Устройство для ограничения и стабилизации переменного напряжения

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее реактор, выполненный в виде разйетвленного магнитопровода с немагнитным зазором, с размещенными на стержнях рабочей обмоткой и обмотками управления, два разнонаправленных тиристора и регулятор автоматической стабилизации напряжения, отличающее с я тем, что, с целью снижения содержания высших гармоник в токе и напряжении нагрузки и повышения технико-эконсмических показателей путем снижения стоимости, уменьшения габаритов и повьппения КПД, обмотки управления и рабочие обмотки соединены между собой согласно последовательно , причем каждая из обмоток управления совместно с рабочей обмоткой зашунтирована тиристором. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что регулятор автоматическойстабилизации напряжения выполнен из измерительного , интегрирующего, преобразовательного коммутационного блоков и блока формирования управляющих импульсов , причем входы измерительного блока соединены с выходными выводами , а выход подключен к первому из входов интегрирующего блока, второй вход которого соединен с выходом преобразовательного блока, выход интегрирующего блока :оединен с входом блока формирования управляюS щих импульсов, выходы управления которого подключены к управляемым (Л электродам тиристоров, а выход через коммутирующий блок соединен с третьим входом интегрирующего блока, при этом преобразовательный блок выполнен надвух резисторах и двух выпрямительных мостах, причем выходы По постоянному току этих мостов объединены и подключены к выходу преобразовательного блока, вход по пе ременному току первого выпрямительного моста через первый резистор с подключен к силовым выводам пер00 вого тиристора, а выход по переменному току второго выпрямите.льного моста через второй резистор - к силовым выводам второго тиристора .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„ l 104483 А

G 05 F !/38

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф .1 1 - ., - .„-, :. г ..ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3580408/24-,07 (22) 21.04.83 (46) 23.07.84. Бюл. В 27 (72) Ю.В.Баков и В.А.Клюшкин (71) Ивановский энергетический институт им. В.И.Ленина (53) 621.316.722,1 (088,8) (56) 1. Кунгс Я.А. и др. Автоматизация управления и регулирования напряжения в осветительных установ-. ках. М., "Энергия", 1979, с. 51.

2. Авторское свидетельство СССР

В 543021, кл. Н 01 Г 37/00, 1975. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее реактор, выполненный в виде разветвленного магнитопровода с немагнитным зазором, с размещенными на стержнях рабочей обмоткой и обмотками управления, два разнонаправленных тиристора и регулятор автоматической стабилизации напряжения, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью снижения содержания высших гармоник в токе и напряжении нагрузки и повышения технико-экономических показателей путем снижения стоимости, уменьшения . габаритов и повышения КПД, обмотки управления и рабочие обмотки соединены между собой согласно последовательно, причем каждая из обмоток управления совместно с рабочей обмоткой зашунтирована тиристором.

2. Устройство по и. 1, о т— лич ающеес я тем, чторегулятор автоматической. стабилизации напряжения выполнен из измерительного, интегрирующего, преобразовательного коммутационного блоков и блока формирования управляющих импульсов, причем входы измерительного блока соединены с выходными выводами, а выход подключен к первому из входов интегрирующего блока, второй вход которого соединен с выходом преобразовательного блока, выход интегрирующего блока соединен с входом блока формирования управляющих импульсов, выходы управления которого подключены к управляемым . электродам тиристоров, а выход через коммутирующий блок соединен с третьим входом интегрирующего блока, при этом преобразовательный блок выполнен на. двух резисторах и двух выпрямительных мостах, причем выходы по постоянному току этих мостов объединены и подключены к выходу преобразовательного блока, вход по пе- ременному току первого выпрямительного моста через первый резистор подключен к силовым выводам первого тиристора, а выход по переменному току второго выпрямительного моста через второй резистор — к силовым выводам второго тиристора.

1104483

Изобретение относится к электротехнике, связанной с регулированием параметров электрической энергии, и может применяться в осветительных сетях промышленных предприятий. 5

Известен тиристорный стабилизатор-ограничитель переменного напряжения, состоящий из пары встречно включенных тиристоров и регулятора автоматической стабилизации напря- 10 жения. Ограничение напряжения осуществляется снижением диапазона проводимости тиристоров путем увеличения угла управления ими (1 .

