Однокаскадний електронний пускорегулювальний апарат з коректором коефіцієнта потужності

Однокаскадний електронний пускорегулювальний апарат з коректором коефіцієнта потужності, що містить перший, другий, третій та четвертий транзистори, до кожного з яких відповідно під’єднані перший, другий, третій та четвертий діоди, анодом - до витоку, а катодом - до стоку, причому стоки першого і третього транзисторів з’єднані через перший конденсатор із витоками 3 14247 4 зисторів з'єднані через перший конденсатор із витретього і четвертого транзисторів 3 і 4 та з спільтоками третього і четвертого транзисторів та спіною шиною. З'єднання витоку першого транзистольною шиною, а з'єднання витоку першого транзира 1 з стоком другого транзистора 2 та катодом стора з стоком другого транзистора та катодом п'ятого діода 10 через перший дросель 11 другий п'ятого діода через перший дросель, другий конконденсатор 12, розрядну лампу 13, зашунтовану денсатор, розрядну лампу, зашунтовану третім третім конденсатором 14, підключено до витоку конденсатором, підключено до витоку третього третього транзистора 3, стоку четвертого транзистранзистора та стоку четвертого транзистора, при тора 4 та катоду шостого діода 19, анод якого чецьому затвори першого, другого, третього та четрез третій дросель 18 зв'язаний з додатнім полювертого транзисторів підключені до відповідних сом випрямляча 17 і другим дроселем 16, інший виходів блока керування, а анод п'ятого діода зв'явивід якого підключено до анода п'ятого діода 10. зано з плюсом випрямляча, мінус якого зв'язано з Мінус випрямляча під'єднано до спільної шини. спільною шиною. Виходи блока керування 15 під'єднано відповідно Проте через транзистор вузла корекції коефідо затворів першого, другого, третього і четвертоцієнта потужності протікають великі струми, що го транзисторів 1, 2, 3, 4. спричинює значні втрати потужності в ньому, що Апарат об'єднує в собі три функціональні вуззнижує коефіцієнт корисної дії апарата. Крім того, ли: 1) мостовий інвертор, утворений чотирма трапристрій має високий рівень високочастотних нзисторами 1, 2, 3, 4 та чотирма діодами 5, 6, 7, 8; пульсацій, що підвищує вимоги до вхідного мере2) резонансний контур, утворений першим дросежевого фільтра. лем 1, другим і третім конденсаторами 12 і 14, В основу корисної моделі поставлено задачу який навантажений на розрядну лампу 13; 3) два підвищення коефіцієнта корисної дії однокаскадновисокочастотні підвищувальні перетворювачі посго електронного пускорегулювального апарата та тійної напруги, перший з яких складається з другозменшення рівня його високочастотних пульсацій го дроселя 16, п'ятого діода 10, другого транзистошляхом побудови однокаскадного електронного ра 2 і першого діода 5, а другий - з третього пускорегулювального апарата, що містить мостодроселя 18, шостого діода 19, четвертого транзисвий інвертор, утворений першим, другим, третім та тора 4 і третього діода 7. четвертим транзисторами, до кожного з яких відРоботою апарата керує блок керування 15. повідно під'єднані перший, другий, третій та четЖивлення апарата здійснюється від мережі провертий діоди, анодом - до витоку, а катодом - до мислової частоти за допомогою випрямляча 17. стоку, причому стоки першого і третього транзисНа мостовий інвертор подається напруга перторів з'єднані через перший конденсатор із витошого конденсатора 9. Підтримання напруги на ками третього і четвертого транзисторів та спільцьому конденсаторі забезпечується високочастотною шиною, а з'єднання витоку першого ним підвищувальним перетворювачем постійної транзистора з стоком другого транзистора та канапруги. тодом п'ятого діода через перший дросель, другий Апарат працює наступним чином. конденсатор, розрядну лампу, зашунтовану третім Принцип роботи апарата полягає в формуванконденсатором, підключено до витоку третього ні високочастотних прямокутних імпульсів з регутранзистора та стоку четвертого транзистора, при льованою тривалістю, які подаються на резонансцьому затвори першого, другого, третього та четний контур, складений з першого дроселя 11, вертого транзисторів підключені до відповідних другого конденсатора 12 та розрядної лампи 13, виходів блока керування, а анод п'ятого діода чезашунтованої третім конденсатором 14. Для форрез другий дросель зв'язано з плюсом випрямлямування майже синусоїдного струму, споживаного ча, мінус якого зв'язано з спільною шиною, який апаратом від мережі промислової частоти, викоривідрізняється тим, що апарат оснащений третім стовуються два почергово працюючі підвищувальдроселем і шостим діодом, катод якого з'єднано з ні перетворювачі постійної напруги. Почерговість в витоком третього транзистора, а