Pierwszenstwo: 26.XI.1965 Austria Opublikowano: 16.II.1970 59189 KI. 21 a4, 8/01 MKP H03& C|00 SIBLIOTEKA Wlasciciel patentu: Elin — Union Aktiengesellschaft fur Elektrische Industrie, Wieden (Austria) Uklad wzbudzajacy oscylatora tyrystorowego Przedmiotem wynalazku jest uklad wzbudzajacy oscylatora tyrystorowego sterowanego czestotliwos¬ cia drgan obwodu obciazenia, skladajacego sie z uzwojenia obciazenia, na przyklad uzwojenia pieca indukcyjnego i z kondensatora kompensacyjnego.Znane sa uklady wzbudzajace oscylatorów, w których sa zastosowane sterowane zawory elek¬ tryczne, na przyklad tyrystory.Znany jest na przyklad uklad do wzbudzania oscylatora tyrystorowego, w którym zaplon tyry¬ storów jest wyzwalany za pomoca kondensatora, elementu nieliniowego, na przyklad gazowanej lam¬ py wyladowczej oraz impedancji przepuszczajacej prad staly.Znane sa równiez uklady oscylatorów tranzy¬ storowych, w których wzbudzanie drgan obwodu rezonansowego ocUbywa sie za pomoca impulsu na¬ piecia z kondensatora, który powoduje, ze jeden z dwóch tranzystorów oscylatora staje sie przewo¬ dzacy, przez co obwód rezonansowy zostaje po¬ budzony do drgan. Gdy jeden z tranzystorów znaj¬ duje sie w stanie przewodzenia, wówczas samowzbu- dzanie oscylatora uzyskuje sie za pomoca ukladu sprzezenia zwrotnego, przy czym tranzystory sa wyzwalane na przemian.Znany jest równiez uklad przeciwsóbnego oscy¬ latora^ tranzystorowego, w którym wzbudzenia drgan uzyskuje sie w ten sposób, ze prad konden¬ satora wywoluje na oporniku impuls napiecia, który jako ujemny jest podawany na bazy tranzystorów 10 15 20 25 30 oscylatora, dzieki czemu zostaja zapoczatkowane drgania obwodu rezonansowego. Nastepne drgania sa wywolywane za pomoca ukladu sprzezenia zwrot¬ nego.Omówione wyzej uklady oscylatorów maja w obwodzie rezonansowym jako element indukcyjny, uzwojenie pierwotne transformatora, którego uzwo¬ jenie wtórne zasila wlasciwy odbiornik. Wzbudze¬ nie takiego ukladu uzyskuje sie za pomoca pocho¬ dzacego z kondensatora impulsu pradowego lub na¬ pieciowego, który powoduje wprowadzenie jednego z zaworów elektrycznych na krótko w stan prze¬ wodzenia, dzieki czemu obwód rezonansowy na sku¬ tek przeplywu pradu zostaje wprawiony w drgania.Wlaczenie do pracy pozostalych zaworów oscylato¬ ra odbywa sie za pomoca sprzezenia zwrotnego po¬ przez oddzielne uzwojenie transformatora wyjscio¬ wego.Omówione uklady nie nadaja sie do zastosowa¬ nia w urzadzeniach przemyslowych duzej mocy, a jedynie znajduja zastosowanie w urzadzeniach na- grzewczych pracujacych na sredniej czestotliwosci.Ponadto tlumienia w obwodzie posrednim pradu stalego, na¬ lezacym do ukladu oscylatora, impuls pradowy nie moze byc doprowadzony do obwodu rezonansowe¬ go, stanowiacego obciazenie oscylatora, wystarcza¬ jaco szybko by spowodowac stabilne drgania tego obwodu w przypadku pracy przy duzych czestotli¬ wosciach pradu, plynacego w obwodzie obciazenia. 591893 Celem wynalazku jest zbudowanie ukladu wzbu¬ dzajacego pozbawionego wymienionych wad, który umozliwia prace oscylatora z wlasna czestotliwoscia drgan przy zadowalajacej czulosci na impulsy ste¬ rujace zaworami oscylatora.Zadaniem wynalazku jest doprowadzenie impulsu energii elektrycznej do równoleglego obwodu rezo¬ nansowego, skladajacego sie z wlasciwego odbior¬ nika w postaci uzwojenia obciazenia i z konden¬ satora kompensacyjnego, w celu wzbudzenia nie- gasnacyeh drgan tego obwodu. /|;5&adaj|ie to zostalo rozwiazane wedlug wynalaz- **. Tkii