Быстродействующий электромагнитный регулятор постоянного тока

 

СССР

Класс 2ldР, 12„

21с, 63Ä

21с, 64.-, № б3848 описдник изоьркткния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в Бюро изобретений Госплана при СНК СССР

И. Л. Каганов и А. А. Сакович

Быстродействующий электромагнитный регулятор постоянного тока

Заявлено 3 апреля 1943 года в Наркомэлектропром за _#_s 131 (321525) Опу.бликовано 31 августа 1944 года

Изобретение касается быстродействующего электромагнитного регулятора постоянного тока с магнитопроводом, окружающим проводник с регулируемым током и несущим рабочую обмотку переменного тока, включенную в цепь исполнительного элемента. Согласно изобретению, в предлагаемом регуляторе рабочая обмотка составлена из двух параллельно включенных секций, расположенных на двух параллельных сердечниках магнитопровода, на которых расположены последовательно включенные секции обмотки обратной связи, обтекаемые выпрямленным током исполнительного механизма.

На третий керн магнитопровода может быть наложена компенсационная обмотка постоянного тока, служащая для задавания уставки регулятора. Чагнитопровод может быть снабжен магнитным шунтом. .Далее, параллельно рабочей обмотке может быть включена емкость для компенсации реактивного тока обмотки. Равным образом между средней точкой одной из секций рабочей обмотки и соответствующим полюсом источника переменного тока может быть вкл:.очена емкость для увеличения диапазона изменения тока исполнительного элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображен предлагаемый регулятор, на фиг. 2 — вариант схемы включения рабочих обмоток, на фиг. 3— пояснительные диаграммы (кривые зависимости регулируемого тока

1а от разности Ы между действительным значением этого тока и уставкой), на фиг. 4 — схема включения регулятора в цепь управления ртутного выпрямителя.

Основными частями регулятора являются: магнитопровод 1, насаживаемый непосредственно на шину 2, пропускающую регулируемый постоянный ток; рабочая обмотка

3, питаемая переменным током; выпрямительное устройство 4 (купроксный мостик); обмотка обратной связи 5; компенсационная обмотка

6, питаемая постоянным током от постороннего источника.

Этот аппарат представляет собой реактор, включенный в цепь исполнительного элемента и обладающий тем свойством, что его индуктивность автоматически изменяется при изменении силы регулируемого № б3848 тока 4 и может изменяться с изменением компенсирующего тока

Реактор этот является одновременно измерительным и усилительным элементом регулятора.

Через обмотку 6 пропускается ток такой силы и такого направления, чтобы он компенсировал магнитное действие тока I,, величину которого регулятор должен поддерживать неизмен|ной.

При желании иметь другое значение тока I,i должна быть соответственно изменена и величина компенсирующего тока 1, . Таким образом ток компенсации i, выполняет роль тока «уставки». Задавая величину этого тока, мы тем самым устанавливаем величину рабочего тока I„<, поддерживаемого регулятором, Индуктивное сопротивление катушки 3 зависит от того, проходит ли через магнитную систему регулирующего реактора постоянный магнитный поток, и от величины этого потока. При отсутствии постоянного потока (что соответствует равенству величин тока шины и ампервитков компенсационной обмотки) индуктивное сопротивление катушки максимально, а ток, проходящий через эту. катушку, а, следовательно, и выпрямляемый купроксами, минимален. Это видно из характеристики, приведенной на фиг. 3. С появлением постоянного потока и нарастанием его величины (что имеет место тогда, когда численное значение рабочего тока I начинает отличаться от численного значения компенсирующих ампервитков) ток через катушку 3, а следовательно, и выпрямленный ток 1р, начинают возрастать. При этом в схеме регулятора без обратной связи не существенно: будет ли рабочий ток меньше или больше компенсирующих ампервитков. Характеристика регулятора, определяемая по зависимости тока регулирования от разностей ампервитков рабочего тока и тока компенсации, как показывает фиг. 3, получается вполне симметричной.

Воздействуя током регулирования на исполнительный элемен, от которого непосредственно зависит величина рабочего тока Id, мы тем самым получаем полныи автоматизм процесса регулирования. Действительно, при всяком отклонении значения рабочего тока от значения, заданного током уставки в описанной схеме регулятора автоматически меняется ток ið в исполнительном элементе (ток регулирования), чем достигается восстановление (в границах точности действия регулятора) прежнего значечия рабочего тока.

Для стабилизации работы регулятора может быть непосредственно использовано напряжение, наводимое в компенсационной обмотке и являющееся первой производной по отношению к колебаниям регулируемого тока. Такой регулятор может быть применен для регулирования тока, получаемого от генераторов (впрочем не только постоянного, но и переменного тока), а также от любой управляемой выпрямительной системы. В первом случае исполнительным элементом является система возбуждения генерато ров или возбудителей, во втором случае исполнительным элементом является орган управления током выпрямительной системы, в частности сетки у электронных и ионных приборов.

Обмотка 3 переменного тока выполняется из двух параллельно включенных секций, сидящих на разных сердечниках магнитной системы. При таком исполнении регули руюшего реактора переменный магнитный поток замыкается по магнитному контуру, охватывающему только обмотки перемен ного тока, не затрагивая компенсирующей обмотки постоянного тока. Далее, в регуляторе на ссрдечнпки, несущие обмотки переменного тока, насажены обмотки 5, включенные последовательпо в цепь регулирующего тока. Это, так называемые, обмотки обратной связи. Они включены таким образом, что при превышении рабочим тском тска уста вки обратная связь усиливает первоначальное намагничение, благодаря чему чувствительность регу— 3

Л 63848 лятора, как это можно видеть из сравнения правых ветвей кривых

¹ 4 и № 3 на фиг. 3, повышается.