Надостаток данного устройства 15 состоит в большом содержании (до 3SZ) высших гармоник в токе и напряжении нагрузки в режиме ограничения сетевого напряжения. Кроме, того,снижение пусковых токов не обеспечивает щ включения осветительных приборов. Преобразовательный блок, выполненный в виде одного мостового выпрямителя, зажимы переменного тока которого подключены к силовым выводам встречно 2S параллельно соединенных тиристоров, не обеспечивает эффективной работы, когда тиристоры в силовой схеме ограничителя не соединяются непосредственно межцу собой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ограничитель

r напряжения, выполненный на базе управляемого реактора, снабженного регулятором автоматической стабилизации напряжения. Устройство имеет разветвленный магнитопровод, на стержнях которого размещены рабочая обмотка и обмотки управления. Обмотки уп- 40 равления с последовательно включенными разнонаправленными тиристорами подключаются параллельно рабочей обмотке. Устройство обеспечивает дальнейшее снижение степени искажения то- 4 ка и напряжения нагрузки (2 .

Недостатки известного устройства заключаются в искажении тока и напряжения нагрузки и в его высокой стоимости, больших габаритах, низком Sp

КПД.

Цель изобретения состоит в снижении содержания высших гармоник в токе и напряжении нагрузок и повьг шении технико-экономических показателей путем снижения стоимости, уменьшения габаритов и повышения КПД за счет полного использования индуктив-, ного сопротивления обмоток управления и рабочей обмотки для ограничения сетевого напряжения нри условии минимального искажения формы тока и напряжения нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ограничения и стабилизации переменного напряжения, содержащем реактор, выполненный в виде разветвленного магнитопровода с немагнитным зазором, с размещенными на стержнях рабочей обмоткой и обмотками управления, два разнонаправленных тиристора и регулятор автоматической стабилизации напряжения, обмотки управления и рабочие обмотки соединены между собой согласно последовательно, причем каждая из обмоток управления совместно с рабочей обмоткой зашунтирована тиристором.

Кроме того, регулятор автоматической стабилизации напряжения выпол,нен из измерительного, интегрирующего, преобразовательного, коммутационного блоков и блока формирования управляющих импульсов, причем входы измерительного блока соединены с выходными выводами, а выход подключен к первому иэ входов интегрирующего ! блока, второй вход которого соединен с выходом преобразовательного блока, выход интегрирующего блока соединен с входом блока формирования управляющих импульсов, выходы управления которого подключены к управляе— мым электродам тиристоров, а выход через коммутирующий блок соединен с третьим входом интегрирующего блока, при этом преобразовательный блок выполнен на двух резисторах и двух выпрямительных мостах, причем выходы по постоянному току этих мостов объединены и подключены к выходу преобразовательного блока, вход по пере-, менному току первого выпрямительного моста через первый резистор подключен к силовым выводам первого тиристора, а вход по переменному току второго выпрямительного моста через второй резистор — к силовым выводам второго тиристора, На чертеже приведена схема устройства для ограничения и стабилизации напряжения с блок-схемой регулятора автоматической стабилизации напряжения.

К источнику сетевого переменного напряжения последовательно с освети

Э 11044 тельной нагрузкой 1 включен реактор

2, имеющий трехстержневой магнитппровод 2 с немагнитными зазорами во ,.всех стержнях. На крайних стержнях размещены обмотки 4 и 5 управления, на среднем стержне — рабочая обмот- ка 6. Обмотки 4-6 соединяются между собой согласно последовательно..Обмотка 4 управления и рабочая обмоткл

6 зашунтирована тиристором 7, а об- !О мотка 5 управления и рабочая обмотка

6 — с тиристором 8. Напряжение нагрузки 1 подается на измерительный блок 9, который соединен последователь но с интегрирующим блоком 10 и блоком 11 формирования импульсов управления, выходы которого подключены к цепям 12 и 13 управления тиристоров 7 и 8 и к входу интегрирующего блока 1О через коммутационный 20 блок 14, Другой вход интегрирующего блока !О соединен с преобразовательным блоком 15, который .подключен к силовым выводам 16-19 тиристоров ? и 8.

