початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2259627
ПОТУЖНИЙ тиристорних СТАБІЛІЗАТОР СТРУМУ І НАПРУГИ

Ім'я заявника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Концерн" Іжмаш "(RU); Дочірнє відкрите акціонерне товариство" Іжевський збройовий завод "(RU)
Ім'я винахідника: Тарасов В.Т. (RU); Гагарін А.А. (RU); Ковальов І.І. (RU)
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство "Концерн" Іжмаш "(RU); Дочірнє відкрите акціонерне товариство" Іжевський збройовий завод "(RU)
Адреса для листування: 426006, г.Ижевск, пр. Дерябіна, 3, ВАТ "Концерн" Іжмаш ", відділ нової техніки, патентів та інформації
Дата початку дії патенту: 2003.08.07

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використано в різних пристроях автоматичного регулювання, де потрібно стабілізація струму або напруги і, відповідно, інших параметрів, що залежать від них. Воно може бути використано, наприклад, для живлення пристроїв гальванотехніки приелектрохімічному осадженні металів. і можливе застосування його як стабілізатор параметрів зварювальної дуги і регулятора-стабілізатора швидкості універсальних колекторних двигунів. Тиристорний стабілізатор струму містить тиристорний регулюючий елемент в ланцюзі первинної обмотки силового трансформатора, до вторинної обмотці якого через датчик струму підключений силовий випрямляч, до виходу якого підключена навантаження, малопотужний трансформатор, первинна обмотка якого з'єднана з висновками для підключення мережі, а вторинна обмотка підключена до входу мостового випрямляча, фазоімпульсной схему управління, виконану у вигляді мікроелектронного стабілізатора напруги і компаратора, при цьому: вихід мікроелектронного стабілізатора напруги підключений через інтегруючу ланцюг до інвертується входу компаратора, який через діод синхронізації підключений до позитивного висновку мостового випрямляча, до виходу якого підключений резистивний дільник з двох резисторів, загальна точка яких через резистор зміщення підключена до виходу мікроелектронного стабілізатора напруги, неінвертуючий вхід компаратора підключений до джерела опорного напруги, висновок зворотного зв'язку мікроелектронного стабілізатора напруги через дільник напруги підключений до позитивного висновку датчика струму, який через послідовно з'єднані обмежує резистор і діод порівняння підключений до джерела опорного напруги, послідовно з'єднані світлодіоди оптронні тиристорів підключені до виходу компаратора, а харчування мікроелектронного стабілізатора напруги, компаратора і джерела опорного напруги здійснюється через розв'язують діод, підключений до позитивного висновку мостового випрямляча. Технічний результат - підвищення надійності і коефіцієнта стабілізації.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використано в різних пристроях автоматичного регулювання, де потрібно стабілізація струму або напруги і, відповідно, інших параметрів, що залежать від них.

Воно може бути використано, наприклад, для живлення пристроїв гальванотехніки приелектрохімічному осадженні металів.

і можливе застосування його як стабілізатор параметрів зварювальної дуги і регулятора-стабілізатора швидкості універсальних колекторних двигунів.

Відома схема управління для регулятора змінного струму з індуктивним навантаженням [1] ( "Тиристори" (технічний довідник), М .: Енергія, 1971 р стр.238, ріс.9-31), що містить тиристорний регулюючий елемент в ланцюзі первинної обмотки силового трансформатора, понижуючий трансформатор для живлення ланцюгів управління силових (головних) тиристорів, фазоімпульсной схему управління на одноперехідному транзисторі з RC-ланцюгом і розділовим трансформатором.

Недоліком цього пристрою є великі втрати потужності в ланцюгах управління силовими тиристорами, висока чутливість до перешкод через наявність одноперехідного транзистора, а й великий початковий кут включення (кут запізнювання) силових тиристорів, тобто неможливість роботи їх в діодному режимі і отримання в навантаженні максимальної потужності.

