SU648961A1 - Стабилизатор напр жени перменного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области электротехники и предназначено дл  стабилизации эффективного значени  напр жени  переменного тока в силовых сет х как с активной , так и с реактивной нагрузкой.

Известны стабилизаторы напр жени  переменного тока 1, 2 одно из известных устройств 1 содержит линейный усилитель мощности, к выходу которого подключена цепь обратной св зи, состо ща  из трансформатора тока через выпр митель подключенного к органу сравнени , соединенному с задатчиком и через управл ющий элемент - с регулирующим органом, включенным в цепь источника питани . Недостатко.м этого устройства  вл етс  то, что оно непригодно дл  стабилизации тока в силовых цеп х, так как линейный ток вырабатываетс  усилителем. Второе из известных устройств ,  вл ющеес  наиболее близким техническим решением к данному изобретению, содержит регулирующий элемент, вход которого подключен к первому входному выводу , а выход - к первому выходному выводу , датчик эффективного значени  выходного напр жени , подключенный параллельно выходным выводам и последовательно с усилителем сигнала ошибки, выход которого соединен со входом 1енератора импу,1ьсов с регулируемой скважностью, выход которого подключен к управл ющему выводу регулирующего элемента, блок дл  синхронизации генератора импульсов и блок дл  питани , вход которого подк,тючен параллельно входным выводам.

Недостатком этого устройства  вл етс ,

во-первых то, что оно непригодно дл  стабилизации эффективного напр жени  неременного тока с индуктивной нагрузкой. Это обусловлено тем, что синхронизаци  схемы происходит по напр жению питакмцей сети таким образом, что при переходе напр жени  сети через нуль, схема регу,ч тора-стабилизатора остаетс  без питани  (напр жение питани  схемы не сглаживаетс ). Но в случае индуктивной нагрузки за счет сдвига фазы между напр жением и током не

обеспечиваетс  правильный момент включени  управл емых вентилей; н, во-вторых, к недостатку прототипа можно отнести сложность и нетехнологичность его, обус.човленные тем, что нар ду с трансформатором генератора импульсов, он содержит и трансформатор синхронизации и питани .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей при одновременном упрощении схемы стабилизатора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизаторе напр жени  переменного тока, содержащего регулируюндий элемент, вход которого подключен к первому входному выводу, а выход - к первому выходному выводу, датчик эффективного значени  выходного напр жени , подключенный параллельно выходным выводам и последовательно с усилителем сигнала ошибки, выход которого соединен со входом генератора импульсов с регулируемой скважностью, выход которого подключен к у11равл ю1цему выводу рсгулируюндего э.те.мента, блок дл  синхронизации генератора и.мпульсов и блок дл  питани , вход которого подключен параллельно входным выводам, выход регулирующего элемента подключен ко второму входному выводу, а первый входной вывод через блок нитани  подключен к первому выходному выводу и к выходу регулируюн 1его элемента, куда подключен также вход блока дл  синхронизации генератора импульсов.

На чертеже приведена принципиальна  электрическа  схема с выделение.м основных блоков.

Стабилизатор напр жени  переменного тока состоит из регулирующего элемента 1, выход которого подключен к первому входному выводу (один вывод нагрузки 2) и выполнеппого на базе управл е.мьгх вентилей 3 н 4, которыми .могут служить встречно-параллельно включенные тиристоры („чибо семистор), датчика 5 эффективного значени  напр жени , включенного параллельно с нагрузкой 2, усилител  сигнала ОЕнибки 6, генератора и.мнульсов с регулируемой скважностью 7, блок дл  синхроьп-оации генератора импульсов 8 и блок дл  питапи  9.

Датчик 5 выполпен по .мостовой схе.ме, одна днаг-ональ которой подключена параллельно с нагрузкой 2, а друга  диагональ служит входом дл  усилител  6. Мост состоит из резисторов 10, 11 и 12, нотенцио.метра 13, прелтназначенного дл  задани  величины стабилизируемого эффективного значени  напр жени , и ла.мны накаливани  14, включенной в одно плечо моста и служащей чувствительным элементо.м датчика 5.

