Електрорегулюючий пристрій

1. Електрорегулюючий пристрій керування потоком електричної потужності в системі живлення споживача змінним струмом, приєднаний до клем вводу лінії передачі змінного струму з заданою напругою і основною частотою, до складу якого входять комутаційний перетворювач з засобами керування і виконавчий пристрій, який відрізняється тим, що комутаційний перетворювач виконаний у вигляді послідовно з'єднаних блоків жив C2 1 3 85817 блока (3) порівняння та керування з блоками ручного (4) та автоматичного (5) регулювання, і управляючого блока (6), а виконавчий пристрій складається з виконавчого блока (7), паралельно якому підключено блок (1) нульових стр умів, ви хід якого з'єднано з оптичним входом підсилювача (2), а вхід виконавчого блока (7) - з ви ходом управляючого блока (6), при цьому вхід блока (9) живлення приєднаний до клем вводу лінії передачі змінного струму, а вихід виконавчого блока (7) - до лінії живлення споживача. Крім того управляючий блок (6) виконаний на управляючому оптосимісторі, оптичний вхід якого підключено до виходу блока порівняння та керування , а ви хід - з'єднано з входом блока (7), виконаного у вигляді силового симістора. При цьому блок (1) перетворення нульових стр умів містить на виході регулюючу оптопару в вигляді діоду з транзистором, що взаємодіє з підсилювачем (2), утворюючи генератор пилоподібної напруги. Обладнання пристрою силовим симістором, управляючим оптосимістором, та управління роботою генератора пилоподібної напруги від блока перетворення нульових струмів в навантаженні, забезпечує пристрій здатністю самостійно настроюватися на будь-які зрушення фазової напруги, внаслідок чого здійснюється його саморегулювання. Побудова пристрою у вигляді послідовно з'єднаних блоків: живлення, (9), підсилювача (2), блока (3) порівняння та керування з блоками ручного (4) та автоматичного (5) регулювання, управляючим блоком (6), і виконавчим пристроєм виконаним блоком (7), паралельно якому підключений блок (1) нульових струмів, вихід якого з'єднано з оптичним входом підсилювача (2), а вхід виконавчого блока (7) - з виходом управляючого блока (6), при цьому вхід блока (9) живлення приєднаний до клем вводу лінії передачі змінного струму, а вихід виконавчого блока (7) - до лінії живлення споживача, забезпечує спрощення конструкції та її високу монтажо- та ремонтоздатність. Обладнання блока перетворення нульових струмів оптопарою у вигляді діоду з транзистором, яка взаємодіє з накопичувальним конденсатором блока підсилювача, утворюють генератор пилоподібної напруги. В основу винаходу покладено завдання покращення та спрощення конструкції регулюючого пристрою, виконання його універсальним та таким, що самостійно налаштовується на навантаження будь-якого виду, дешевим приладом, що дозволяє керувати будь-якими активними, реактивними та змішаними потужностями шляхом підключення до силового регулюючого елементу лише двома проводами. Через з'єднувальні провідники проходять як сигнали управління генератором пилоподібної напруги пристрою, так і керуючі струми вмикання силових елементів. На Фіг.1 показано блочно-компоновочну схему електрорегулюючого пристрою; на Фіг.2 - принципову схему взаємодії деталей електрорегулюючого пристрою. Блочно-компоновочна схема електрорегулюючого пристрою (Фіг.1) має: блок 1 перетворення 4 нульових стр умів в навантаженні на сигнал управління генератором пилоподібної напруги, який з'єднаний одним провідником з управляючим електродом силового симістора 7, а другим провідником - з підходящою фазою; підсилювач 2, який обладнаний накопичувальним конденсатором, блок 1 взаємодіє через оптопару, утворюючи генератор пилоподібної напруги; блок (3) порівняння та керування з блоками ручного (4) та автоматичного (5) регулювання, котрий живиться від блока живлення 9 та керує роботою блока 6; управляючий блок 6 керується через світлодіодну частину оптопари управляючого оптосимістора