Регулятор электрической мощности

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 531144 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 22.11.71 (21) 1716319/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 0S10.76. Бюллетень ¹ 37 (45) Дата опубликования описания18.04.77 (51) Q Кл "- GOS F 1,/66

Государственный комитет

Совете Министров СССР па делам изааретений и открытий (53) УДК 621. 316. .722.1 (088.8) (72) Автор изобретения

И. В. Проскуренко (71) Заявитель

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54) РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования параметров технологических процессов путем управления электрической энергией, подводимой к объекту, и в ряде случаев, когда сопротивление нагрузки значительно изменяется в ходе процесса, например, для поддержания постоянства потребляемой мощности электродными водогрейными котлами, установками контактного нагрева металлов, установками электропрогрева бетона током, текущим через его массу.

Известен регулятор электрической мощности, содержащий исполнительный орган на встречно-параллельно включенных игнитронах или тиристорах с регулируемой фазой зажигания. Сигнал, пропорциональный мощности, формируется с помощью ваттметра, ось которого связана со вторичным датчиком (например, с конденсатором переменной емкости) . Сигнал, пропорциональньй мощности, сравнивается с задающим, а их разница управляет фазой зажигания силовых управляемых вентилей (1). Использование в регуляторе фазового способа регулирования напряжения включает за собой снижение Co5tp установки; вредное влияние на других потребителей за счет искажения формы напряжения питающей сети и сложность выделения сигнала, пропорционального мощности при не синусоидальном токе и напряжении на нагрузке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является регулятор электрической мощности, содержащий тиристорньй прерыватель, цепь управления которого подключена к блоку управления, датчик напряжения и источник стабилизированного напряжения, 1О подключенные к питающей сети, датчик тока нагрузки, триггер, управляющий подачей импульсов управления тиристорами и соединенньй с генераторами запускающих импульсов блока управления (2)

Недостаток известного устройства заключается в

11 сложности изготовления и настройки датчика мощности.

Цель изобретения — упрощение схемы регулятора.

Это достигается тем, что регулятор снабжен двумя генераторами пилообразного напряжения, выходы которых соединены с генераторами запускающих импульсов, подключенными к двум входам триггера, причем один генератор пилообразного напряжения по цепи питания соединен с датчиком тока, а другой — с датчиком напряжения и источни531144 ком стабилизированного напряжения, включенными в стречно.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2— диаграмма работы генератора пыли по двум каналам в зависимости от величины тока нагрузки и напряжения сети.

Регулятор электрической мощности содержит источник переменного тока 1, к которому через блок тиристоров 2 подключена нагрузка 3 с переменным сопротивлением. К источнику подключен также понижающий трансформатор 4, две вторичных обмотки которого служат источниками напряжений для стабилизированного 5 и нестабилизированного 6 выпрямителей. Ко входу генератора 7 пилы подключаются выходы стабилизированного и нестабилизированного выпрямителей, напряжения которых вычитаются. К выходу генератора пилы подключаются вход генератора 8 импульсов, который срабатывает в момент достижения пилы генератора 7 некоторого уровня. Ток нагрузки измеряется трансформатором тока 9, который подключается на вход выпрямителя 10, а выход выпрямителя 10 подключается ко входу генератора 11 пилы, а затем выход генератора пилы подключается на вход генератора 12 импульсов, срабатывающий в момент достижения напряжением пилы некоторого уровня срабатывания. Генератор 8 подключен к одному из входов триггера, а генератор 12 подключен ко второму входу триггера 13. Триггер подключается ко второму входу блока 14 управления тиристорами, воздействующего на блок тиристоров.

Регулятор работает следующим образом. Исходя из принципа действия регулятора, среднее значение мощности на нагрузке вычисляется согласно выражению

Р ПИ /Т где U — напряжение питающей сети; — действующее значение тока нагрузки в момент включения вентилей;

Т„, — период следования импульсов мощности — ширина импульса мощности. р

В предлагаемом регуляторе величины <р и Тп управляются соответствующими каналами.

Импульсы, запускающие тиристоры, непрерывно следуют с периодом 7 и от генератора 8. Эти импульсы появляются в момент равенства напряжения пилы генератора 7 некоторому уровню срабатывания U, определяемому элементами схемы.

Период появления запускающих импульсов определяется выражением (a) о где К г — постоянная интегрирования; 1ьх — напряжение на входе генератора 7.

После интегрирования и преобразования выражения (2) получаем а о Кт )вх (5) Гак как Цо и К вЂ” константы схемы, то обозначим их одним коэфициентом (a CeÊ) (4)

Ь и получим выражение (3) в следующем виде:

Т =*/(7 (Я

На вход генератора 7 подается разница двух напряжений от стабилизированного 5 и от не стабилизированного 6 выпрямителей. Выпрямители пита1О ются от различных обмоток трансформатора 4, первичная обмотка которого подключена к клеммам питающей сети.