його анод через роботі таких перетворювачів забезпечує зменшентретій дросель підключено до плюса випрямляча. ня струмів, що протікають через комутуючі другий і На фіг.1 наведена електрична схема однокасчетвертий транзистори 2 і 4 від мережі через викадного електронного пускорегулювального апапрямляч, в два рази. рата з коректором коефіцієнта потужності (в подаВисокочастотний мостовий інвертор подає вильшому апарата). На фіг.2 наведено сокочастотні прямокутні імпульси на резонансний осцилограми роботи апарата. На фіг.3 наведено контур, утворений першим дроселем 11, другим та топологію станів апарата. третім конденсаторами 12 і 14, який навантажений Апарат складається з першого, другого, трена розрядну лампу 13. Для забезпечення малих тього та четвертого транзисторів 1, 2, 3 і 4, до кокомутаційних втрат робоча частота повторення жного з яких відповідно під'єднані відповідно перімпульсів є дещо вищою за частоту послідовного ший, другий, третій і четвертий діоди 5, 6, 7 і 8, резонансу резонансного контуру. Це забезпечує анодом - до витоку, а катодом - до стоку, та з перкомутацію транзисторів при майже нульовій нашого конденсатора 9, п'ятого діода 10, першого прузі на них. дроселя 11, другого конденсатора 12, розрядної На осцилограмах роботи апарата, які пояснюлампи 13, третього конденсатора 14, блока керують принцип його роботи (фіг.2) показано: вання 15, другого дроселя 16, випрямляча 17, тре- осцилограми керуючих напруг між затворами тього дроселя 18 та шостого діода 19. і витоками першого, другого, третього та четвертоСтоки першого і третього транзисторів 1 і 3 го транзисторів 1, 2, 3 та 4, які формуються блоз'єднані через перший конденсатор 9 з витоками ком керування 15 (відповідно uзв1, uзв2, uзв3 та uзв4); 5 14247 6 - осцилограма вихідної напруги uав мостового денсатор 9, другий діод 6, досягаючи нуля в моінвертора; мент часу t4, завершуючи цей інтервал. - осцилограми струмів iL2 та iL3 другого та треЧерез другий дросель 16 починає протікати тього дроселів 2 і 3. струм, зростаючи майже за лінійним законом: від - осцилограми вихідної напруги uав мостового плюса випрямляча 17 через другий дросель 16, інвертора, її першої гармоніки u1, та струму першої п'ятий діод 10, другий транзистор 2 до мінуса вигармоніки резонансного контуру iL1. прямляча 17. До резонансного контуру прикладено На осцилограмах позначено: Т - період висоімпульс від'ємної напруги мостового інвертора. кочастотної комутації мостового інвертора; D П'ятий стан (фіг.7) відповідає часовому інтеркоефіцієнт заповнення вихідних імпульсів мостовалу (t4-t5). На цьому інтервалі струм першого дрового інвертора. селя 11 змінює свій напрям на протилежний. Цей Впродовж кожного періоду високочастотної струм тече від плюса першого конденсатора 9 чекомутації апарат має вісім послідовно розташоварез відкритий третій транзистор 3, паралельне них станів (часових інтервалів). Ці стани наведені з'єднання третього конденсатора 14 та розрядної на рис. 3. Жирними лініями показано шлях протілампи 13, другий конденсатор 12, перший дросель кання струму в колах інвертора в кожному з станів, 11, відкритий другий транзистор 2 до мінуса пера пунктирними - в колах високочастотних підвищушого конденсатора 9. Енергія від конденсатора вальних перетворювачів постійної напруги. Напередається в резонансний контур. Через другий прямки протікання струмів вказано стрілками біля дросель 16 протікає струм, зростаючи лінійно, як і дроселів 11, 16, 18. в четвертому стані. Цей стан завершується закриПерший стан (фіг.3) відповідає часовому інтеванням другого транзистора 2. рвалу (t0÷t1), починається в момент часу t0 прохоШостий стан (фіг.8) відповідає часовому інтердження першої гармоніки струму резонансного валу (t5÷t6). Струм першого дроселя 11 протікає контуру через нуль (фіг.2). Струм протікає від через перший діод 5, третій транзистор 3, паралеплюса першого конденсатора 9 через відкритий льне з'єднання третього конденсатора 14 та розперший транзистор 1, перший дросель 11, другий рядної лампи 13 і другий конденсатор 12. Струм конденсатор 12, паралельне з'єднання третього другого дроселя 16 лінійно спадає, протікаючи по конденсатора 14 та розрядної лампи 13, відкритий колу: плюс випрямляча 17, другий дросель 16, четвертий транзистор 4 до мінуса першого конп'ятий та перший діоди 10 та 5, перший конденсаденсатора 9. Енергія від цього конденсатора петор 9, мінус випрямляча 17. В момент часу t6 цей редається в резонансний контур і відповідно в рострум досягає нуля. зрядну лампу 13. Одночасно від плюса Сьомий стан (фіг.9), що відповідає часовому випрямляча 17 протікає струм через третій дроінтервалу (t6÷t7), відрізняється від