w %n sposób, ze uklad wzbudzajacy zawiera obwód pomocniczy, skladajacy sie z szeregowego polaczenia cewki pomocniczej przeznaczonej do ograniczania wartosci pradu, wzbudzajacego, ste¬ rowanego zaworu elektrycznego i wzbudzanego, re¬ zonansowego obwodu obciazenia, przy czym obwód pomocniczy jes* diajaczony do zasilajacego go zródla napiecia, a ponadto w obwód pomocniczy wlaczony jest uklad wygaszania sterowanego wzbudzajacego zaworu elektrycznego, skladajacy sie z innego ste¬ rowanego zaworu elektrycznego i kondensatora, któ¬ re sa wlaczone miedzy anode zaworu wzbudzaja¬ cego a drugi zacisk zródla napiecia zasilania. Obwód pomocniczy jest przy tym tak polaczony z obwodem Obciazenia, ze prad pomocniczy potrzebny do po¬ budzenia obwodu obciazenia plynie naprzeciw do¬ prowadzonego do oscylatora pradu zasilania.Korzystna cecha ukladu wzbudzajacego wedlug wynalazku jest to, ze zbedny jest transformator wyjsciowy w obwodzie zasilania odbiornika, a oscy¬ lator jest wlasciwie sterowany natychmiast po roz¬ poczeciu dirgan z czestotliwoscia rezonansowa.Wynalazek jest blizej objasniony na podstawie rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat po¬ laczen ukladu wzbudzajacego w polaczeniu z ukla¬ dem oscylatora* a fig. 2 schemat blokowo-ideowy ukladów z uwzglednieniem polaczen do sieci.Przemiennik czestotliwosci sklada sie z regulo¬ wanego prostownika A o znanej konstrukcji i pola¬ czonego z nim oscylatora B wyposazonego w dla¬ wik 3 oraz tyrystory 5—8. Obwód obciazenia C za¬ wiera kondensator 1 oraz uzwojenie obciazenia 2, na przyklad uzwojenie pieca indukcyjnego. Obwód obciazenia C jest wlaczony w przekatna mostka tyrystorowego. Ziródlo D pradu przemiennego lub stalego dostarcza do wzbudzajacego, sterowanego zaworu elektrycznego 4 korzystnie tyrystora energie potrzebna do wzbudzenia drgan obwodu obciazenia.Oscylator jest przedstawiony na fig. 1 wraz z ob¬ wodem obciazenia C utworzonym z kondensatora 1 i uzwojenia obciazenia 2 i z obwodem pomocni¬ czym, przeznaczonym do pobudzenia drgan obwo¬ du obciazenia, sterowanym, elektrycznym zaworem 4, zaworem 9 i innymi elementami obwodu pomoc¬ niczego.Regulowany prostownik o znanej konstrukcji za¬ silany z sieci pradu przemiennego lub trójfazowego albo inne regulowane zródlo pradu stalego, ma za zadanie regulowanie mocy oddawanej z przemien¬ nika czestotliwosci na uzwojenie obciazenia 2. Ty¬ rystor, jak wiadomo, moze byc wprowadzony ze stanu zaporowego w stan przewodzenia za pomoca impulsu sterujacego podanego na elektrode steruja- 5918* 4 ca. Natomiast wygaszenie tyrystora za -pomoca elek¬ trody sterujacej nie jest mozliwe. Mozna to osiag¬ nac tylko w ten sposób, ze przynajmniej na prze¬ ciag tak zwanego czasu rekombinacji, do tyrystora 5 zostaje przylozone napiecie blokujace, co spowo¬ duje przerwanie przeplywu pradu.Jak wynikasz samej nazwy, przemiennik stero¬ wany obciazeniem otrzymuje swoje impulsy stero¬ wania od odbiornika luib obciazenia* W niniejszym io przykladzie przemiennik otrzymuje impulsy z ob¬ wodu drgajacego, w którym uzwojenie obciazenia 2 stanowi indukcyjna czesc obwodu obciazenia C. Z tego wzgledu potrzebny jest uklad sterujacy, któ¬ ry zmienia impulsy odbierane z obwodu obciaze- 15 nia na impulsy zaplonowe odpowiednich tyrysto¬ rów oscylatora, przy czym tyrystory 5 i 8 lufo 6 i 7 za kazdym razem otrzymuja zaplon parami. Uklad ten nie jest jednak przedmiotem wynalazku i nie jest przedstawiony na rysunku. 