Найбільш близьким до пропонованого є тиристорний стабілізатор постійної напруги [2] (Авторське свідоцтво СРСР №748382, кл. G 05 F 1/56, 1980 г.), що містить тиристорний регулюючий елемент в ланцюзі змінного напруги силового трансформатора, до вторинної обмотки якого підключений випрямляч , з'єднаний з вихідними висновками, фазоімпульсной схему управління на одноперехідному транзисторі з RC-ланцюгом, вхід якої з'єднаний з висновками для підключення напруги живлення, який чекає багатовхідних мультивибратор, пороговий ключовою вузол, резистивний датчик струму і дільник напруги, причому перший - запускає вхід мультивібратора з'єднаний з виходом фазоімпульсной схеми управління, другий - керуючий вхід з'єднаний через резистивний дільник з виходом випрямляча, третій - що замикає вхід з'єднаний через пороговий ключовою вузол з резистивним датчиком струму в вихідний ланцюга випрямляча, а вихід мультивибратора підключений до керуючого входу тиристорного регулятора, який виконаний на оптронні тиристорах .

Недоліками його є низький коефіцієнт стабілізації через відсутність в колі зворотного зв'язку диференціального підсилювача, велика інерційність за рахунок RC-фільтра.

і недоліком його є низька надійність, обумовлена тим, що фазоімпульсной схема управління виконана на одноперехідному транзисторі, що має високу чутливість до перешкод, а включення оптронні тиристорів здійснюється короткими імпульсами після диференціювання, тривалість яких не завжди перевищує фазовий зсув між напругою і струмом, що призводить до перепустками напівперіодів, подмагничивание муздрамтеатру силового трансформатора і різкого зростання струму первинної обмотки.

З [1] стр.238 відомо, що при індуктивному навантаженні керуючий сигнал тиристора повинен мати тривалість, рівну інтервалу його провідності. В даному стабілізаторі ця вимога не виконується, і тому надійна його робота в умовах виробництва неможлива, а надумані параметри типу "м'якого" підключення до мережі тільки зайвий раз підкреслюють його недосконалість.

Завданням запропонованого винаходу є: підвищення коефіцієнта стабілізації средневипрямленного струму, підвищення надійності за рахунок виключення помилкових спрацьовувань при роботі на навантаження будь-якого характеру, включаючи навантаження з протівоедс, можливість регулювання вихідного струму від нуля до максимального значення.

Для виконання поставлених завдань тиристорний стабілізатор струму містить:

• тиристорний регулюючий елемент в ланцюзі первинної обмотки силового трансформатора, до вторинної обмотці якого через датчик струму підключений силовий випрямляч, до виходу якого підключена навантаження,
• малопотужний трансформатор, первинна обмотка якого з'єднана з висновками для підключення мережі, а вторинна обмотка підключена до входу мостового випрямляча,
• фазоімпульсной схему управління, виконану у вигляді мікроелектронного стабілізатора напруги і компаратора.

Новим у запропонованому винаході є наявність мікроелектронного стабілізатора напруги і компаратора.

При цьому:

• вихід мікроелектронного стабілізатора напруги підключений через інтегруючу ланцюг до інвертується входу компаратора, який через діод синхронізації підключений до позитивного висновку мостового випрямляча, до виходу якого підключений резистивний дільник з двох резисторів, загальна точка яких через резистор зміщення підключена до виходу мікроелектронного стабілізатора напруги,
• неінвертуючий вхід компаратора підключений до джерела опорного напруги,
• висновок зворотного зв'язку мікроелектронного стабілізатора напруги через дільник напруги підключений до позитивного висновку датчика струму, який через послідовно з'єднані обмежує резистор і діод порівняння підключений до джерела опорного напруги,
• послідовно з'єднані світлодіоди оптронні тиристорів підключені до виходу компаратора, а харчування мікроелектронного стабілізатора напруги, компаратора і джерела опорного напруги здійснюється через розв'язують діод, підключений до позитивного висновку мостового випрямляча.

На фіг.1 зображена електрична схема тиристорного стабілізатора

На фіг.2 - епюри напруг і струмів.

Тиристорний стабілізатор струму містить:

• тиристорний регулюючий елемент (1, 2) в ланцюзі первинної обмотки силового трансформатора (3), до вторинної обмотці якого через датчик струму (4) підключений силовий випрямляч (5), до виходу якого підключена навантаження (6),
• малопотужний трансформатор (7), первинна обмотка якого з'єднана з висновками для підключення мережі (8), а вторинна обмотка підключена до входу мостового випрямляча (9),
• фазоімпульсной схему управління, виконану у вигляді мікроелектронного стабілізатора напруги (10) і компаратора (11).

