Стабилизатор переменного напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах электропитания, в частности в стабилизаторах переменного напряжения. Технический результат - упрощение, повышение надежности, снижение массогабаритных показателей. Стабилизатор переменного напряжения, включающий два входных и два выходных вывода, трансформатор, содержащий последовательно соединенные основную обмотку, начало которой является первым входным и первым выходным выводами стабилизатора, и секционированную обмотку понижения и/или повышения напряжения, отпайки секционированной обмотки подключены к соответствующим входам первой и второй группы коммутаторов, коммутаторы первой группы, выполненные на основе реле, содержащих переключающий, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты, токоограничивающее сопротивление, коммутаторы второй группы, выполненные на основе реле с нормально разомкнутыми контактами, конец основной обмотки является вторым выходным выводом стабилизатора, к каждой отпайке с четным номером подключен вход одного из коммутаторов второй группы, выходы которых через токоограничивающее сопротивление соединены со вторым входным выводом стабилизатора, к первой отпайке, соединенной с концом основной обмотки, подключен нормально замкнутый контакт первого коммутатора первой группы, в которой к каждой последующей k-й, где k=2,3,…,N, отпайке подключен нормально разомкнутый контакт (k-l)-го коммутатора, переключающий контакт k-го коммутатора соединен с нормально замкнутым контактом (k+1)-го коммутатора, переключающий контакт (N-1)-го коммутатора подключен ко второму входному выводу стабилизатора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах электропитания, в частности в стабилизаторах переменного напряжения.

Известен стабилизатор переменного напряжения (см. патент РФ №2187834, М.Кл.6: G05F 1/20), содержащий трансформатор с основной и дополнительными обмотками, начало основной обмотки является одним из входных и одновременно одним из выходных зажимов стабилизатора, электромагнитные реле с переключающимися контактами. При числе дополнительных обмоток, равном N, стабилизатор содержит (N+1) электромагнитное реле, основная и дополнительные обмотки соединены последовательно: к концу основной обмотки подключено начало первой дополнительной обмотки, к концу каждой k-ой дополнительной обмотки, где k=1, 2,…, N-1, подключено начало (k+1)-ой дополнительной обмотки и нормально замкнутый контакт k-ого реле. Переключающий контакт каждого k-го реле соединен с нормально разомкнутым контактом (k+1)-го реле, переключающий контакт N-го реле является вторым выходным зажимом стабилизатора.

Недостатком известного стабилизатора является низкая его надежность. При коммутации реле имеется определенный промежуток времени, когда нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты его одновременно находятся в разомкнутом состоянии. Это приводит к разрыву тока в коммутируемых обмотках, к нежелательным провалам напряжения на выходе стабилизатора, к образованию дуги между контактами реле, к плавлению и залипанию контактов.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство для ступенчатого регулирования переменного напряжения (см. патент РФ №2188496, МПК7 Н02М 5/12, G05F 1/30), обеспечивающее коммутацию отпаек обмоток трансформатора без разрыва тока нагрузки. Устройство включает входной и выходной выводы, первый трансформатор, имеющий основную обмотку, подключенную к входному выводу устройства, и секционированную обмотку понижения и/или повышения напряжения, отпайки которой подключены к соответствующим входам управляемых коммутаторов первой и второй группы коммутаторов, входы которых подключены к соответствующим отпайкам секционированной обмотки первого трансформатора, суммирующий делитель, первый и второй выходы которого подключены через первый и второй ключи соответственно к выходам управляемых коммутаторов первой и второй групп коммутаторов соответственно, и второй трансформатор, одна из обмоток которого включена между входным и выходным выводами устройства, а другая обмотка - к выходу суммирующего делителя.

Недостатками данного устройства являются его сложность, низкие надежность и к.п.д., большие массогабаритные показатели. Это обусловлено тем, что устройство содержит большое число коммутаторов: в два раза превышающее число отпаек секционированной обмотки первого трансформатора, второй силовой трансформатор и суммирующий делитель, через которые протекает полный ток нагрузки.

Техническим результатом изобретения является упрощение устройства, повышение его надежности и к.п.д., снижение массогабаритных показателей.

