Стабилизированный источник постоянного или переменного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 551779 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено25.02.72 (21) 1749609/07 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43) Опубликовано25.03.77.Бюллетень № 11 (46) Дата опубликования описания 09.06.77 (51) М. Кл е

Н 02 М 7/217

Н 02 М 5/25

G 05 F 1/50

& 05 E 1/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иаооретений и открытий (53) УДК621,316,,722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. P. Лепп, Х. М. Сибгатулиц, Ю. Н. Черкасов и Ю. П. Наумов (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЛфРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО

ИЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к устройствам, для регулирования и стабилизации величины тока в нагрузке и может быть примененно в электротехнической промышленности.

Известны стабилизированные источники постоянного или переменного тока.

Известно устройство для стабилизации тока в нагрузке, содержащее электронный ключ, токоогращичиваюшее индуктивное сопротивление, в качестве которого использу- Ip ется трансформатор с линейным дросселем в цепи обмотки управления и обратный диод.

Величина амплитуды тока в нагрузке определяется токами в обмотке управления трансформатора с учетом коэффициента трансфор- И маци и.

Известное устройство позволяет получить только однополярные импульсы тока, при этом длительность импульсов ограничена временем перемагничивания трансформатора и зависит от чагрузки. Кроме того, ток в нагрус . ке между импульсами не регулируется и равен нулю.

Наиболее близким к предложенному изобретению является стабилизированный источ- рд ник постоянного или переменного тока, содержащий мостовой выпрямитель на тиристорах в качестве регулирующего органа, на стороне постоянного тока которого включен линейный дроссель, а каждая из входных клемм связана с источником переменного напряжения через соответствующий датчик тока, орган управления на дросселе насыщения с обмотками управления, рабочими обмотками и вспомогательными обмотками, используемыми в качестве датчиков тока, причем управляющий электрод каждого из тиристоров мостового выпрямителя связан с анодом через управллощую цепь, выполненную в виде последовательной цепочки из диода и рабочей обмотки дросселя насыщения.

Известный стабилизатор тока позволяет регулировать и стабилизировать как постоянный, так и переменный ток в активной нагрузке в зависимости от того, в какую цепь регулирующего органа включена нагрузка (или в цепь постоянного тока, т.е, последовательно с линейным дросселем, или в цепь переменного тока). Переменный ток в указанном стабилизаторе имеет арф

551779 моугольную форму и сдвинут по фазе относительно питающего напряжения, пульса» ция тока определяется величиной индуктив ности линейного дросселя, введенного в цепь постоянного тока регулирующего органа. 5

Недостаток такого стабилизатора тока заключается в том, что при модуляции величины напряжения управления по прямоу» гольному закону, форма импульсов тока нагрузки резко отличается от прямоуголь» !Q ной — в результате наличия в цепи управления и в цепи нагрузки инерционных эле ментов в виде линейных дросселей.

Фронты импульсов имеют экспоненциаль-. ную форму и чем больше величины индук- 1á тивностей в цепях управления и нагрузки, тем больше длительность фронтов импульса, что определяет в конечном итоге минимальную длительность импульсов тока и максимальную их частоту. 20

Бель изобретения — повышение качества регулирования.

Это достигается тем, что вспомогательные обмотки дросселя насыщения снабжены отводами, к которым подключена цепь, со- 25 стоящая из соединенных встречно-последовательно дополнительных тиристоров, общая точка которых соединена через дополнитель но введенную обмотку линейного дросселя с его основной обмоткой со стороны анод- ЭО ной группы тиристоров мостового выпрямителя. Управляющий электрод каждого из дополнительных тиристоров соединен через переключатель, по цепи управления связанный с задатчиком временных интервалов, с управЛ ляющим электродом и управляющей цепью соотвествующего тиристора катодной грут пы мостового выпрямителя, причем отношение витков дополнительной и основной обмоток линейного дросселя равно отношению 4О витков части вспомогательной обмотки между отводом и источником переменного напряжения к общему числу витков вспомогательной обмотки.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема стабилизированного источника постсжного или переменного тока; на фиг. 2временная диаграмма напряжений питающей сети и тока нагрузки. 50