Усилитель 6 выполпен на транзисторах 15 и 16, в коллекторные цепи которых подключены соответственно резисторы 17 и 18. Конденсатор 19  вл етс  врем задающим в стабилизаторе как в системе авто.матического регулировани , а диод 20 служит дл  разделени  коллектора транзистора 15 от конденсатора 19 во врем  отрицательного полупериода напр жени  сети.

Генератор импульсов 7 выполнен на базе блокинг-генератора па транзисторе 21 и

трапсфор.маторе 22, об.мотки 23 и 24 которого предназначены дл  включени  управл емых вентилей 4 и 3. Цепь обратной св зи генератора 7 состоит из обмотки 25 и конденсатора 26.

Блок дл  синхронизации 8 состоит из транзисторов 27, 28 и 29, резисторов 30, 3, 32, 33 и 34 и разделительных диодов 35 и 36, одни концы которых соединены между собой и подключены ко второ.му выводу регулирующего элемента 1 (вход блока дл  синхронизации). Резиеторы 30, 31 и 32 предназначены дл  обеспечени  ключевого режима работы соответственно транзисторов 29, 27 и 28. Выход блока дл  синхронизации 8 - коллектор транзистора 29 соединен в HeiUj обратной св зи генератора 7.

Блок дл  питани  9 состоит из стабилитронов 37 и 38, сг;1аживаюп1.их конденсаторов 39 и 40, выпр мительных диодов 41 и 42 и ограничивающего резистора 43. Отрица тс.пдюй к.че.ммой блока дл  питани  9 служит обща  точка конденсаторов 39 и 40 и стабилитрона 37, соединенна  непосредственно как со вторым входным выводом, так и с общей точкой нагрузки 2 и регули5 руюи1,его эле.мента 1. Положительной клеммой схемы гштани  9  вл етс  обща  точка стабилитрона 38 и конденсатора 39, котора  иеносредетвенио соединена с нервым входным выводом стабилизатора, а через выпр мительные диоды 42 и 41 соответственно с

0 первым выходным выводом и со входом ре|у;1ируюпхего элемента 1.

Стабилизатор напр жени  переменного тока работает с.чедующим образом.

Стабилизатор работает по нринцину, еог;iacHO которому эффективное значение нанр жени  стабилизуетс  путем регулировани  момеита включени  управл емых вентилей . Дл  этого при каждом переходе тока нагрузки через ну.чевое значение регулируюН1ИЙ элемент 1 остаетс  запертым в течение

0 вре.меии, необходимого дл  получени  заданной ве:1ичины эффективного напр жени  пере.менного тока.

Принцип работы датчика 5 базируетс  на том, что сопротивление лампы накаливани 

5 14 увеличиваетс  с новыщением те.м 1ературы , обусловленного увеличением тока в ней. В случае, если величина напр жени  нагрузки соответствует заданной величине (задаетс  потенциометро.м 13, определ юндим потенциал базы транзистора 15), то дисбаланс .моста 5 таков, что не вли ет на транзистор 15, который в это врем  заперт, а транзистор 16 открыт током через резистор 17, и сигнал от усилител  6 в генератор 7 не поступает . Но если напр жение в нагрузке 2

