Преобразователь переменного напряжения в постоянное для питания гальванических установок

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания низковольтных установок для нанесения гальванических покрытий. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Преобразователь содержит основной и два дополнительных трансформатора. Первичные обмотки основного и второго дополнительного трансформаторов соединены через встречно-параллельно включенные тиристоры 3, 4 и подключены к питающей сети, к которой подключена также первичная обмотка первого дополнительного трансформатора. Вторичные обмотки основного и второго дополнительного трансформаторов совместно с диодами 6, 7 образуют выпрямитель, к выходу которого через датчик тока 10 подключена цепь нагрузки, к которой через управляемый вентиль 11 подключена вторичная обмотка первого дополнительного трансформатора. Для обеспечения работы устройства как в качестве формирователя прямого тока, так и в качестве формирователя обратного тока дополнительно введены также цепи управления, включающие узел фазового управления 5, пороговый элемент 15, вычитатель 16, триггер Шмитта 17 и логический элемент И-НЕ, которые совместно с другими элементами устройства обеспечивают формирование обратного тока с одновременным разбиванием его на паузы, не нарушающими технологический процесс, но необходимыми для вывода энергии из магнитных цепей. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 М 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4387000/24-07 (22) 04.03.88 (46) 15 ° 12.89. Бюл. N 46 (7I) Московский энергетический институт (72) Е.Е.Чаплыгин и К.Х.Пагиев (53) 621.314.5 (088.8) (56) Руденко В.С. и др. Основы преобразовательной техники, M.: Высшая школа, с. 93-97, 113-116, 1980.

Ситник Н.Х. Силовая полупроводниковая техника. M. Энергия, с. 180, 1968.

„„SU,» 1529 О А1 (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ДЛЯ ПИТАНИЯ

ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ УСТАНОВОК (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и.может быть использовано для питания низковольтных установок для нанесения гальванических покрытий. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Преобразователь содержит основной и два дополнительных трансформатора.

Первичные обмотки основного и вто1529390 р го дополнительного трансформаторов с единены через встречно-параллельно в люченные тиристоры 3 4 и подключены к питающей сети, к которой подключена т кже первичная обмотка первого до;, 5 прлнительного трансформатора. ВторИчные обмотки основного и второго дополнительного трансформаторов совм стно с диодами 6, 7 образуют выпря- 10 м тель, к выходу которого через датч к 10 тока подключена цепь нагрузки, к которой через управляемый вентиль

1 подключена вторичная обмотка перв го дополнительного трансформатора.

Д я обеспечения работы устройства как

Изобретение относится к преобраовательной технике и предназначено я питания низковольтных установок ля нанесения гальванических покрыий.

Цель изобретения - расширение нкциональных возможностей.

На фиг.1 приведена принципиальная с ема преобразователя; на фиг.2ременные диаграммы, иллюстрирующие процессы при формировании обратной и лярности тока.

Преобразователь содержит основной трансформатор 1, в котором первичная бмотка связана с первичной обмоткой торого дополнительного трансформаора 2. и включенными встречно-паралельно тиристорами 3 и 4, управпяюие электроды которых подключены к злу 5 фазового управления. К вторичым обмоткам основного и второго доолнительного трансформаторов подклюены диоды 6 и 7, образующие с этими обмотками выпрямитель. Реактор S u нагрузка 9 подключены к выпрямителю церез датчик 10 тока. К цепи из реак1)ора 7 и нагрузки 9 через управляемый вентиль 11 подключена вторичная обмотка 12 первого дополнительного -., трансформатора, первичная обмотка 13 которого подключена к сети. К управляемому вентилю 11 подключен датчик . )4 анодного напряжения, к выходу ко- торого присоединен пороговый элемент (компаратор); выход последнего

sh выход датчика тока 10 подключены к вычитателю 16, на выходе которого включен триггер Шмитта 17, связанный элементом ИЛИ-НЕ 18, к входам ко горого подключен. выход порогового

50 г

)3 в качестве формирователя прямого тока, так и в качестве формирователя обратного тока дополнительно введены также цепи управления, включающие узел 5 фазового управления, пороговый элемент 15, вычитатель 16, триггер

Шмитта 17 и логический элемент И-НЕ, которые совместно с другими элементами устройства оЬеспечивают формирование обратного тока с одновременным разбиванием его на паузы, не нарушающие технологический процесс, но необходимые для вывода энергии из магнитных цепей. 2 ил. элемента 15 и источник (не показан) сигнала задания режима, который подается также на вход узла 5 фазового управления. Управляющий электрод управляемого вентиля 11 подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ 18.