Указанный результат достигается тем, что в стабилизатор переменного напряжения, включающий два входных и два выходных вывода, трансформатор, содержащий последовательно соединенные основную обмотку, начало которой является первым входным и первым выходным выводами стабилизатора, и секционированную обмотку понижения и/или повышения напряжения, отпайки которой подключены к соответствующим входам первой и второй группы коммутаторов, коммутаторы первой группы содержат переключающий, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты, введено токоограничивающее сопротивление, а коммутаторы второй группы выполнены с нормально разомкнутыми контактами, конец основной обмотки является вторым выходным выводом стабилизатора, к отпайкам с нечетными номерами подключены соответствующие входы коммутаторов второй группы, выходы которых через токоограничивающее сопротивление соединены со вторым входным выводом стабилизатора, к концу основной обмотки подключен нормально замкнутый контакт первого коммутатора первой группы, в которой к каждой последующей k-ой, где k=1,2,3,…,N, отпайке подключен нормально разомкнутый контакт k-го коммутатора, переключающий контакт (k-1)-го коммутатора соединен с нормально замкнутым контактом k-го коммутатора, переключающий контакт N-го коммутатора подключен ко второму входному выводу стабилизатора.

Коммутаторы второй группы включаются только на время, необходимое для коммутации коммутаторов первой группы, при этом токоограничивающее сопротивление препятствует образованию короткозамкнутого контура коммутируемой секции. Так как один коммутатор второй группы участвует в коммутации двух коммутаторов первой группы, то число коммутаторов во второй группе требуется в два раза меньше, чем в первой. Это упрощает устройство и повышает его надежность, снижает массогабаритные показатели. Потери электроэнергии в токоограничивающем сопротивлении возникают только в моменты коммутации. Так как коммутация осуществляется за короткий промежуток времени, то эти потери незначительны, и устройство имеет высокий к.п.д.

Сущность изобретения поясняется структурной схемой стабилизатора, показанной на чертеже.

Стабилизатор переменного напряжения (см. чертеж) включает два входных 1, 2 и два выходных 3, 4 вывода, трансформатор 5, содержащий последовательно соединенные основную обмотку 6, начало которой является первым входным 1 и первым выходным 3 выводами стабилизатора, и секционированную обмотку 7.1, 7.2,…, 7.N понижения и/или повышения напряжения, отпайки 8.1, 8.2,…, 8.N секционированной обмотки подключены к соответствующим входам первой 9 и второй 10 группы коммутаторов, коммутаторы первой группы 9, выполненные на основе реле 11.1, 11.2,…,.11.N, содержащих переключающий, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты, токоограничивающее сопротивление 12, коммутаторы второй группы 10, выполненные на основе реле 13.1, 13.2,…, 13. N/2 с нормально разомкнутыми контактами, конец основной обмотки 6 является вторым выходным выводом 4 стабилизатора, к отпайкам 8.1, 8.3,… с нечетными номерами подключены соответствующие входы коммутаторов второй группы 10, выходы которых через токоограничивающее сопротивление 12 соединены со вторым входным выводом 2 стабилизатора, к концу основной обмотки 6 подключен нормально замкнутый контакт первого коммутатора 11.1 первой группы 9, в которой к каждой отпайке 8.k-ой, где k=1, 2, 3,…, N, подключен нормально разомкнутый контакт 11.k-го коммутатора, переключающий контакт 11.(k-1)-го коммутатора соединен с нормально замкнутым контактом 11. k-го коммутатора, переключающий контакт 11.N-го коммутатора подключен ко второму входному выводу 2 стабилизатора.

Стабилизатор переменного напряжения работает следующим образом. При изменении напряжения на входных зажимах 1 и 2 стабилизатора напряжение на его выходных зажимах 3, 4 за счет изменения коэффициента трансформации путем переключения отпаек 8.1, 8.2,…, 8.N поддерживается в заданных пределах. Переключения осуществляются с помощью коммутаторов первой группы 9. Коммутаторы второй группы 10 обеспечивают переключения отпаек 8.1, 8.2,…, 8.N без разрыва тока трансформатора 5. Токоограничивающее сопротивление 12 препятствует образованию короткозамкнутого контура коммутируемых секций 7.1, 7.2,…, 7.N.

Например, при коммутации реле 11.1 предварительно осуществляется замыкание контактов реле 13.1. Величина тока, протекающего под действием э.д.с. секции 7.1 в образовавшемся замкнутом контуре, включающем элементы: нормально замкнутые контакты реле 11.1, 11.2,…, 11.N первой группы коммутаторов 9, замкнутые контакты реле 13.1, сопротивление 12, ограничивается последним. После замыкания контактов реле 13.1 замыкаются нормально разомкнутые контакты реле 11.1. В момент коммутации реле 11.1, когда одновременно нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты его находятся в разомкнутом состоянии, входное напряжение прикладывается к основной обмотке 6 и секции 7.1 трансформатора 5 через токоограничивающее сопротивление 12 и нормально замкнутые контакты реле 13.1. Таким образом, ток через трансформатор 5, когда одновременно нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты реле 11.1 находятся в разомкнутом состоянии, не прерывается. При замыкании нормально разомкнутых контактов реле 11.1 ими и нормально замкнутыми контактами остальных реле 11.2, 11.3,…, 11.N первой группы 9 шунтируются токоограничивающее сопротивление 12 и контакты реле 13.1. После чего контакты реле 13.1 размыкаются.