20 W celu wzbudzenia drgan obwodu obciazenia, nalezy szybko dolaczyc do oscylatora prad zasila¬ nia is z prostownika, co jednak nie jest latwe do wtkomania ze wzgledu na dlawik 3, którego in- dukcyjnosc jest znacznie wieksza od indukcyjnosci 25 uzwojenia obciazenia 2, albo nalezy doprowadzic do obwodu obciazenia powoli narastajacy prad po¬ mocniczy iH, który po osiagnieciu jego zadanej war¬ tosci trzeba szybko przerwac, aby uniemozliwic od¬ plyw energii z obwodu obciazenia. W ukladzie we- w dlug wynalazku wykorzystano te druga mozliwcsc wzbudzania. Aib^ obwód Obciazenia po wzbudzeniu drgal nadal z czestotliwoscia rezonansu wlasnego, co umozliwia odbieranie impulsów sterujacych przez otwarcie jednej pary tyrystorów, na przy- 35 klad tyrystorów 6 i 7, z regulowanego prostownika A doprowadza sde do oscylatora poczatkowy prad zasilania is, który jest skierowany przeciwnie do pradu pomocniczego iH przeplywajacego (przez za¬ wór wzbudzajacy 4. Po odlaczeniu tego pradu po- 40 mocniczego im prad U podtrzymuje drgania, pr/:y czym, iprad pomocniczy Ih, plynacy przez zawór wzbudzajacy 4 po osiagnieciu zadanej wartosci zo¬ staje szybko przerwany.Uklad wedlug wynalazku wymaga wprawdzie 45 zastosowania obwodu pradu pomocniczego, pozwa¬ la jednak na powolne wyregulowanie poczatkowe¬ go pradu zasilajacego is do wyznaczonej wartosci przed wlasciwym uruchomieniem ukladu. Wartosc impedancji uzwojenia obciazenia 2 jest przy tym 50 pomijalna, poniewaz czestotliwosc podstawowa prze¬ biegu pradu is jest, wobec powolnego narastania tego pradu, bardzo mala. Na skutek tego konden¬ sator I obwodu obciazenia praktycznie nie jest la¬ dowany, gdyz na jego zaciskach nie ma róznicy 55 potencjalu. Z chwila osiagniecia zadanej wartosci poczatkowego pradu zasilania is przez zawór wzbu¬ dzajacy 4 zostaje wlaczony prad pomocniczy iH, który powinien byc znacznie wiekszy niz poczatko¬ wy prad zasilania is. Narastanie pradu pomocni- 60 czego iH jest równiez tak powolne, ze impedancja uzwojenia obciazenia 2 jest pomijalna ze wzgle¬ du na bardzo mala czestotliwosc podstawowa prze¬ biegu narastania pradu in wobec czego ladowanie kondensatora 1 obwodu obciazenia praktycznie nie 65 wystepuje. Prad pomocniczy wytwarza w uzwoje- .59189 niu obciazenia 2 silne pole magnetyczne. Zgaszenie zaworu 4 nastepuje z chwila gdy prad pomocniczy iH osiaga zadana wartosc. Po zgaszeniu zaworu 4 prad wzbudzajacy wywolany zanikiem pola magne¬ tycznego uzwojenia obciazenia 2 i poczatkowy prad 6 zasilajacy is dodaja sie w kondensatorze 1, wsku¬ tek czego kondensator ten zostaje naladowany, a obwód obciazenia zostaje wzbudzony i zaczyna drgac z czestotliwoscia rezonansu wlasnego* Napie¬ cie drgan obwodu obciazenia zostaje wykorzystane 10 do sterowania tyrystorów 5—8 oscylatora za po¬ moca odpowiedniego ukladu sterujacego.Ptrzy przejsciu pradu w obwodzie obciazenia przez zero, tyrystory 6 i 7 otwarte az do tej chwili, umozliwiajac regulacje poczatkowego pradu zasila¬ nia, zostaja zablokowane przez urzadzenie steruja¬ ce, a druga para tyrystorów 5 i 8 zaczyna prze¬ wodzic przed momentem przejscia napiecia obwo¬ du obciazenia przez zero. Wskutek zaplonu ty¬ rystorów 5 i 8 na dotychczas otwarta pare tyry¬ storów 6 i 7 zostaje przylozone napiecie przeciwne, aby skrócic proces ich gaszenia i pobudzic obwód obciazenia ido dalszych drgan pod dzialaniem pra¬ du zasilajacego i*. Mozna teraz za pomoca regulo¬ wanego zródla pradu stalego lub prostownika wy¬ regulowac prad znamionowy obciazenia.Czestotliwosc z jaka dziala oscylator jest