Для обеспечения эффективности работы 2 регулятора автоматической стабилизации выходного напряжения в преобразовательный блок 15 введены выпрямительные мосты 20 и 21. Зажимы переменного напряжения моста 20 подключены З0 к выводам тиристора 8, а зажимы моста 21 — к выводам тиристора 7. Выходы постоянного тока мостов 20 и 21 объединяются между собой и подаются на вход блока 10, 35

Устройство работает следующим образом.

При подключении осветительной нагрузки 1 к переменному напряжению пи-40 тающей сети, до включения тиристоров

7 и 8 пусковой ток включения проходит по последовательно соединенным обмоткам 4-6 реактора 2, индуктивное сопротивление которого в этом режиме 45 максимальное. Поэтому наблюдается эффективное ограничение пусковых токов, что увеличивает срок службы осветительных приборов. Работа реактора

2 при закрытых тиристорах 7 и 8 эк- 50 вивалентна работе дросселя с одной обмоткой, число витков которой равно сумме чисел витков обмоток управления и удвоенному числу витков рабочей обмотки, если сечение средиеге стерж-55 ня реактора 2 в два раза выше сечения крайнего стержня магнитной системы 3.

83

Такими образом, повышение. техникоэкономических показателен устроиства (снижение размеров, массы, потерь, стоимости) при ограничении сетевого напряжения достигается за счет полного использования индуктивного сопротивления как рабочей обмотки 6, так и обмоток 4 и 5 управления путем их последовательного соединения.

При полностью открытых тиристорах

7 и 8 по обмоткам 4 и 5 управления протекает постоянный ток. Напряжение на реакторе 2 практически равно нулю.

Наблюдаются лишь неболъшие всплески напряжения в момент ком!мутации тирис.торов 7 и B. По крайним стержням и ярмам магнитной. системы 3 протекает практически постоянный магнитный поток ° Наличие немагнитных зазоров в стержнях препятствует насыщению электротехнической стали магнитопровода реактора. Если напряжение на нагрузке 1 меньше или равно заданной уставке напряжения, то измерительный блок 9 через интегрирующий блок 10 разрешает полное открытие тиристоров 7 и 8. Угол управления тиристоров близок к нулю.

Если напряжение на нагрузке 1 превышает заданное действующее значение напряжения, то измерительный блок 9 уменьшает постоянную времени интегрирования блока 10, который управляет моментом подачи управляющих импульсов с выхода блока 11 в цепях

12 и 13 управления, тиристоров 7 и 8.

Угол управления тиристоров возрастаег, увеличивается индуктивное сопротивление реактора, а .напряжение на нагрузке 1 снижается до заданного уровня, Снижение искажения тока и напряжения нагрузки достигается следующим образом. При этом необходимо различать три режима работы тиристоров

7 и 8: оба тиристора отКрыты, один открыт (второй закрыт), оба тиристора закрыты.

Когда открыты оба тиристора 7 и 8, напряжение на реакторе 2 минимальное и оно не вносит искажения в цепь из-за слабого влияния напряжения реактора на нагрузку.

Когда один тиристор открыт, а другой закрыт, ток протекает как по обмотке управления, так и в короткозамкнутом контуре, образованном дру1104483

Составитель А. Чернышева

Редактор Л. Гратилло Техред М.Кузьма КоРРектоР М.Демчик

Заказ 5210/34 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 гой обмоткой управления и рабочей обмоткой. Короткозамкнутый контур оказывает компенсирующее действие и способствует улучшению формы тока и напряжения нагрузки.

Когда оба тиристора закрыты, реактор 2 обладает линейными свойствами, так как работает на линейной части кривой намагничивания электротехнической стали, что обеспечивается немагнитными зазорами.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет снизить содержание высших гармоник в токе и направлении ,нагрузки, а также повысить техникоэкономические показатели путем снижения стоимости, уменьшения габаритов и повышения КПД.