Левая ветвь характеристики при наличии обратной связи идет, наоборот, ниже левой ветви характеристики при отсутствии обратной связи, что также является благоприятным фактором (см. ниже) при использовании регулятора для регулирования тока ртутных выпрямителей. Встречное включение обмоток о ратных связей приводит к полной компенсации наведенных в них переменных э. д. с.

Для дальнейшего повышения крутизны правой ветви характеристик, т. е. для дальнейшего повышения чувствительности, и одновременно для снижения крутизны левой ветви характеристик, в электрическую схему регулятора введены еще конденсаторы Ci и С2, включенные в схему, как показано на фиг. 2. Изменения харакгеристик, даваемые конденсаторами, показывают кривые ¹ 2 и ¹ 1 на фиг. 3.

Практически выполненный регулирующий реактор, как показывает фиг. 1, имеет кроме трех сердечников, несущих обмотки, еще один сердечник, не несущий обмоток и выполняющий роль магнитного шунта. Назначение шунта — обеспечить минимальный наклон харак. тцристик при переходе на участок насыщения. Для ослабления пульсации тока в цспи регулирования предусмотрен сглаживающий реактор СД.

Подобный регулятор может быть применен для регулирования тока мощных ртутных выпрямителей с током 4000 — 5000 ампер в единице.

На фиг. 4 приведена полная принципиальная схема такого регулирующего устройства.

Для питания цепи сеток у выпрямителей PB применены пик-трансформаторы 8, дополнительно снабженные, помимо первичной обмотки 10 и вторичной 9, двумя обмотками: обмоткой подмагн ичивания

11 и стабилизирующей обмоткой 12.

Обмотки подмагничивания всех шести пик-трансформаторов включены последовательно в цепь тока регулирования, а последовательно соединенные между собой стабилизирующие обмотки включены параллельно компенсационной обмотке.

Ток регулирования, проходя по подмагничивающим обмоткам пиктрансформаторов, смещает по фазе вторичное напряжение этих трансформаторов или, что то же, сегочное напряжение выпрямителей, и тем самым меняет ток выпрямите лей. Надлежащее изменение тока достигнуто подбором приведе нны, выше характеристик. Через стабилизирующие обмотки проходит ток, изменение во времени которого определяется производной от изменений рабочего тока. Этим достигается устойчивая работа регулятора без заметных качаний.

Для, возможности включения компенсационных обмоток ряда регуляторов последовательно с одновременной возможностью менять ток уставки каждого регулятора независимо от причин, реостаты 7 уставки выполнены с шунтами и двумя рядами контактов так, что при перемещении ползушки изменение тока в одной из ветвей не вызывает изменений тока в неразветвленной части реостата.

Преимущества описанного регулятора перед известными типами электромагнитных регуляторов заключается, по мнен|ию изобретателей, в следующем:

1. Данный регулятор реагирует непосредственно на величину постоянного тока.

2. Величина регулируемого тока у данного регулятора ничем не ограничена и может достигать нескольких десятков и даже сотен тысяч ампер.

3. Время действия регулятора, не имеющего никаких промежуточных механических звеньев, определяется только собственным временем действия регулятора, исчисляемым сотыми и десятыми долями секунды, что определяет данный регулятор, как быстродействующии.

4. Регулятор обладает простым устройством, не имеет изнашивающихся частей, не требует регуляр№ 63848 ного ухода и обладает постоянством характеристики.

5. В данном регуляторе ток исполнительного органа может быть контролируем по прибору на щите управления. Для ртутных выпрямителей, у которых углы регулирования оказываются пропорциональными току регулирования, это преимущество является особенно существенным.

Предмет изобретения

1. Быстродействующий электромагнитный регулятор постоянного тока с магнитопроводом, окружающим проводник с регулируемым током и несущим рабочую обмотку переменного тока, включенную в цепь исполнительного элемента, отличающийся тем, что рабочая обмотка составлена из двух параллельно включенных секций, расположенных на двух параллельных сердечниках магнитопровода, на которых расположены последовательно включенные секции обмотки обратной связи, обтекаемые выпрямленным током исполнительного механизма.

2. Форма выполнения регулятора по и. 1, отличающаяся тем, что на третий керн магнитопровода наложена компенсационная обмотка постоянного тока, служащая для задавания уставки регулятора.

3. Форма выполнения регулятора по п. и. 1 и 2, отличающаяся тем, что магнитопровод снабжен магнитным шунтом.

4. Форма выполнения регулятора по п. п. 1 — 3, отличающаяся тем, что параллельно рабочей оомотке включена емкость для компенсации реактивного тока обмотки.

5. Форма выполнения регулятора по п. п. 1 — 4, отличающаяся

1ем, что между средней точкой одной из секций рабочей обмотки и соответствующим полюсом источ ника переменного тока включена емкость для увеличения диапазона изменения тока исполнительного элемента. № 63848

Фиг. 4

Отв. редактор Д. А. Михайлов

Техн. редактор М. В. Смольякова 154042 Г1одписано к печати 16(ГЧ 1946 г. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. 318

Типография Госпланиздата, им. Воровского, Калуга