При цьому:

• вихід мікроелектронного стабілізатора напруги (10) підключений через інтегруючу ланцюг (12) до інвертується входу компаратора (11), який через діод синхронізації (13) підключений до позитивного висновку мостового випрямляча (9), до виходу якого підключений резистивний дільник (14) з двох резисторів, загальна точка яких через резистор зміщення (15) підключена до виходу мікроелектронного стабілізатора напруги (10),
• неінвертуючий вхід компаратора (11) підключений до джерела опорного напруги (16),
• висновок зворотного зв'язку мікроелектронного стабілізатора напруги (10) через дільник напруги (17) підключений до позитивного висновку датчика струму (4), який через послідовно з'єднані обмежує резистор (18) і діод порівняння (19) підключений до джерела опорного напруги (16),
• послідовно з'єднані світлодіоди оптронні тиристорів (1, 2) підключені до виходу компаратора (11), а харчування мікроелектронного стабілізатора напруги (10), компаратора (11) і джерела опорного напруги (16) здійснюється через розв'язують діод (20), підключений до позитивного висновку мостового випрямляча (9).

Реалізація запропонованого пристрою не зустрічає принципових труднощів.

Тиристорний стабілізатор струму працює таким чином: в початковий момент, після підключення його до висновків мережі (8), на виході мікроелектронного стабілізатора напруги (10) з'являється напруга, близьке до свого максимального значення. В результаті цього з виходу інтегруючого ланцюга (12) на інвертується вхід компаратора починає надходити з подвоєною частотою мережі Пікоподібне напруга, синхронізоване з мережею через діод синхронізації (13) в момент переходу через нуль напівперіодів випрямленої напруги мостового випрямляча (9) (див. Пунктиром фіг .2).

У свою чергу, з виходу мікроелектронного стабілізатора напруги (10) через резистор зміщення (15) на загальну точку резистивного подільника (14) надходить напруга зсуву Ucм., Що визначає постійну складову пилоподібного напруги.

Так як напруга зсуву Uсм. перевищує опорну напругу Uoп., яке надходить на неінвертуючий вхід компаратора (11), то останній відкритий і через світлодіоди оптронні тиристорів (1, 2) протікає постійний струм i св. 1, 2 (див. Фіг.2 г).

Це призводить до відкриття динисторов оптронні тиристорів (1, 2) на початку кожного напівперіод мережевої напруги, аналогічно зустрічно-паралельно включеним диодам, і появі на виході силового випрямляча (5) максимальної напруги.

Через навантаження (6) починає протікати постійний струм. На виході датчика струму (4) з'являється напруга, яке через дільник напруги (17) надходить на висновок зворотного зв'язку мікроелектронного стабілізатора напруги (10). Як тільки це напруга, пропорційне току в навантаженні (6), перевищить опорна напруга мікроелектронного стабілізатора (10), останній "подзакривается", і напруга на його виході зменшується. Це призводить до зменшення напруги зсуву Uсм. і, відповідно, до зменшення постійної складової пилоподібного напруги.

В результаті цього на вході інвертується компаратора (11) пилкоподібна напруга починає перевищувати Uon. не на початку напівперіоду, а починаючи з якогось кута, який визначається положенням движка дільника напруги (17) (див. фіг.2в).

При цьому на виході компаратора (11) струм через світлодіоди i св. 1, 2 оптронні тиристорів (1, 2) має форму імпульсів, тривалість яких (В) пропорційна току в навантаженні (6).

При переміщенні движка дільника напруги (17) в сторону збільшення напруги, що надходить з датчика струму (4) на висновок зворотного зв'язку мікроелектронного стабілізатора напруги (10), останній "подзакривается" сильніше, напруга на його виході зменшується, напруга зсуву Uсм. стає ще менше, і Пікоподібне напруга перевищує Uoп. тільки в самому кінці напівперіоду (см.фіг.2б).

Тривалість імпульсів струму через світлодіоди оптронні тиристорів (1, 2) стала ще менше (Б) < (В) і, відповідно, став менше струм в навантаженні (6).