шостого стану сель 18, шостий діод 19, відкритий четвертий тратим, що струм другого дроселя 16 дорівнює нулю. нзистор 4 до мінуса випрямляча. Цей струм наросВосьмий стан (фіг.10) відповідає часовому інтає практично за лінійним законом, в результаті тервалу (t7÷t8) і починається в момент відкривання чого в третьому дроселі 19 нагромаджується енерпершого і четвертого транзисторів 1 і 4. Струм гія. першого дроселя 11 протікає через перший діод 5, Цей стан завершується після закривання четперший конденсатор 9, четвертий діод 8, паралевертого транзистора 4 в момент часу t1. льне з'єднання розрядної лампи 13 і третього конДругий стан (фіг.4), що відповідає часовому інденсатора 14, другий конденсатор 12. тервалу (t1÷t2), починається в момент t1 після заЧерез третій дросель 18 починає протікати вершення першого стану. Струм першого дроселя струм, зростаючи майже за лінійним законом: від 11, не змінюючи свого напрямку протікає через плюса випрямляча через третій дросель 18, шосдругий конденсатор 12, паралельне з'єднання третий діод 19, четвертий транзистор 4 до мінуса витього конденсатора 14 та розрядної лампи 13, трепрямляча. До резонансного контуру прикладається тій діод 7, та відкритий перший транзистор 1. імпульс додатної напруги мостового інвертора. Струм розрядної лампи 13 підтримується енергіВ кінці восьмого стану струм першого дроселя єю, накопиченою в реактивних елементах резона11 досягає нуля, завершуючи черговий період ронсного контуру. Одночасно струм в третьому дроботи апарата. селі 18 зменшується, протікаючи від плюса Тривалості керуючих сигналів uзв2 і uзв4 визнавипрямляча 17 через шостий та третій діоди 7 і 18, чають інтервали відкритих станів другого і третьоперший конденсатор 9 до мінуса випрямляча 17. го транзисторів 2 і 4 відповідно (t0÷t1) і (t3÷t5). Ці Стан завершується в момент часу t2, коли інтервали є регульованими, вони забезпечують струм третього дроселя досягає нуля. накопичення енергії в другому та третьому дросеТретій стан (фіг.5), що відповідає часовому інлях 16 і 18 на рівні, необхідному для підтримання тервалу (t2÷t3), відрізняється від другого стану тим, напруги на першому конденсаторі 9 в заданих мещо струм третього дроселя 18 дорівнює нулю. жах. Одночасно ці інтервали впливають на коефіЧетвертий стан (фіг.6), що відповідає часовоцієнт заповнення імпульсів напруги uав мостового му інтервалу (t3÷t4), починається в момент часу t3 інвертора. Таким чином, при регулюванні потужновідкриванням другого і третього транзисторів 2 і 3. сті лампи відбувається одночасно відповідне доСтрум першого дроселя 11, не змінюючи свого зування енергії, що відбирається від випрямляча, напряму, протікає через другий конденсатор 12, що усуває перенапруги в схемі апарата. Тривапаралельне з'єднання третього конденсатора 14 лість імпульсів напруги мостового інвертора вита розрядної лампи 13, третій діод 7, перший конзначається тривалістю керуючих імпульсів uзв2 або uзв4. 7 14247 8 Використання двох почергово працюючих виОдночасно, почерговість в роботі двох високосокочастотних перетворювачів постійної напруги частотних перетворювачів постійної напруги змерозподіляє струм споживаний від випрямляча 17 ншує рівень пульсацій струму, споживаного від між двома комутуючими другим і четвертим транмережі, що зменшує вимоги до характеристик визисторами 2 і 4 порівну. Тобто, на відміну від просокочастотного фільтра, який вмикається на вході тотипа, в якому використовується один комутувавипрямляча в апаратах такого типу. льний транзистор, через який протікає весь струм, П'ятий та шостий діоди 10 і 19 забезпечують споживаний від випрямляча, в пропонованому роботу високочастотного підвищувального перетапараті струми, що протікають від випрямляча ворювача в режимі переривчастих струмів дросечерез комутуючі транзистори, зменшується в два лів, що дозволяє без допомоги активних коректорази. Тому кондуктивні втрати кожного з транзисрів коефіцієнта потужності сформувати майже торів зменшуються відповідно в чотири рази, а синусоїдний струм, споживаний від мережі (див. сумарні кондуктивні втрати за рахунок протікання прототип). струмів від випрямляча - в два рази. Тому коефіціТаким чином, в пропонованому однокаскадноєнт корисної дії пропонованого апарата буде виму електронному пускорегулювальному апараті з щим ніж в прототипа. Крім того, зменшуються викорекцією форми споживаного струму досягнути моги по струму до комутуючих другого та підвищення коефіцієнта корисної дії та зменшення четвертого транзисторів 2 і 4. високочастотних пульсацій споживаного струму. 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 14247 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601