Таким образом, можно записать (/вх = т 17л К„т U (6)

rpeK и К „,— коэффициенты трансформации обмоток, питающих стабилизированный и нестабилизированный выпрямители соответственно, U номинальное напряжение питающей сети.

Так как запускающие импульсы должны сле20 довать непрерывно, то и величинаУв„должна иметь всегда положительное значение, поэтому значения

"гг11н 2Т 1для всех значений напряжения сети U .

Подставив выражение (6) в (5), получим то= .,/ "ч 1)н г 11)

Из выражения (7) следует, что период следования запускающих импульсов определенным образом зависит от напряжения питающей сети U и констант схемы. С увеличением напряжения сети период Т у увеличивается и наоборот (фиг.2) .

Импульсы, включающие тиристоры, появляются по истечении времени 1р с момента появления запускающих импульсов. Ток нагрузки при включенных тиристорах измеряется трансформатором 9, выпрямляется выпрямителем 10 и поступает на генератор 11, включающий генератор 12 в момент достижения напряжением пилы некоторого уровня срабатывания 1о, задаваемого элементами схемы.

Величина t определяется соотношением

z,= к„,к„„и, (8) где К1 о — коэффициент выпрямителя 10;

К11 — постоянная интегрирования.

После интегрирования и преобразований полуН) где Р 1î/K„K1 (a свК) о о

Подставляя выражения (9) и (7) в выражение (1), получим после преобразований, что р =p/ (ж-к ). (yO)

CP 1Т Н 2Т

Отсутствие в выражении (10) величины тока нагрузки указывает на то, что устройство полностью компенсирует влияние изменения тока на величину

Рср. Компенсация влияния изменения напряжения сети надзор осутцествляется с некоторой ошибкой.

Регулятор электрической мощности работает следующим образом. В момент подключения к у питающей сети появляется напряжение U» Hà генера531144 торе 7, через время T после включения срабатывает генератор 8, напряжение пилы становится равным нулю, а триггер 13 запускает блок 14, который включает тиристоры 2. Ток нагрузки вызывает рост напряжения пилы генератора 11, В момент срабатывания генератора 12 напряжение генератора 11 становится равным нулю, а импульс с генератора 12 перебрасывает триггер, что приводит к выключению тиристоров.

Введем следующие обозначения у= к„ук„„u= к„и„, где Кн — коэффициент изменения напряжения питающей сети. Относительная ошибка стабилизации мощности в зависимости от колебаний напряжения сети записывается с помощью введенных обозначений и выражения (10)

Z а 21 ср 1 * т н т и и" (К - )-(K.„2-<) y

1-

В выражении (11) приравняем к нулю bPcp и получаем Л н и

Результаты расчета зависимости от К,н даны в таблице 1.

Таблица 1.

Выбираем = 0,5 и, используя выражение (7), получаем значения ошибок }Рср в относительныхЗб ециницах в функции коэффициента изменения напряжения сети (таблица 2) .

Таблица 2.

Таким образом, предложенный регулятор обеспечивает стабилизацию мощности при изменении напряжения сети íà (p / с точностью — 1%, а при (o изменении напряжения сети на+ 20 joс точностью — 4%. Влияние переменного сопротивления нагрузки на величину средней мощности компенсируется полностью. Это особенно ценно для многих технологических процессов, при которых глубина изменения сопротивления значительна (например, при электропрогреве бетона Q =1Д-. 2,0).

Предлагаемый регулятор не требует введения корректирующих устройств. Это упрощает настройку регулятора. Настройка отдельных узлов также не вызывает затруднений, так как схема набрана иэ линейных преобразователей (выпрямителя, генератора пилы) и импульсных элементов (генератора импульсов, триггера) .

Формула изобретения

Регулятор электрической мощности, содержащий жристорный прерыватель, цепь управления которого подключена к блоку управления, датчик напряжения и источник стабилизированного напряжения, подключенные к питающей сети, датчик тока нагрузки, триггер, управляющий подачей импульсов управления тиристорами и соединенный с генераторами запускающих импульсов блока управления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения схемы регулятора, он снабжен двумя генераторами пилообразного напряжения, выходы которых соединены с генераторами запускающих импульсов, подключенными к двум входам упомянутого триггера, причем один генератор пилообразного напряжения по цепи питания соединен с датчиком тока, а другой — с датчиком напряжения и источником стабилизированного напряжения, включенными встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Проскуренко И. В., "Регулятор мощности для управления процессом электропрогрева бетона", Труды Ленинградского политехнического института

N 326, "Электротехнологические установки", 1972 г.— аналог.

2. Гельман М.В. и др. Исследование тиристорного регулятора мощности, в книге "BcHTHльные преобразовательные установки", сборник научных трудов Челябинского политехнического института, Р 70, 1970 г. — прототип.

531144

Составитель С. Горбачева

Техред М. Левицкая

Редактор В. Фельдман

Корректор Н. Золотовская

Заказ

5406/149 Тираж 1032 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Ig î

pr 4г Tn< Tnt

Фиг. Р