На временных диаграммах фиг.2 представлены следующие графики: 19 напряжение на обмотке 13 дополнительного трансформатора и анодное напряжение управляемого вентиля 11 (отшриховано); 20 - ток, фиксируемый датчиком 10 тока; 21 - ток и напряжение на нагрузке 9 (гальваническая ванна является активной нагрузкой);

22 — ток через управляемый вентиль

11; 23 — сигнал на выходе порогового элемента 15; 24 - напряжение на выходе вычитателя 16 с пороговыми напряжениями 0„„, U, триггера Шмитта 17;

25 - сигнал на выходе элемента

ИЛИ-НЕ.

Преобразователь работает следующим образом.

При формировании прямого тока логический сигнал задания режима равен "1", он разрешает работу узла

5 фазового управления и обнуляет сигнал на выходе элемента ИЛИ-НЕ 18, блокируя включение управляемого вентиля 11. Выпрямитель работает как обычная нулевая схема с тиристорным регулятором в первичной обмотке трансформатора. Использование двух однофаэных трансформаторов 1 и 2 не изменяет функционирования схемы на этом этапе. На этом основном этапе выпрямитель имеет хороший КПД, так как потери на диодах 6 и 7 сравнительно малы, а потерями на тиристорах 3 и 4

29390 6 ной индуктивности намагничивания L> трансформаторов 1 и 2, пересчитанной во вторичную обмотку. Индуктивное сопротивление этой эквивалентной индуктивности для обеспечения нормальной работы выпрямителя при формировании прямого тока выбирается по крайней мере на порядок выше сопротивления нагрузки. Ток через эту эквива5

10 лентную индуктивность показан на диаграмме 20, он фиксируется датчиком

10 тока. В момент а ток нагрузки меняет свой знак (диаграмма 21), а в момент t сумма токов нагрузки 9 (диаграмма 22) и эквивалентной индуктивности (диаграмма 20), протекающая через управляемый вентиль 11 (диаграмма 22), становится равной нулю и вентиль 11 закрывается. Остаточный ток в эквивалентной индуктивности

I протекает по контуру: трансформаторы 1, 2 - диоды 6, 7 - нагрузка 9 реактор 8, и величина его медленно спадает.

В это время вновь появляется положительное напряжение на аноде управляемого вентиля 11, на выходе порогового элемента 15 - нулевой сигнал, а на выходе вычитателя 16 — сигнал, 15

30 пропорциональный току I .— . Поскольку этот ток мал, то на триггере Шмитта 17.сохраняется нулевой сигнал, навыходе элемента ИЛИ-НЕ формируется единичный сигнал и включается управляемый вентиль 11.Повторяются те же процессы, что и в первом периоде, но ток эквивалентной индуктивности увеличивается на постоянную величину

Х,, а ток нагрузки уменьшается на

l0 величину I, . При запирании управляемого вентиля 11 ток через эквивалентную индуктивность равен 2 ХО,.„.

Процесс формирования обратного тока в нагрузке продолжается M периодов

45 сети, пока напряжение на выходе сумматора 16, пропорциональное величине

И Х,т, не вызовет срабатывания триггера Шмитта 17. Единичный сигнал на выходе триггера Шмитта 17 подается

50 на элемент ИЛИ-НЕ и блокирует включение управляемого вентиля 11. PacL сея ние энергии (на копленной в экви"., валентной индуктивности намагничивания трансформаторов 1, 2 и В реакторе 8) на нагрузке 9 занимает 3-10 периодов сети. Затем ток снижается до нижнего порога срабатывания триггера Шмитта 17 (диаграмма 24) .,на

15 можно пренебречь, тиристоры оптимально загружены по току и напряжению, вторичное напряжение трансформаторов

1 и 2 выбрано в соответствии с напряжением на нагрузке 9 (без завышения), а также в оптимальной области изменя-, ются углы управления. Узел фазового управления может быть выполнен по любому известному принципу.

