжения от угла поворота регулировочного резистора фазосдвигающей цепи в регуляторе напряжения с фазовым управлением тиристорами, содержащем тиристор с обмоткой управления со средним выводом, к концам которой подключена фазосдвигающая цепь и диоды, соединенные соответственно через токоограничивающие резисторы с управляющими электродами тиристоров, а средний вывод обмотки управления и средняя точка фазосдвигающей цепи соединены соответственно с токоограничивающими резисторами, в регулятор введен усилитель переменного тока, выполненный на транзисторах разной проводимости, эмиттеры которых соединены со средним выводом обмотки управления трансформатора, базы - через токоограничивающий резистор - со средней точкой соединения фазосдвигающей цепи, а коллекторы - через светодиоды оптронов и токоограничивающий резистор и параметрический стабилизатор переменного напряжения - с обмоткой управления трансформатора, при этом выходная часть оптронов включена в цепь управляющих электродов тиристоров. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных регуляторах, работающих на активную или реактивную нагрузку.

Известен регулятор напряжения с фазовым управлением тиристорами с использованием фазосдвигающей цепи и однопереходного транзистора, подключенного в качестве порогового элемента к управляющему электроду тиристора [1].

Однако этот регулятор нее обеспечивает надежности работы тиристора с индуктивной нагрузкой ввиду того, что анодный ток нарастает недостаточно быстро, т.е. не достигает величины тока удержания раньше, чем окончится управляющий импульс. Поэтому для повышения надежности работы тиристора требуются устройства управления с длительностью управляющих импульсов до 1/2 периода.

Данным требованиям удовлетворяет регулятор напряжения с фазовым управлением тиристорами, содержащий трансформатор с обмоткой управления со средним выводом, фазосдвигающую цепь, токоограничивающие резисторы и диоды, соединенные соответственно через токоограничивающие резисторы с управляющими электродами тиристоров и со средним выводом обмотки управления трансформатора [2] .

Этот регулятор является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению и принят нами за прототип.

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон регулирования напряжения, что сужает функциональные возможности регулятора. Кроме того, ток управления тиристором, протекающий через фазосдвигающую цепь, обуславливает выбор элементов повышенной мощности (в том числе с нелинейной характеристикой для обеспечения пропорциональной зависимости выходного регулируемого напряжения от угла поворота резистора фазосдвигающей цепи).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и обеспечение пропорциональной зависимости выходного регулируемого напряжения от угла поворота регулировочного резистора фазосдвигающей цепи.

С этой целью с регуляторе напряжения с фазовым управлением тиристорами, содержащем трансформатор с обмоткой управления со средним выводом, к концам которой подключена фазосдвигающая цепь, соединенные соответственной через токоограничивающие резисторы с управляющими электродами тиристров, а средним выводом - с обмоткой управления трансформатора и со средней точкой соединения фазосдвигающей цепи, согласно предлагаемому техническому решению в него введены усилитель переменного тока, выполненный на транзисторах разной проводимости, эмиттеры которых соединены со средним выводом обмотки управления трансформатора, базы - через токоограничивающий резистор - со средней точкой соединения фазосдвигающей цепи, а коллекторы - через светодиоды оптронов переменного напряжения - с обмоткой управления трансформатора, при этом выходная часть оптрона включена в цепь управляющих электродов тиристоров.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема регулятора напряжения для получения регулируемого переменного напряжения; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема регулятора напряжения для получения регулируемого постоянного напряжения.

Регулятор напряжения содержит трансформатор 1 с обмоткой управления со стороны выводов, своими крайними выводами подключенный к фазосдвигающей цепи с резистором 2 и конденсатором 3. Крайний выход обмотки управления трансформатора 1 и средний ее вывод через токоограничивающий резистор 4 подключены к параметрическому стабилизатору переменного напряжения на стабилитронах 5 и 6, а средний вывод фазосдвигающей цепи через токоограничивающий резистор 7 соединен с входом усилителя переменного тока, выполненного на транзисторах 8 и 9 разной проводимости (с базами транзисторов). Эмиттеры транзисторов 8 и 9 соединены со средним выводом обмотки трансформатора 1, а коллекторы - через светодиоды оптроном 10 и 11 и токоограничивающий резистор 12 - с выходными выводами параметрического стабилизатора. Выходная часть оптронов 13 и 14 включена встречно-параллельно в цепи управляющего электрода симистора 15 (в схеме на фиг. 1) и резистора 16 для получения регулируемого переменного напряжения, а для получения регулируемого постоянного напряжения выходная часть оптронов 13 и 14 включена последовательно с резисторами 17 и 18 соответственно между анодами и управляющими электродами тиристоров 19 и 20.

Регулятор напряжения работает следующим образом.

При появлении напряжения той или иной полярности на выходе обмотки управления трансформатора 1 через регулировочный резистор 2 начинается заряд конденсатора 3 в фазосдвигающей цепи. Величина резистора 2 фазосдвигающей цепи определяет постоянную времени заряда конденсатора 3, а соответственно и угол фазового сдвига, определяющий значение выходного напряжения.

В момент появления положительного полупериода заряжается конденсатор 3, и как только величина напряжения на нем достигает напряжения открывания транзистора 8, на управляющий электрод симистора 15 (по схеме на фиг.1) или на управляющие электроды тиристоров 19 или 20 подается управляющий сигнал до окончания полупериода, что обеспечивает его надежный запуск с индуктивной нагрузкой.

При появлении же отрицательного полупериода конденсатор 3 заряжается до открывания транзистора 9 и оптрона 11, который выходной частью открывает симистор 15 (для получения выходного регулируемого переменного напряжения по схеме на фиг.1) или тиристоры 19 и 20 (для получения регулируемого постоянного напряжения по схеме на фиг.2) на угол, задаваемый положением резистора 2 фазосдвигающей цепи в зависимости от необходимого режима работы регулятора, т.е. в зависимости от требуемой величины выходного напряжения.

Параметрический стабилизатор переменного напряжения, выполненный на токоограничивающем резисторе 4 и стабилитронах 5 и 6 устраняет перегрузку по току работы светодиодов оптронов 10 и 11, а резистор 12 определяет их рабочий ток.

Токоограничивающий резистор 7 в цепи базы транзисторов 8 и 9 задает входной рабочий ток усилителя переменного тока и разгружает фазосдвигающую цепь по току, что делает возможным применение маломощных резисторов 2 требуемой характеристики, обеспечивающее изменение величины напряжения на выходе регулятора пропорционально величине угла поворота резистора 2, а коэффициент усиления усилителя обеспечивает возможность более широкого диапазона регулирования напряжения по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Регулятор напряжения с фазовым управлением тиристорами, содержащий трансформатор с обмоткой управления со средним выводом, к крайним выводам которой подключена фазосдвигающая цепь, при этом средний вывод фазосдвигающей цепи соединен с одним из выводов первого токоограничивающего резистора, отличающийся тем, что введены усилитель переменного тока, выполненный на двух транзисторах разного типа проводимости, параметрический стабилизатор переменного напряжения, два оптрона, второй токоограничивающий резистор, при этом входная цепь параметрического стабилизатора переменного напряжения подключена к одной из полуобмоток управления трансформатора, а выходные выводы параметрического стабилизатора через второй токоограничивающий резистор подключены к двум параллельным цепям из последовательно соединенных светодиода соответствующего оптрона и соответствующего транзистора, базы транзисторов соединены с другим выводом первого токоограничивающего резистора, кроме того, выходные цепи оптронов включены в цепи управляющих электродов соответствующих тиристоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2