Регулятор напряжения переменного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТДН ИЯ

Союз Советских

Социапистимеских

Республик (l1) 570035

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.04,72 (21) (777521/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08.77. Бюллетень № 31 (45) Дата опубликования описания 23.1!.77 (51) М. Кл. а05 с 1до

Гасударственный квинтет

Совете Инннотров СССР во делам нзобретвннй и открытий (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. В, Гельман, С. П. Лохов, А. И. Уткин и Я. Jl. Фищлер (71) Заявитель

Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротехнических установках, особенно мощных высоковольтных, требующих регулирования напряжения при высоком коэффициенте мощности, плавности и хорошем качестве выходного напряжения.

Известен регулятор напряжения переменного тока, содержащий в качестве регулирующего органа трансформатор, имеющий в первичной цепи отводы, к которым подключены управляемые ключи 111. 1О

Известен также регулятор напряжения переменного тока, содержащий в качестве регулирующего органа трансформатор, имеющий, например в первичной цепи, подключаемой к источнику питающего напряжения, не менее четырех отводов, к каждому 1у из которых подключен одним силовым выводом управляемый двусторонний ключ, и дополнительные управляемые двусторонние ключи (2) .

Недостатком известных регуляторов является избыточная установленная мощность тирнсторных 2о ключей.

Цель изобретения - снижение суммарной установленной мощности ключей.

Это достигается тем, что другие силовые выводы управляемых ключей объединены в группы

2 попарно для соседних отводов, к общей точке каждой из которых подключен одним выводом один из двух управляемых дополнительных двусторонних ключей, причем другие выводы дополнительных двусторонних ключей объединены и через третий дополнительный управляемый двусторонний ключ подключены ко входному зажиму.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулятора напряжения переменного тока; а на фнг. 2 - функциональная схема регулятора в однофазном исполнении с включением блока ключей у каждого вывода.

Регулятор напряжения переменного тока состоит иэ трансформатора 1 с отводами 2-5, к кото. рым подсоединены управляемые двусторонние ключи 6-9, к общим точкам которых присоединены дополнительные ключи 10 и 11, к общей точке которых присоединен ключ 12. Ключи 6-12 вместе составляют блок 13 ключей, к которому подключен один входной зажим 14 регулятора. Второй входной зажим 15 регулятора присоединен ко второму концу обмотки трансформатора 1, В общем случае ключи могут объединяться в общие точки не только попарно, как нокаэано на фнг, 1, ио и группами

5 70035

10 о ого н .

Суммарная мощность ключей для схемы фиг, 1 (при 4 отводах) 35 (2) Р 4Р +2 2Р Р -9Р ч2 о о о О

Можно показать; что для известного регулятора (2} эта мощность равна 10РО.

При включении каждого ключа непосредствен ° 40 но между отводом и нагрузкой (примем этотвариант за базовый при сравнении) .

Р„Б-12Р ).

Таким образом, уже при четырех отпайкаму45 предлагаемый регулятор дает эффект.

В предлагаемом регуляторе число отпаек m=2" или n = logz m, где n — любое целое число.

Закон роста суммарной . установленной мощности ключей в данном устройстве: 50

) -(" ) р )тт

О,, .F g,, (Ьу, . )P, ()

Можно показать, чтс для известного регулятора (2)

)5, этот закон определяе-ся следующим выражением:

Р„,.т,(ь2 ъ - (m-t)+ j= р (g) т(ги+1)

Я

Закон роста суммарной установленной мошности ключей при базовом варианте 60 из нескольких ключей (число ключей по группам не обязательно одинаково) .

В регуляторе (см. фиг. 2) у трансформатора 1 имеются отводы у начала и конца первичной и вторичной обмоток, которые присоединены к блокам13 ключей, соединенным с зажимами14-17 регулятора. Блоки 13 ключей на фиг. 2 выполнены так ха, как н на фиг. 1. Ключ 12 может включаться только на одной стороне трансформатора у одного зажима.

Регулятор напряжения переменного тока работает следукнцим образом.