Для формирования тока в нагрузке обратной полярности подается нулевой логический сигнал задания режима, который блокирует работу узла 5 фазового управления. Тиристоры 3 и 4 запираются, отсоединяя трансформаторы

1 и 2 от сети. Ток намагничивания трансформаторов через диоды 6 и 7 поступает в нагрузку 9 и при рассеянии на ней накопленной энергии спадает к нулю, что фиксируется датчиком

10 тока. Начинается этап формирования обратного тока, показанный на диаграммах 19-25. Первый дополнительный трансформатор подает на управляемый вентиль 11 напряжение. Напряжение на аноде вентиля 11 (диаграмма 19) фиксируется датчиком 14 анодного напряжения, и пороговый элемент 15 срабаты-. вает при небольшом положительном анодном напряжении, выдавая нулевой логический сигнал (диаграмма 23).

Этот сигнал поступает на вход вычитателя 16. Поскольку сигнал датчика 10 нулевой, то на выходе триггера Шмитта 17 вырабатывается нуль. Таким образом, на всех входах элемента ИЛИ-НЕ нулевые сигналы, и единичный сигнал на его выходе включает в момент t< управляемый вентиль 11. При этом анод ное напряжение на вентиле 11 (диаграмма 18) падает ниже порога срабатывания порогового элемента 15, на выходе которого формируется логическая единица (диаграмма 23), подаваемая на вход элемента ИЛИ-НЕ 18.

Подача управляющего импульса на управляемый вентиль 11 прекращается, что обеспечивает его минимальную длительность и минимальные потери энерl гии на формирование управляющего сигнала. Сигнал с выхода порогового элемента 15 смещает напряжение на выходе вычитателя в отрицательную область (диаграмма 24) .

Напряжение первого дополнительного трансформатора приложено к нагрузке, ток и напряжение на которой показаны на диаграмме 21, а также к эквивалент, 1529390 триггере вновь устанавливается нулевой сигнал и описанные выше процессы ,формирования обратного тока в нагруз- ке и родолжа ются .

Таким образом, формирование обратного тока разбивается паузами, не на рушающими технологический процесс, ;но необходимыми для вывода энергии из магнитных цепей. При индуктивности 0 реактора 8 на уровне 0,3-1,0 эквивалентной индуктивности намагничивания

L, как показывают расчеты, ток ?, мал и этап формирования обратного тока в нагрузке может достигать нескольких сотен периодов, что на два и более порядка выше длительности пауз.

При единичном сигнале задания режима преобразователь вновь формирует прямой ток в нагрузке. формула и з о б р е т е н и я

Преобразователь переменного напря- 25 жения в постоянное для питания гальванических установок, содержащий входные и выходные выводы для подключения соответственно, питающей сети переменного тока и нагрузки, однофазный трансформатор, первичная обмотка ко,торого одним. выводом подключена к од-! ному из входных выводов, другим - к одному из выводов цепи из двух встреч но-параллельно включенных тиристоров, 1

Зз а его вторичная обмотка началом через реактор подключена к первому выходному выводу, а концом - к первому электроду первого диода, второй электрод которого соединен с одноименным электродом второго диода, о т л и ч а ю— шийся тем, что, = целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены узел фазового управления, два трансформатора, управляемый вентиль с подключенным I< нему датчиком анодного напряжения, датчик тока, пороговый элемент, триггер Емитта, вычитатель и элемент ИЛИ-НЕ, причем выход датчика анодного напряжения соединен с входом порогового элемента, к выходу которого подключены первые входы вычитателя и элемента ИЛИ-НЕ, второй вход вычитателя соединен с выходом датчика тока, включенным менду вторым выходным выводом и общей точкой соединения указанных диодов, а выход вычитателя через триггер Шмитта подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с управляющим электродом управляемого вентиля, вход узла фазового управления и третий вход элемента ИЛИ-НЕ обьединены в общую точку, образующую вывод для ,подключения источника сигнала задания режима, первичная обмотка первого дополнительного трансформатора соединена с входными выводами, а его вторичная обмотка одним выводом подключена к общей точке соединения реактора и вторичной обмотки основного трансформатора, а другим через управляемый вентиль - к второму выходному выводу, выходы узла фазового управления соединены с управляющими электродами соответствующих тиристоров указанной цепи, к свободному выводу которой одним выводом подключена первиv,íàÿ обмотка второго дополнительного трансформатора, другой вывод которой соединен с другим входHblM выводом, а вторичная обмотка этого трансформатора концом соединена с началом вторичной обмотки основного трансформатора, а началом - с первым электродом втобого диода.

Z1

22

Составитель Л.Устинкина

Техред Л.Олийнык Корректор, Т. Палий

Редактор И.Рыбченко

Заказ 7757/53 Тираж 648 Подписное

ВНИЯПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101