Патент ссср 154884

 

Ме 154884

Класс H 03f; 21а, 18«

H 02р; 21с, 591о

Н 02m; 21d, 12о, СССР

P:1тг11Т 1;0

Т : 11Д 1г1 1 Р д

БИЬ. 1ИОТЕКА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г(одпнсная группа Лв 87

Б. H. Иванчук, Р. А. Липман и Б. Я. Руви1.оь

РЕВЕРСИВНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Заявлено 25 декабря 1961 г. за N 757942,,24-7 в Комитет но делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений и товарных знаков» хне И за 1963 г.

Создание реверсивных (двухтактных) усилителей мощности с выходом постоянного тока, имеющих высокий к. п. д. при малых габаритах и значительных выходных мощностях, является актуальной задачей, решение которой позволит обеспечить экономичное регулирование ряда электротехнических устройств (двигатели постоянного тока, шаговые двигатели, электромагнитные муфты и т. д.) .

Известные из литературы схемы усилителей с выходом постоянного тока на управляемых диодах и с питанием от трехфазной сети выполняются по обычным схемам трехфазных выпрямителей, в которых вместо неуправляемых вентилей используются управляемые диоды. На базе подобных регулируемых выпрямителей могvT быть созданы двухтактные схемы, для построения которых требуется большое количество управляемых диодов, что, соответственно, усложняет схему управления ими, поскольку для каждого управляемого диода необходимо иметь электрически развязанную цепь управления.

Предлагаемый реверсивный усилитель с выходом постоянного тока выполнен подобно известным усилителям по дифференциальной схеме с бестрансформаторным питанием от трехфазной сети переменного тока, в котором реверсирование и регулирование тока в активно-индуктивной нагрузке осуществляется с помощью двух управляемых диодов.

С целью упрощения, каждое плечо дифференциальной схемы составлено из группы соединенных согласно и последовательно неуправляемых вентилей, управляемого диода и нагрузки, шунтированной емкостью, где Uy — фазное напряжение сети.

Плавное регулирование тока нагрузки от нуля до 1„, осуществляется от любого широтно-импульсного модулятора, изменяющего угол зажигания управляемого диода в пределах от 0 до 240 гериода частоты питания.

Реверсирование тока в нагрузке обеспечивается открытием управляемого диода УД2 (при этом УД(должен быть закрыт).

Емкость конденсатора С, обеспечивающего гашение диода при активно-индуктивной нагрузке. не зависит от величины индуктивности нагрузки и выбирается по формуле:

2-.- . - йн (2) где j — частота напряжения сети.

Реверсивный усилитель с выходом постоянного тока может быть осуществлен также и при питании от трехфазной сети с нулевым проводом, как это показано на фиг. 2. В этой схеме управляемые диоды выбираются на фазное напряжение сети (в то время как в схеме на фиг. 1 — на линейное), а угол зажигания управляемого диода должен изменяться в пределах от 0 до 360 . причем аноды вентилей одного плеча и катоды .вентилей другого плеча подсоединены K двум или трем фазам сети, а .нагрузка — к третьей фазе или к нулевому про воду той же сети.

На фиг. 1 — 3 изо браже на электрическая схема усилителя, .прои варианта; на фиг. 4 — диагра ммы, поясняющие работу усилителя.

Усилитель представляет собой регулируемый выпрямитель, питаемый непс("редственно от т рехфазной сети А, В, С ил и А, В, С, D. Каждое плечо дифференциальной схемы состоит из последовательно соединенных группы, неуправляемых вентилей (Вl или В2), управляемого диода (соответственно УД1 или УД2) и активно-индуктивной нагрузки

R — L„.

В каждом такте усилителя используются по два неуправляемых вентиля (Bl для одного такта и В2 для другого), а регулирование величины тока нагрузки осуществляется с помощью управляемых диодов УД1 и УД2, включенных в цепи выпрямленного тока.

Рассмотрим работу усилителя по схеме, изображенной на фиг. 1.

Как известно, регулирование среднего значения двухполупериодного выпрямленного тока возможно только при активной нагрузке, поскольку гашение диода может происходить только в момент, когда протекающий через него ток становится практически равным нулю (точнее, меньше тока отключения управляемого диода): При реальных нагрузках, имеющих активно-индуктивный характер, гашение диода без дополнительных средств невозможно.