Стабилизированный источник тока содержит следующие элементы: 1 — источник переменного напряжения; 2-5 - тиристоры мостового выпрямителя; 6, 7 - дополнительные тиристоры; 8, 9 - сердечники дрос- 5 селя насыщения, 10-13 вспомогательные обмотки дросселя насыщения; 14 - линей ный дроссель; 15, 1 6 - основная и дополнительная обмотки линейного дросселя;

1 7. 1 8 - переключатели; 19 - нагрузка, g) включенная для получения переменного тэка; 20 - задатчик временных интервалов;

21-24» рабочие обмотки дросселя насыщения; 25-28 - полупроводниковые диоды;

29, 30 - обмотки управления дросселя насыщения, 31 - обмотка управляющего линейного дросселя, 32 - сердечник управ ляющего линейного дросселя; 33 - источник постоянного напряжения; U Ц -наг пряжения источника переменного напряжения; «JH 3 ток нагрузки.

1 "Э

Стабилизированный источник тока раб тает следующим образом.

Ток управления протекает от источника

33 через обмотки 29, 30 управления дросселя насыщения и обмотку 31 управляюще.го линейного дросселя. При этом сердечники 8, 9 дросселя насыщения насыщены, и управляемый мостовой выпрямитель открыт полностью, ток в линейном дросселе и в нагрузке наростает до значения, определяр Му мого соотношением J„= 3„, где 3н— н ток в нагрузке, у -ток в обмотках управления, И„ — число витков обмотки управления дросселя насыщения; Р „- чиоло витков вспомогательной обмотки дросселя насыщения.

При достижении тока нагрузки указанного значения в работе стабилизатора наступает установившийся режим.

В момент времени 11 полярность напряжения О„ источника 1 является прямой для тиристоров 6 и 7, которые включаются, ток 3 „ в нагрузке скачком возрастает до

1 установившегося значения и дальнейшее его увеличение ограничивает линейный дроссель

14, при этом ток протекает по цепи: источник 1, обмотка 10 дросселя насыщения, тиристор 6, обмотка 16 линейного дросселя

14, тиристор 4, обмотки 12, 13, нагрузка

19. С момента t сердечник 9 насыщен, так как магнитные потоки, создаваемые токами в обмотках управления и в вспомогательных в этом сердечнике, направлены в одну сторону, а в сердечнике 8 магнит» ные потоки создаваемые токами в соответствующих обмотках, направлены навстречу, и сердечник 8 намагничивается, при этом на обмотках 21 и 24 наводится напряжение, равное по величине и направленное .навстречу напряжению на обмотке 1 6 линейного дросселя. Мгновенное значение напряжения на обмотке 16 равно разности сетевого напряжения и напряжения на нагрузке.

В момент времени 1 напряжение О питающей с ети меняет свой знак, однако ток Э „в нагрузке протекает по указанной цепи и в том же направлении благодаря накопленной линейным дросселем 14 энергии, которая

551779

Н (1О и) У 297 (2) %6 и » и % ии

70 77

Стабилизированный источник постоянного или переменного тока, содержащий мос60 товой выпрямитель на тиристорах в качеств» с данного момента возвращается в питаю шую сеть. С этого же момента напряже» ния на линейном дросселе и на обмотках

21 и 24 меняют знак, а сердечник 8 на чинает перемагничиваться. 5

В момент времени 1 средечник 8 насьпцается, и на обмотках 21 и 24 напряжение становится равным нулю, а напряжение на обмотке 16 линейного дросселя 14 порождает ток в .цепи управляющих электр ц) дов тиристоров 2 и 7, которые включаются, так как напряжение U2 питающей сети для них в этот момент имеет прямую полярность.

Ток нагрузки JH ìåíÿåò знак, и скачок нг принимает значение, определяемое током 15 управления.

С момента t ток протекает по цепи: источник 1, нагрузка 19, обмотка 13, тиристор 7, дополнптельная обмотка 16 линейного дросселя 14, тиристор 2, обмотки 20

11, 10 дросселя насыщения.