5 превышает заданную величину, возникает такой диебаланс моста, который открывает транзистор 15 (эмиттер его становитс  положительным но сравнению с базой), который нереходит в активный режи.м и обуславливает дополнительный ток в резисторе 17. В результате этого транзистор 16 из насыщенного состо ни  переходит в активный режим (потенциал базы его повышаетс ) и образует дополнительное активное сопротивление , включенное последовательно с резистором 18. Это дополнительное активное сопротивление , величина которого зависит от дисбаланса моста, т. е. от разницы между действительной и заданной величины напр жени  нагрузки 2,  вл етс  вы.ходным сигналом усилител  6, подавае.мым в генератор 7. Генератор 7, выполненный на базе транзистора 21, получает два выхолтных сигнала: один из усилител  6, а другой из блока дл  синхронизации 8. Первый из них определ ет про.межуток времени (задержку), по истечению которого генератор 7 выдает импульс дл  включени  регулирующего элемента 1, а второй - момент времени, с которого начинаетс  считывание этой задержки . Этим моментом  вл етс  момент перехода тока нагрузки через нулевое значение. В случае, если регулирующий элемент 1 включен и имеетс  ток в нагрузке 2, напр жение на первом практически нулевое, и транзисторы 27 и 28 заперты, а транзистор 29 открыт током через резистор 30. В таком положении конденсатор 26 зар жаетс  до напр жени  на стабилитроне 37, и пол рность зар да его приводит транзистор 21 в активно запертое состо ние. При переходе тока нагрузки 2 через нулевое значение регулирующий элемент 1 запираетс  и все напр жение падает на него. В зависимости от пол рности напр жени , открываетс  либо транзистор 27, либо транзистор 28. Так как они соединены параллельно , то открывание одного из них запирает транзистор 29. После этого конденсатор 26 начинает перезар жатьс  по цепи; об.мотка 25, стабилитрон 38, транзистор 16, резистор 18, конденсатор 26. Это происходит до тех пор, пока напр жение на переходе базаэмиттер транзистора 21 достигает порога срабатывани  блокинг-генератора 7. Последний выдает управл ющий импульс и включает в зависимости от пол рности напр жени  один управл емый вентиль в элементе 1. После этого транзисторы 27 и 28 запираютс , транзистор 29 открываетс  и конденсатор 26 снова зар жаетс  до напр жени  на стабилитроне 37, и генератор 7 готов к новому срабатыванию. Из вышеприведенного видно, что посто нна  времени перезар да конденсатора 26 после запирани  транзистора 29 (т.е. после перехода тока в нагрузке 2 через нулевое значение) зависит от величины конденсатора 26, резистора 18 и сопротивлени  транзистора 16. Так как первые из них имеют посто нные величины, то изменение величины активного сопротивлени  транзистора 16 позвол ет регу.;нровать момент включени  регулирующего элемента 1, тем самым и стабилизировать эффективное значение переменного напр жени . Чем больше активное сопротивление транзистора 16 (т.е. чем больше напр жение нагрузки 2 отличаетс , от заданной величины), тем больще активное сопротивление транзистора 16. тем самым и посто нна  времени перезар жени  конденсатора 26, и тем позднее генератор 7 включает регулирующий элемент 1. Блок дл  питани  9 работает по принципу полупериодного выпр мител . В положительном полуперноде напр жени  сетн зар дный ток во врем  запертого состо ни  регулирующего элемента 1 протекает через диод 41, в отрицательном полупериоде во врем  включенного состо ни  регулирующего элемента 1 через диод 42. Напр жение питани  стабилизируетс  стабилитронами 37 и 38 и конденсаторами 39 и 40. Ф ормул а изобре тен и   Стабилизатор напр жени  переменного тока, содержащий регулирующий элемент, вход которого подключен к первом} входному выводу, а выход - к первому выходному выводу, датчик эффективного значени  выходного напр жени , подключенный параллельно выходным выводам и последовательно с усилителем сигнала опщбкг,, выход которого соединен со входом генератора импульсов с регулируемой скважностью, выход которого нодк,1ючен к управл ющему выводу регулируюндего элемента, блок дл  синхронизации генератора и.мнульсов и блок дл  П1 тани , вход которого подключен нараллельно входным выводам, отличающийс  тем, что, с целью рас1нирени  функциональных возможностей при одновременном упроHiCHHi; схемы стабилизатора, в нем выход рег -лируюп|его э/юмеита подключен ко второму входному выводу, а первый входной вывод через блок питани  подключен к первому выходному выводу и к выходу рег лнрующего эле.мента, к котором подключен также вход блока дл  синхронизации генератора импульсов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Л 457980, кл. G 05 F 1/44. 1973. 2.Патент США Л 3538427, кл. 323-24, 1971. /LlI « -70s Т i