В описываемом усилителе для гашения диода используется выбираемый определенным образом конденсатор С, который включается параллельно активно-индуктивной нагрузке.

Работа усилителя осуществляется следующим образом. В исходном состоянии, когда на управляемые диоды УД1 и УД2 сигналы не подаются, ток через нагрузку равен нулю.

При полном открытии управляемого диода УД1 через нагрузку протекает максимальный выпрямленный ток, величина которого определяется соотношением № 154884

С целью уменьшения пульсаций в токе нагрузки и лучшего использования трехфазной сети реверсивный усилитель может быть выполнен согласно фиг. 3. Зтот усилитель работает таким же образом, как и рассмотренные выше усилители по схемам, изображенным на фиг. 1 и 2.

Здесь угол зажигания диода должен изменяться в пределах от 0 до

360 периода частоты питания, а величина емкости конденсатора С выбирается из соотношения: (3) Максимальное значение выпрямленного тока нагрузки равно:

1,5 l б Uy

1нтах = г сто (4) На фиг. 4 показаны диаграммы изменения переменных величин прп полном открытии управляемого диода (1, 2, 3, 4 и 5) и при угле зажигания равном и (б, 7, 8, 9 и 10).

На диаграмме 1 показаны напряжения на нагрузке и конденсаторе

У„, К, на диаграмме 2 — ток нагрузки 1„ (поскольку характер нагрузки активно-индуктивный и юЕ„ ) ) Л „,ток через нагрузку практически не имеет пульсации). с

Ток 4 через конденсатор определяется как t, = С вЂ” — (5) и иллюdt стрируется диаграммой 8.

Ток i через управляемый диод определяется суммой токов нагрузки и конденсатора 4и, как видно из диаграммы 4, трижды обращается в нуль за период частоты питания.

Поскольку сигнал управления i (диаграмма 5) постоянен в течение всего периода частоты питания (от нуля до 2п ), управляемый диод не гаснет и ток нагрузки поддерживается постоянным.

Диаграммы б, 7, 8, 9 и 10 показывают изменения переменных для угла зажигания, равного (диаграмма 10).

Величина тока нагрузки, соответственно, уменьшается, что видно из диаграммы 7, а гашение диода обеспечивается к концу каждого периода, когда ток через него становится равным нулю и сигнал управл ен и я отсутствует.

Испытания лаборато р ных макетов уаилителей, выполненных с управляемыми диодами на то к 2а,и выб ираемой ем костью, показали, что при активно-индуктивной нагрузке, постоянная времени которой изменялась в широких пределах, усилители обеспечивали регулпрование тока нагрузки от нескольких миллиампер до 2а при коэффициенте полезного действия, близком к 100 О1О.

Преимущества QI;:IcBHHQI усилителя:

1 ) Минимально возможное количество управляемых диодов: два диода на двухтактную схему.

Уменьшение числа управляемых диодов экономически целесообразно, так как управляемые диоды, являющиеся сложными полупроводниковыми приборами, имеют значительно более высокую стоимость, чем примененные в данной схеме обычные полупроводниковые неуправляемые вентили.

Уменьшение количества управляемых диодов позволяет также значительно упростить схему широтно-импульсного модулятора, поскольку каждый диод требует отдельной электрически развязанной пепи управления.

¹ 154884

2) Усилитель может работать на общую (нераздельную) активноиндуктивную нагрузку и обеспечивать к. п. д., близкий к 100О О.

3) Для питания усилителя не требуется трансформатора, что позволяет значительно сократить его габариты.

Предмет изобретения

Реверсивный усилитель для индуктивно-активной нагрузки постоянного тока с питанием от трехфазной сети, выполненный на управляемых диодах по дифференциальной схеме с общей нагрузкой, отл и ч а ющ н и с я тем, что, с целью упрощения, каждое плечо дифференциальной схемы составлено из соединенных согласно и последовательно группы

2 № 154884 неуправ zeMbtx вентилей, управлиемого pnoza r нагрузки> uryHTHpoaaHной емкостью, причем аноды вентилей одного плеча и катоды вентилей другого плеча подсоединены к двум или трем фазам сети, а нагрузка— и третьей фазе или к нулевому проводу той же сети.

0 фиг. Ф