Процессы, протекающие в цепях стабилизатора, аналогичны описанным. Отличие состоит только в том, что с указанного момента насыщен сердечник 8, а сердечник 25

9 перемагничивается, и на его рабочих обмотках 22, 23 находится напряжение, по величине равное напряжению на обмотке 16 линейного дросселя 14 и направленное нав» стречу, В момент 6 насыщается сердеч- ЗО ник 9, напряжение на обмотках 22 и 23 становится равш м нулю, и включаются тиристоры 6 и 4, так как напряжение на обмот ке 16 линейного дросселя порождает ток в цепи управляющих электродов указанных тиристоров. Далее процессы в стабилизаторе повторяются. При изменении величины нагрузки дроссель насыщения корректирует момент включения тиристоров регулирующего органа так, чтобы сохранить равенство н н ч ч ° ч .е, I í 7о ч г7 или 1 % 1

Н 7З V O

Эти равенства тождественны, так как 45

B момент 4< переключатели 17 и 18 подключают рабочие обмотки дросселя на- 50 сыщения к управляющим электродам тирис.торов 3 и 5. С этого момента ток в один полупериод протекает по цепи: источник напряжения 1, обмотки 10, 11, тиристор

3, основная обмотка 15 линейного дрос- 55 селя, тиристор 4, обмотки 12, 13, нагрузка 19; в другой полупериод: источник

1, нагрузка 19, обмотки 13 12, тиристор 5, основная обмотка 1 5, тиристор 2, обмотки 11, 10, Так как ток в цепи управления и число витков обмоток управления остаются неизменным, a число витков вспомогательной обмотки иемеииетои в " " (или Я tN +40, что то же самое,так как Я

9f13

7О чч р = W г ) раз To H TDK н

77 72 "о нагрузке изменяется в указанное число раз..е. Хи =Хи — Ие—

"3 "3 т!ОФ wè

Чтобы исключить переходный процесс по току в нагрузке при переходе от одного значения к другому, линейная индуктивность выполнена из двух секций.

До момента в цепи нагрузки включена дополнительная обмотка 16 линейного дросселя. Энергия, накопленная в этой индуктивности, равна

TH

% =л

z где

Ь 6 — индуктивность дополнительной обмоч ки линейного дросселя .16. Так как при переключении распределителя энергия в индуктивности не может изменяться мгновенно, то при подключении основной обмотки 15 линейного дросселя в цепь нагрузки ток в нагрузке принимает новое значение;

I г ,6 тх Ь„1% н„ н

2 — CO77St. а так как индуктивность пропорциональна квадрату числа витков обмотки г т йб н Í ц

Из формул 1 и 2 получают

Если соотношение формулы (3) будет выдержано, то изменение тока нагрузки происходит скачком с определенной (наперед заданной) кратностью амплитуд.

В стабилизаторе тока в качестве переключателей 17, 18 используются полупро водниковые ключи, управление которыми осуществляет задатчик 20 временных инте > валов, выполненный по схеме мультивибра» тора.

Формула изобретения

551779 ве регулирующего органа, на стороне пос тоянного тока которого включен линейный дроссель, а каждая из входных клемм свя» зана с источником переменного напряжения через соответсвующий датчик тока, орган управления на дросселе насьпцения с обмоч ками управления, рабочими обмотками и вспомогательными обмотками, используемыми в качестве датчиков Тока, причем управ ляющий электрод каждого из тиристоров ð мостового выпрямителя связан с анодом через управляющую цепь, выполненную в виде последователоной цепочки из диода и рабочей обмотки дросселя насыщения, отличающийся тем,что, сце- р лью повышения качества регулирования пу тем повышения крутизны фронта управляющего импульса и уменьшения времени пе» реходного процесса, вспомогательные обмотки дросселя насыщения снабжены отво- 20 дами, к которым подключена цепь, состоящая из соединенных встречно-последовательно дополнительных тиристоров, общая точка которых соединена через дополнительно введенную обмотку линейного дросселяс его ооновной обмоткой со стороны анодной группы тиристоров мостового выпрямителя, а управляющий электрод каждого из дополнительных тиристоров соединен через переключатель, по цепи управления связанный с задатчиком временных интервалов, с управляющим электродом и управляющей цепью соответствую щего тиристора катодиой группы мостового выпрямителя, причем отношение витков до» полнительной и основной обмоток линейно»го дросселя равно отношению витков части вспомогательной обмотки между отводом и источником переменного напряжения к общему числу витков вспомогательнои обмотки.

551779

Составитель С. Горбачева

Редактор Т. Загребельная Техред А. Богдан Корректор Ж. Кеслер

Заказ 134/31 Тираж 902 Подписное

Ш4ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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