блока 3, який керує силовим симістором 7; силовий симістор 7, котрий фазно регулює проходження струму через навантаження 8; навантаження 8; та блок живлення 9. Принципова схема приведена на Фіг.2. Вона складається з: 1. Блока нульових стр умів (на схемі виділений штри х-пунктирною рамкою) (БНТ), який складається з: 1.1. Випрямляючого моста V; з'єднаного виводами для перемінного струму з катодом та управляючим електродом силового симістора VD3, мінусовим виводом з’єднаний з катодом стабілітрона V1 та катодом світлодіода оптопари VD1, а плюсовим виводом з'єднаний з виводом опору R1 та колектором транзистора КТ1; 1.2. Опору R1, з'єднаного другим виводом з базою транзистора КТ1 та анодом стабілітрона V1; 1.3. Транзистора КТ1, з'єднаного емітером з анодом світлодіода оптопари VD1; 1.4. Стабілітрона V1; 1.5. Світлододної частини транзисторної оптопари VD1; 2. Підсилювача, котрий разом з блоком нульових струмів утворюють генератор пилоподібної напруги, к уди входять: 2.1. Транзистор оптопари VD1: з'єднаний колектором з плюсовим виводом блока живлення та з одним із виводів опорів, R5, R7; а емітером з'єднаний з одним із виводів опора R2, та прямим входом диференційного підсилювача 1; 2.2. Резистор R2, другим виводом з'єднаний з мінусовим виводом блока живлення; з одним з виводів опору R4 та конденсаторів С1 і С2 та катодом оптопари управляючого оптосимістора VD2. 2.3. Резистори R3 та R4, з'єднані між собою, а місце з'єднання приєднане до інверсного входу диференційного підсилювача 1; 2.4. Діод V2, приєднаний катодом до виходу диференційного підсилювача 1, анодом до з'єднання других кінців резистора R5 та конденсатора С1, а також до прямого входу ди ференційного підсилювача 2; 3. Блока порівняння та керування управляючим оптосимістором куди входять: 3.1. Диференційний підсилювач 2: інверсний вхід якого з'єднаний з другим виводом конденсатора С2, виводом опору R6, та регулюючим виводом блока автоматичного регулювання; вихід диференційного підсилювача 2 з'єднаний з опором R8; 5 85817 3.2. Резистора R8, з'єднаного другим виводом з анодом світло діоду оптосимістора VD2; 3.3. Світлодіод оптосимістора VD2; 4. Блок ручного керування, куди входять два резистори, постійний R6 та змінний R7, постійний резистор другим виводом з'єднаний з перемінним виводом резистора R7; 5. Блок автоматики від будь-яких других приладів, навантаження яких треба регулювати. (Наприклад, датчик температури в навантаженні.) 6. Блок управляючого оптосимістора VD2, куди входять: 6.1. Оптосимістора VD2, один вивод якого з'єднаний з катодом силового симістора VD3 і мережею змінного струму, а др угий - з резистором R9, а через нього - з управляючим електродом силового симістора VD3; 6.2. Резистора; 7. Силового симістора VD3 з'єднаного анодом через навантаження N з мережею живлення; 8. Навантаження N (будь-яке, в тому числі з великим рівнем поміх і змінним в часі косинусом j .) 9. Блок живлення - будь-який типовий; Робота електрорегулюючого пристрою пояснюється принциповою схемою (Фіг.2). Розглянемо процес проходження струму у навантаженні 8, (навантаження 8 можна включати хоч зі сторони анода, хоч зі сторони катода перед виходом на мережу живлення). При переході струму через нуль, на контактах 1 та 2, коли напруга є недостатньою для включення оптопари блока нульових струмів (на схемі виділений штри х-пунктирною рамкою та позначений БНТ) VD1, оптопара закривається та розряджає через компаратор 1 конденсатор С1. Силовий симістор 7 при переході через нуль закривається. Після переходу через нуль, на контактах 1 та 2 виникає результуюча напруга від дії вхідної напруги та реактивної напруги змішаного навантаження. При досягненні результуючою напругою межі спрацьовування оптопари VD1, вона через диференціальний підсилювач, що працює в режимі компаратора, зупиняє розряд конденсатора С1, і він починає через резистор R5 заряджатися. При перевищенні напруги на конденсаторі С1, а відповідно