Аналогично осуществляется коммутация реле 11.2. Перед коммутацией его замыкаются контакты реле 13.1. Если при этом контакты реле 11.1 находились в исходном состоянии, то величина тока, протекающего под действием э.д.с. секции 7.1, как было показано выше, ограничивается сопротивлением 12. Если нормально разомкнутые контакты реле 11.1 находились в замкнутом состоянии, то они и нормально замкнутые контакты остальных реле 11.2, 11.3,…11.N первой группы 9 будут шунтировать контакты реле 13.1 и токоограничивающее сопротивление 12. При коммутации реле 11.2 входное напряжение прикладывается к основной обмотке 6 и секции 7.1 трансформатора 5 через токоограничивающее сопротивление 12 и нормально замкнутые контакты реле 13.1. При замыкании нормально разомкнутых контактов реле 11.2 величина тока, протекающего под действием э.д.с. секции 7.2 в образовавшемся замкнутом контуре, включающем элементы: замкнутые нормально разомкнутые контакты реле 11.2, нормально замкнутые контакты реле 11.3,…, 11.N, сопротивление 12, ограничивается последним. После замыкания нормально разомкнутых контактов реле 11.2 контакты реле 13.1 размыкаются. В данном стабилизаторе одно реле второй группы коммутаторов 10 обеспечивает коммутацию двух реле первой группы коммутаторов 9 без разрыва тока трансформатора 5. Аналогично происходит коммутация других отпаек трансформатора 5.

Таким образом, данный стабилизатор более прост в реализации, имеет повышенную надежность, отличается высоким к.п.д. и сниженными массогабаритными показателями, так как содержит меньшее число силовых элементов, в том числе коммутаторов второй группы. При этом используются более простые коммутаторы, содержащие всего лишь одну группу контактов: нормально разомкнутых.

Стабилизатор переменного напряжения, включающий два входных и два выходных вывода, трансформатор, содержащий последовательно соединенные основную обмотку, начало которой является первым входным и первым выходным выводами стабилизатора, и секционированную обмотку понижения и/или повышения напряжения, отпайки секционированной обмотки подключены к соответствующим входам первой и второй групп коммутаторов, коммутаторы первой группы содержат переключающий, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты, отличающийся тем, что в него введено токоограничивающее сопротивление, а коммутаторы второй группы выполнены с нормально разомкнутыми контактами, конец основной обмотки является вторым выходным выводом стабилизатора, к отпайкам с нечетными номерами подключены соответствующие входы коммутаторов второй группы, выходы которых через токоограничивающее сопротивление соединены со вторым входным выводом стабилизатора, к концу основной обмотки подключен нормально замкнутый контакт первого коммутатора первой группы, в которой к каждой k-й, где k=1,2,3,…,N, отпайке подключен нормально разомкнутый контакт k-го коммутатора, переключающий контакт (k-l)-го коммутатора соединен с нормально замкнутым контактом k-го коммутатора, переключающий контакт N-го коммутатора подключен ко второму входному выводу стабилизатора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, более точно стабилизации переменного напряжения. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электроснабжения жилых зданий и промышленных установок. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для плавного регулирования напряжения и частоты на выходе трехфазно-трехфазного преобразователя частоты с многообмоточным трансформатором в звене повышенной частоты.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания электротехнической аппаратуры, систем связи, автоматики и телемеханики, осветительных сетей.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах регулирования напряжения и устройствах параллельной работы синхронных генераторов. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в целях питания различной аппаратуры. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования напряжения, в частности, в точных, быстродействующих стабилизаторах переменного напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к регуляторам (стабилизаторам) напряжения переменного тока, и предназначается для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного источника напряжения электроэнергии переменного тока и в устройствах, где возникает необходимость точной регулировки напряжения