zalez¬ na tylko od czestotliwosci rezonansowej obwodu obciazenia. Przy danej indukcyjnosci uzwojenia obciazenia 2 oddzialywanie na czestotliwosc robo¬ cza jest mozliwe tylko przez zmiane pojemnosci ob¬ wodu obciazenia. Górna granica czestotliwosci jest zalezna od czasu rekombinacji nosników w ma¬ teriale pólprzewodnikowym tyrystorów zastosowa¬ nych w ukladzie. Poniewaz przemiennik sterowany obciazeniem otrzymuje impulsy sterujace z od¬ biornika, najlepiej z obciazenia indukcyjnego, po¬ laczonego z kondensatorem w ukladzie rezonanso¬ wym, jego czestotliwosc pracy nie jest stala i mo¬ ze zmieniac sie w czasie pracy. W omawianym przykladzie oscylator pracuje na obwód obciazenia o malej indukcyjnosci przy czestotliwosci rezonan- .sowej od 1,5 do 4 kHz.W. przykladzie wykonania przedstawionym na fig. 1 prad pomocniczy, potrzebny do wzbudzenia obwodu obciazenia, jest pobierany z sieci pradu przemiennego, przy czym zawór wzbudzajacy 4 jest wlaczony jako prostownik jednokierunkowy.Jest to mozliwe jednak tylko wtedy, gdy indjk- 50 cyjnosc obwodu obciazenia jest dostatecznie mala i tym samym istnieje pewnosc, ze prad pomocni¬ czy iH osiagnie wartosc wyznaczona w przeciagu pól okresu pradu sieci. Zgaszenie zaworu wzbu¬ dzajacego 4 nastepuje po zapaleniu zaworu ga- 55 szacego 9 z chwila gdy prad pomocniczy iH osiag¬ nie wyznaczona wartosc. Wkrótce po zapaleniu za¬ woru gaszacego 9, prawie cale napiecie kondensa¬ tora 12 zostaje przylozone jako napiecie zaporowe na zawór wzbudzajacy 4, poniewaz cewka pomoc- 60 nicza 10 nie pozwala na szybki wzrost pradu po¬ mocniczego, a napiecie obwodu obciazenia jest po¬ czatkowo male wobec napiecia kondensatora 12.W ten sposób uzyskuje sie szybkie przerwanie ob¬ wodu pomocniczego. Kondensator 12 rozladowuje 65 15 20 25 30 35 40 45 sie wówczas przez zawór gaszacy 9 i cewke po¬ mocnicza 10. ' Ladowanie kondensatora 12 w przykladowo przed¬ stawionym na fig. 1 ukladzie nastepuje przez ob¬ wód ladowania zasilany z pierwszego uzwojenia wtórnego transformatora 11, przy czym obwód la¬ dowania stanowi szeregowe polaczenie kondensa¬ tora 12, polaczonego z jednej strony do srodkowe¬ go odczepu uzwojenia wtórnego transformatora 11, z ograniczajacym prad opornikiem iw, z dioda pro¬ stujaca 15 i z wlacznikiem 16.Jako kondensator 12 mozna zastosowac konden- i sator elektrolityczny, jezeli za pomoca diody 13 za¬ pewni sie, ze na tym kondensatorze nie pojawi sie napiecie sterowane przeciwnie. Rezystancja szere¬ gowego polaczenia zaworu 9, cewki 10 uzwojenia wtórnego transformatora 11 i diody pomocniczej 13, powinna byc tak duza, aby w ciagu polowy okresu pradu sieci nie byl przekroczony dopuszczalny prad w tym obwodzie. Wlacznik 16 umozliwia zgaszenie zaworu 9, jezeli zostanie otwarty na krótko przed zaplonem tego zaworu.Zamiast obwodu pomocniczego zasilanego pradem przemiennym, mozna zastosowac równiez obwód pradu stalego o odpowiednio duzej mocy. Obwód pomocniczy pradu stalego powinien byc jednak za¬ stosowany wtedy, gdy w przypadku stosowania obwodu pradu przemiennego ewentualnie nawet o malej czestotliwosci, takiej jak czestotliwosc sieci, nie ma pewnosci, ze prad pomocniczy iH osiagnie w ciagu pól okresu zadana wartosc. W przypadku zastosowania pradu stalego, uklady gaszace wzbu¬ dzajacego zaworu 4, umozliwiajace szybkie i nie¬ zawodne przerwanie obwodu pomocniczego mozna uwazac jako znane.Zamiast elektrycznego zaworu wzbudzajacego 4 mozna zastosowac w ukladzie wedlug wynalazku szybko dzialajace styki. PL