і на прямому вході диференціального підсилювача 2, напруги на задаючому інверсному вході диференціального підсилювача 2, вмикається оптосимістор VD2. Оптосимістор через захисний опір R9 включає силовий симістор. Оскільки залишкова напруга на силовому симісторі менша за напругу спрацьовування блока нульових струмів, що складається із напруги переходу: діодного моста блока нульових стр умів, транзистора КТ1 та напруги спрацьовування оптопари VD1, то конденсатор С1 під час перебування силового симістора у ввімкненому стані увесь час розряджений до напруги, рівної залишковій напрузі на переході V2, відповідно якщо напруга управління на інверсному вході підсилювача 2 є меншою за напругу переходу V2, струм через VD2 іде постійно. При переході струму через нуль в інший бік процес повторюється. При підвищенні або зниженні напруги на інверсному вході підсилювача 2 від блока автоматики або 6 блока ручного управління R6, R7 відбувається фазне регулювання потужності, що подається до навантаження 8. Таким чином, блок нульових струмів, компаратор 1, діод V2, резистор R5 та конденсатор С1 являють собою генератор пилоподібної напруги з самоналаштуванням на нульові струми, що проходять через навантаження 8. Отже, він самостійно налаштовується на будь-які зміщення фазної напруги (Cos j ) від змішаного навантаження 8. Тому запропонований регулятор добре працює на будь-яких навантаженнях активних, реактивних, змішаних та змінних. Запропонований винахід має істотні відмінності від відомих рішень, завдяки яким досягається новий позитивний ефект, що виражається: У підвищенні надійності пристрою, що обумовлено: - Самостійним налаштуванням пристрою до будь-якого типу навантажень та до будь-яких параметрів змінної мережі в межах технічних можливостей використовуваних схемних елементів; - Відсутністю необхідності налагодження після виготовлення; - Відсутністю взаємного впливу через зв'язок між схемами управління та задаючим блоком БНТ; - Відсутністю гальванічного зв'язку між блоком порівняння та керування управляючим симістором і мережею живлення; - Простим за конструкцією та надійним у роботі блоком перетворення нульових стр умів на сигнал управління генератором пилоподібних сигналів; - Стійкість до поміх в мережі у зв'язку з тим, що струм спрацьовування оптопари VD1 є вищим 4 міліампер, і вона практично напряму з'єднана з об'єктом регулювання; - Некритичністю до джерела живлення. Пристрій прекрасно працює при управлінні (живлення підключене в експериментальному приладі до мережі) потужністю у змішаному навантаженні з великим рівнем перешкод, змінним Cos j та рівнем напруги, що змінюється від 10 до 600В; - Зниженням кількості управляючих проводів. Управління силовим симістором та управління генератором пилоподібних сигналів здійснюється по одним і тим самим провідникам, що дозволило блок управління та силовий симістор (силовий ланцюг) поєднати лише двома проводами; - Простотою підключення зовнішніх джерел регулювання, причому незважаючи на роботу автоматики споживач без додаткових схем має можливість регулювати потужність у навантаженнях у ручному режимі; - У підвищенні споживчої привабливості за рахунок: 1. Можливості різко зменшити масогабаритні характеристики та вартість пристрою; 2. Можливості мінімізувати кількість деталей у пристрої; 3. Можливості винесення силового симістора (тиристорів) за межі електрорегулюючого пристрою та за рахунок цього виконати основну схему управління компактною, герметичною та легкою; 7 85817 4. Можливості виконання пристрою безпечним та таким, що практично не потребує спеціального обслуговування. Техніко-економічна або інша ефективність Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 Запропонована конструкція електрорегулюючого пристрою робить його надійним дешевим приладом, здатним регулювати потужність, що споживається, при навантаженнях будь-якого типу. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601