Изобретение относится к области силовой преобразовательной техники и может быть использовано в тех случаях применения, где требуется расширенный диапазон регулирования выходного напряжения (со стабилизацией тока при нескольких заданных его значениях) и хорошие показатели по электромагнитной совместимости (ЭМС)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания электротехнической аппаратуры, осветительных сетей, систем связи, автоматики и телемеханики, жилых и общественных зданий с целью оптимизации работы электрооборудования и энергосбережения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве регулирующего органа стабилизаторов напряжения, к форме выходного напряжения которых предъявляются повышенные требования. Технический результат - повышение надежности и упрощение алгоритма управления. Тиристорный регулятор переменного напряжения содержит трансформатор, вторичная обмотка которого подключена между зажимами сети и нагрузки, блок управления, состоящий из трансформатора управления, источника питания, синхронизированного широтно-импульсного модулятора и выходных каскадов, и четыре цепочки, каждая из которых составлена из тиристора с отсекающим диодом, которые соединены по мостовой схеме. Одна диагональ моста отсекающими диодами связана с зажимами сети, а другая, образованная встречно-включенными тиристорами, через датчик тока соединена с первичной обмоткой трансформатора. Каждая цепочка зашунтирована антипараллельным управляемым вентилем. Между одноименными выводами тиристоров диагонали сети установлены коммутирующие конденсаторы, а датчик тока выходом соединен с блоком управления. По регулировочным свойствам такой тиристорный регулятор приближается к устройствам на полностью управляемых ключах, имеет минимальное количество силовых элементов, проще алгоритм управления, выше надежность. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим системам, и может быть использовано для стабилизации напряжения питания потребителей трансформаторных подстанций промышленных и агропромышленных предприятий, предусматривающих подключение электронагревателей для дополнительного обогрева помещений, нагрева воды и т.п., а также объектов мясомолочной и пищевой промышленности, в технологических процессах которых требуется непрерывная подача пара. Технический результат заключается в рациональном энергопотреблении вследствие улучшения качества напряжения и тока на входе и выходе трансформаторных подстанций и снижения в связи с этим потерь силовых трансформаторах и в сети, а также улучшение формы напряжения питания потребителей и повышение точности и быстродействия поддержания его на заданном уровне вследствие существенного уменьшения глубины модуляции добавочного напряжения. Технический результат достигается тем, что введен дополнительный электронагреватель, подключенный к диагонали трехфазного диодного моста, и второй ключ, управляющий вход которого подключен ко второму выходу системы управления, при этом дополнительный электронагреватель выполнен из двух последовательно соединенных электронагревательных элементов, параллельно одному из которых подключен второй ключ, а система управления выполнена с возможностью формирования управляющих импульсов на первом и втором выходах и в процессе снижения напряжения поочередного регулирования их длительности от нуля до периода коммутации, причем сначала на втором выходе при изменении сигнала управления на ее входе от максимального отрицательного значения до нуля, а затем на первом выходе при изменении сигнала управления на ее входе от нуля до максимального положительного значения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Энергосберегающее устройство (1) подключено между трехфазным источником (А) электроэнергии и трехфазной нагрузкой (L) и содержит трехфазный электрический трансформатор (10), в каждой фазе которого имеется трансформаторный узел (11) с первичной обмоткой (2), соединенной на первом конце (5) с одной фазой источника (А) электроэнергии и электромагнитно связанной с вторичной обмоткой (3), соединенной на своем втором конце (S1) с одной фазой нагрузки (L). В устройстве (1) вторые концы (6) первичных обмоток (2) в каждом из трансформаторных узлов, лежащие напротив первых концов (5), электрически соединены друг с другом с помощью первого переключателя (4). Устройство (1) также содержит вторичные обмотки (3), каждая из которых присоединена параллельно второму переключателю (7) для включения в работу или отключения работы энергосберегающего устройства (1) между источником (А) электроэнергии и нагрузкой (L). Технический результат - повышение эффективности за счёт снижения потерь. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к высоковольтным электротехническим комплексам для управляемых линий электропередач. Технический результат - двукратное уменьшение расчетной мощности трансформаторного оборудования, входящего в состав фазоповоротного устройства (ФПУ), уменьшение количества тиристорных коммутаторов в модулях продольного регулирования. Разбиение вторичных обмоток на равные секции облегчает коммутацию тиристоров и позволяет ввести режим импульсно–фазового управления тиристорам между соседними уровнями синусоидального выходного напряжения ФПУ в целях реализации плавного регулирования напряжении в пределах, определяемых ГОСТ. Тиристорные коммутаторы вынесены в цепи первичных обмоток вольтодобавочного трансформатора и находятся под напряжением линии распределительной сети 6-20 кВ, что позволяет применять данное устройство в сетях среднего напряжения. Технический результат достигается тем, что используется один вольтодобавочный трансформатор (ВДТ), первичные обмотки которого соединены по способу «треугольник» и подключены к входным зажимам ФПУ. На базе вторичных обмоток реализуются модули поперечного и продольного регулирования, включенные последовательно между входным и выходным зажимами каждой фазы ФПУ. 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах электропитания, в частности в стабилизаторах переменного напряжения

Наверх