Если бжж 13 ключей установлен на вторичной стороне трансформатора 1 (см. фиг. 1) и напряжения между соседними парами отводов 2-5, а также между зажимами 15 и отводом 2 одинаковы, то при включежи ключей 12,10 и б на выход подается напряжение низшего отвода 2, при включении ключей

12,10,7 напряжение отвода 3 (удвоенное), при включении ключей 12,11,8 напряжение отвода 4 (утроенное ( при включении ключей 12,11,9 напряжение отвода 5 (учетверенное). При выключении всех ключей напряжение с выхода полностью снимается, Для обеспечения нормальной работы ключи 2-5 должны выбирать ся на амтлитуду напряжения отвода О„щ, 10-11 на двойное напряжение 20ргп, ключ 12 на напряжение от вода -Vom. При условии постоянства тока на выходе регулятора номинальные токи 1н всех ключей одинако вы, тогда установленная мощность единичного ключа у отвода будет равна: Зо

Р (гг) -1) (т -2) "+ — +" +()н-Ф" =-)тт Р (5)

Выразим суммарную относительную установленную мощность ключей по отношению к базовому варианту: у а n+S (б) п 4 2ад т g Pay„

Из выражений (6) и (7) видно, что Д; уМ

Р е оо Т „б 3

1 т.е. выигрыш при любом числе отводов не превы- eT1/3,, Р„2

6 "2=о, фд PУб (9) т.е. выигрыш непрерывно растет при росте числа ступеней.

Дальнейшее уменьшение установленной мощности и увеличение плавности регулирования может быть получено при присоединении ключей к обоим выводам регулятора на одной стороне (см. фиг. 2), при этом ключ 12 (см, фиг. 1) может отсутствовать в одном из блоков 13, либо установленная мощность ключей 12 распределяется между блоками.

Блоки 13 могут быть выполнены на разное число отводов. Напряжения ступеней в верхней и нижней ,части обмотки целесообразно делать разными.

Пусть, например, напряжения между соседними отводами внизу обмотки U, а число отводов mz.

Тогда суммарное напряжение между всеми отводами нижней части обмотки (т — 1) Ое, а напряжение между отводами в верхней обмотке - п) Uo u число отводов вверху пi) . При этом m = 2" mz п2

= 2 или Il) = logzm> Az = logzmz Тогда. число реализуемых ступеней напряжения резко возрастает

I к=и 1 т2 (lo)

При этом установленная мощность ключей, с учетом (3) и при отсутствии ключа 12,в нижнем блоке:

У (1 )т 2 о )т 2 2 О 1и2 п1 1 2 О ,(,cog,, cog,, ) . (11)

Аналоги шо изложенному существенный эффект может быть получен и при включении ключей на первичной стороне трансформатора, Включение ключей на обеих сторонах трансформатора (см. фйг. 2) обеспечивает дальнейшее увеличение плавности и снижение установленной мощности ключей. По сравнению с известным устройством (2J при этом существенно снижается установленная мощность ключей, так к)к там применена непосредственная связь отводов через ключи с се ью или нагрузкой.

При управлении ключами в данном устроиств возможно сочетание ступенчатого переключения с плавным в пределах одного отвода.

Фи8. т

ЦНИИП И Заказ 305 3/41

Подписное

Тираж 1095

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

Формула изобретения

Регулятор напряжения переменного тока, содержащий в качестве регулирующего органа трансформатор, имеющий, например, в первичной цепи, подключаемой к источнику питающего напряжения, не менее четырех отводов, к каждому иэ которых подключен одним силовым выводом управляемыи двусторонний ключ, и дополнительные управ- ляемые двусторонние ключи, отличающийся тем, что, с целью снижения суммарной установленной мощности ключей, другие силовые выводы управляемых ключей объединены в группы попарно для соседних отводов, к общей точке каждой из.

570035 которых подключен одним выводом один нз двух управляемых дополнительных двусторонних ключей, причем другие выводы дополнительных двусторонних ключей объединены и через третий

5 дополнительно управляемый двусторонний ключ подключены ко входному зажиму.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Аванчук Б.Н и др. Тиристорные и магнит10

tI ные стабилизаторы напряжения, М., изд-во Энергия", 1968, с.64.

2. Авторское свидетельство СССР М 433459„ кл. G 05 f 1/20,, 1970