Для того, щоб здійснювати регулювання струму в навантаженні (6) від нуля до максимального значення (при відсутності струму в навантаженні (6) і, відповідно, напруги з датчика струму 4 мікроелектронних стабілізатор напруги (10) не може бути закритий), в ланцюг зворотного зв'язку з джерела опорного напруги (16) через діод порівняння (19) і обмежує резистор (18) подається напруга, якого, при крайньому положенні движка дільника напруги (17), який визначає мінімальний струм в навантаженні (6), досить для повного закривання мікроелектронного стабілізатора напруги (10).

При цьому на виході останнього напруга мінімально, Uсм. чуть, пилкоподібна напруга менше Uoп., компаратор (11) закритий, оптронні тиристори (1,2) закриті, струм в навантаженні (6) дорівнює нулю (див. фіг.2).

Збільшення струму в навантаженні від нуля до заданого відбувається наступним чином.

При переміщенні движка дільника напруги (17) в сторону збільшення струму в навантаженні (6) напруги, що надходить з джерела опорного напруги (16), стає недостатньо для закриття мікроелектронного стабілізатора напруги (10). В результаті цього напруга на виході останнього збільшується, пилкоподібна напруга частково починає перевищувати Uon., Відкриваються компаратор (11) і оптронні тиристори (1, 2) - в навантаженні (6) з'являється струм.

На виході датчика струму (4) з'являється напруга, діод порівняння (19) закривається, і пристрій автоматично переходить в режим стабілізації заданого струму.

У порівнянні з відомими запропоноване пристрій має високий коефіцієнт стабілізації средневипрямленного струму, при зміні напруги мережі і опору навантаження, за рахунок використання в колі зворотного зв'язку мікроелектронних стабілізатора напруги і компаратора, що мають високі коефіцієнти посилення.

У порівнянні з відомими керуючий сигнал, що надходить на оптронні тиристори, має прямокутну форму і тривалість його дорівнює розі провідності оптронні тиристорів. Все це дозволяє працювати пристрою без збоїв на велику індуктивну навантаження, де кут зсуву по фазі між напругою і струмом може досягати значної величини. Зустрічно-паралельне включення оптронні тиристорів і присутність керуючого сигналу протягом усього кута провідності на обох тиристорах дозволяє їм працювати без збоїв на навантаження з протівоедс.

Це пояснюється тим, що в будь-який момент протягом кута провідності може відбутися в залежності від їх анодних напруг включення одного або іншого оптронного тиристора, тобто можливий реактивний енергообмін між навантаженням і мережею, і, відповідно, демпфірування виникають перехідних процесів в навантаженні.

У запропонованому пристрої можлива стабілізація средневипрямленного напруги, якщо в ланцюг зворотного зв'язку подати напругу з виходу силового випрямляча.

Запропонований стабілізатор, без істотних змін у схемі, може здійснювати стабілізацію струму або напруги не тільки в первинному колі силового трансформатора, а й у вторинній, причому можливий варіант стабілізації без трансформатора.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Тиристорний стабілізатор струму, що містить тиристорний регулюючий елемент в ланцюзі первинної обмотки силового трансформатора, до вторинної обмотці якого через датчик струму підключений силовий випрямляч, до виходу якого підключена навантаження, малопотужний трансформатор, первинна обмотка якого з'єднана з висновками для підключення мережі, а вторинна обмотка підключена до входу мостового випрямляча, фазоімпульсной схему управління, що відрізняється тим, що фазоімпульсной схема управління виконана у вигляді мікроелектронного стабілізатора напруги і компаратора, при цьому вихід мікроелектронного стабілізатора напруги підключений через інтегруючу ланцюг до інвертується входу компаратора, який через діод синхронізації підключений до позитивного висновку мостового випрямляча, до виходу якого підключений резистивний дільник з двох резисторів, загальна точка яких через резистор зміщення підключена до виходу мікроелектронного стабілізатора напруги, неінвертуючий вхід компаратора підключений до джерела опорного напруги, висновок зворотного зв'язку мікроелектронного стабілізатора напруги через дільник напруги підключений до позитивного висновку датчика струму, який через послідовно з'єднані обмежує резистор і діод порівняння підключений до джерела опорного напруги, послідовно з'єднані світлодіоди оптронні тиристорів підключені до виходу компаратора, а харчування мікроелектронного стабілізатора напруги, компаратора і джерела опорного напруги здійснюється через розв'язують діод, підключений до позитивного висновку мостового випрямляча.

Версія для друку
Дата публікації 18.12.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів