Пристрій для регулювання величини напруги змінного струму

Реферат: Пристрій для регулювання величини напруги змінного струму містить джерело напруги змінного струму, обмотки трансформатора, керовані ключі. UA 67805 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ ВЕЛИЧИНИ НАПРУГИ ЗМІННОГО СТРУМУ UA 67805 U UA 67805 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана в системах електроживлення для регулювання та стабілізації величини напруги однофазного джерела електроенергії змінного струму. Відомі пристрої для регулювання величини напруги змінного струму, що містять джерело електроживлення та трансформатор, вторинна обмотка якого підключена між джерелом електроживлення та навантаженням, а первинна обмотка при переключенні комутатора, що реалізований на керованих ключах з двосторонньою провідністю, які винесено з кола силового струму, приєднується до точок з різним потенціалом, завдяки чому змінюється величина напруги на навантаженні, яка може бути як більшою, так і меншою, ніж напруга живлення [1, 2]. Недоліком відомого пристрою є те, що керовані ключі комутатора з двосторонньою провідністю розділено на групи, що не містять спільної точки, тому при практичній реалізації їх конструюють як окремі вузли при виконанні вимоги відсутності безпосереднього електричного зв'язку між ними. Під час роботи пристрою треба мати можливість комутації ключів в будь-який момент часу при виконанні вимог до параметрів керованих ключів. Необхідним елементом вузла, що виконує цю функцію, звичайно, на практиці є трансформатор, який забезпечує відсутність гальванічного зв'язку між елементами схеми. Оскільки комутатор розділено на групи, то кожна з них має своє окреме живлення. Це можна реалізувати, наприклад, якщо застосувати трансформатори, кількість яких дорівнює кількості груп комутатора. Вторинна обмотка кожного з них підключена до керуючого вузла, який безпосередньо включає ключ у відповідності з вимогами. При цьому ізоляція між первинною обмоткою та вторинною з керуючим вузлом розрахована на максимальну напругу у пристрої. Інший шлях - один трансформатор, що має одну первинну обмотку та вторинні з керуючими вузлами, кількість яких відповідає кількості груп трансформатора. Але при цьому ізоляція розрахована на максимальну напругу у пристрої, не тільки між первинною та вторинною обмотками з керуючими вузлами, а й між усіма вторинними, що вимагає додаткових витрат. При роботі пристрою через керовані ключі протікає струм й при цьому виділяється тепло, яке необхідно відводити за допомогою радіатора. У комутаторі, що складається з груп, конструктивно кожна з них може мати свій радіатор або, якщо він єдиний, треба передбачити засоби для ефективного тепловідведення та ізоляції кожної групи. Практична реалізація всіх вимог призводить до відповідних конструктивних та матеріальних витрат. Найбільш близьким по технічній суті до пристрою, що заявляється, є вибраний як найближчий аналог пристрій для регулювання величини напруги змінного струму [3], що містить джерело напруги змінного струму, коло регулювання напруги, яке здійснює перша обмотка трансформатора, немаркований вивід якої приєднано до першого виводу джерела напруги та першого ключа з двосторонньою провідністю, маркований вивід першої обмотки трансформатора приєднано до першого виводу навантаження та третього керованого ключа з двосторонньою провідністю, вільний вивід першого керованого ключа має спільну точку з'єднання з другим керованим ключем з двосторонньою провідністю та маркованим виводом другої обмотки трансформатора, немаркований вивід другої обмотки трансформатора приєднано до четвертого та вільного виводу третього керованих ключів з двосторонньою провідністю, вільний вивід другого керованого ключа приєднано до спільної точки з'єднання з вільним виводом четвертого керованого ключа, другим виводом джерела напруги та другим виводом навантаження. Недоліком відомого стабілізатора є те, що група з першого та другого ключів не має спільної точки з'єднання з групою з третього та четвертого ключів. Тому при практичній реалізації засобів забезпечення працездатності ключів їх конструюють як окремі вузли при виконанні вимоги відсутності безпосереднього електричного зв'язку між ними, що призводить до зниження надійності пристрою та збільшення його вартості. Задачею корисної моделі є створення пристрою для регулювання величини напруги змінного струму, у якому шляхом введення додаткової обмотки та зміни зв'язків між елементами пристрою досягається новий технічний результат: об'єднання всіх ключів в групу, яка має спільну точку, а це спрощує практичну реалізації засобів забезпечення працездатності керованих ключів, що підвищує надійність пристрою та зменшує його вартість. Вирішення поставленої задачі досягається за рахунок того, що у пристрій для регулювання величини напруги змінного струму, що містить джерело напруги змінного струму, коло регулювання напруги, яке здійснює перша обмотка трансформатора, немаркований вивід якої приєднано до першого виводу джерела напруги, а маркований вивід першої обмотки трансформатора приєднано до першого виводу навантаження та третього керованого ключа з 1 UA 67805 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 двосторонньою провідністю, вільний вивід третього керованого ключа має спільну точку з'єднання з четвертим керованим ключем з двосторонньою провідністю, перший керований ключ має спільну точку з'єднання з другим керованим ключем з двосторонньою провідністю, вільний вивід четвертого керованого ключа приєднано до спільної точки з'єднання з другим виводом джерела напруги та другим виводом навантаження, додатково введено третю обмотку трансформатора, маркований вивід якої приєднано до спільної точки з'єднання з другим виводом джерела напруги змінного струму, другим виводом навантаження та вільним виводом четвертого керованого ключа, а немаркований вивід третьої обмотки трансформатора приєднано до вільного виводу другого керованого ключа, вільний вивід першого керованого ключа приєднано до немаркованого виводу другої обмотки, а маркований вивід другої обмотки приєднано до першого виводу джерела напруги та немаркованого виводу першої обмотки трансформатора, спільну точку з'єднання першого та другого керованих ключів приєднано до спільної точки з'єднання третього та четвертого керованих ключів. Порівняльний аналіз із найближчим аналогом показує, що пристрій для регулювання величини напруги змінного струму, що заявляється, відрізняється наявністю нових елементів, а саме додаткової обмотки, а також новими зв'язками, що полягають у відповідному з'єднанні існуючих елементів та нових зазначеним чином. Нові елементи та зв'язки корисної моделі розраховані на її практичну реалізацію з вирішенням поставленої задачі: об'єднання всіх ключів в групу, яка має спільну точку з'єднання, що дозволяє спростити практичну реалізації засобів забезпечення працездатності ключів. Тепер можливо застосувати, по-перше, один трансформатор, що має ізоляцію, розраховану на максимальну напругу у пристрої, тільки між первинною та однією вторинною обмоткою з керуючими вузлами, а по-друге, можливо використати єдиний для всіх ключів радіатор без ізоляції між ключами, бо вона не потрібна. Це в результаті підвищує надійність пристрою та зменшує його вартість. На підставі вищевикладеного можна зробити висновок про те, що сукупність істотних відмінних ознак, викладених у формулі корисної моделі, дозволяє досягти нового технічного результату, а саме підвищення надійності пристрою та зменшення його вартості. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На кресленні представлена схема електрична принципова пристрою для регулювання величини напруги змінного струму. Пристрій для регулювання величини напруги змінного струму, що містить джерело напруги 1 змінного струму, коло регулювання напруги, яке здійснює перша обмотка 2 трансформатора 3, немаркований вивід якої приєднано до першого виводу джерела напруги 1, а маркований вивід першої обмотки 2 трансформатора 3 приєднано до першого виводу навантаження 4 та третього керованого ключа 5 з двосторонньою провідністю, вільний вивід третього керованого ключа 5 має спільну точку з четвертим керованим ключем 6 з двосторонньою провідністю, вільний вивід четвертого керованого ключа 6 приєднано до спільної точки з другим виводом джерела напруги 1 та другим виводом навантаження 4, перший керований ключ 7 має спільну точку з'єднання з другим керованим ключем 8 з двосторонньою провідністю. Пристрій для регулювання величини напруги змінного струму додатково забезпечений третьою обмоткою 9 трансформатора 3, маркований вивід якої приєднано до спільної точки з'єднання з другим виводом джерела напруги 1, другим виводом навантаження 4 та вільним виводом четвертого керованого ключа 6, а немаркований вивід третьої обмотки 9 трансформатора 2 приєднано до вільного виводу другого керованого ключа 8, вільний вивід першого керованого ключа 7 приєднано до немаркований виводу другої обмотки 10, а маркований вивід другої обмотки 10 приєднано до першого виводу джерела напруги 1 та немаркованого виводу першої обмотки 2 трансформатора 3, спільну точку з'єднання першого 7 та другого 8 керованого ключів приєднано до спільної точки з'єднання третього 5 та четвертого 6 керованих ключів. Пристрій працює наступним чином. Під час роботи у пристрої замкнуто два керованих ключі. Нехай на виході джерела живлення 1 величина напруги U1. При подачі дозволяючих сигналів на перший 7 та четвертий 6 керовані ключі вони замикаються і величина напруги на навантаженні 4 буде U2=U1×(W 2+W 1)/W2=U1×(1+W 1/W 2), тобто більшою, ніж величина напруги джерела 1. У випадку, коли замикаються перший 7 та третій 5 керовані ключі або другий 8 та четвертий 6 керовані ключі, напруга на навантаженні 4 дорівнює напрузі джерела напруги 1 U2=U1. Якщо замикаються другий 8 та третій 5 керовані ключі, напруга на навантаженні 4 стане U2=U1×W 3/(W 1+W 3), тобто меншою, ніж величина напруги джерела напруги 1 змінного струму. Змінюючи інтервал часу замкнутого стану тієї чи іншої пари керованих ключів, здійснюється регулювання величини напруги на навантаженні 4, як вище напруги живлення, так і нижче. 2 UA 67805 U 5 10 Пристрій у складі макетного зразка стабілізатора напруги підтвердив свою працездатність та досягнення нового технічного результату щодо підвищення його надійності та зменшення вартості. Джерела інформації: 1. Порудомский В. В. Устройства переключения трансформаторов под нагрузкой. - М.: Энергия. - 1974. - 289 с. (с. 20, рис. 1-3). 2. Кобзев А. В., Лебедев Ю. М., Михальченко Г. Я. и др. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 152 с. (с. 9, рис. 1.4). 3. Липковский К. А. Трансформаторно-ключевые исполнительные структуры преобразователей переменного напряжения. - Киев: Наук, думка, 1983. - 216 с. (с. 121, рис. 51). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Пристрій для регулювання величини напруги змінного струму, що містить джерело напруги змінного струму, коло регулювання напруги, яке здійснює перша обмотка трансформатора, немаркований вивід якої приєднано до першого виводу джерела напруги, а маркований вивід першої обмотки трансформатора приєднано до першого виводу навантаження та третього керованого ключа з двосторонньою провідністю, вільний вивід третього керованого ключа має спільну точку з'єднання з четвертим керованим ключем з двосторонньою провідністю, перший керований ключ має спільну точку з'єднання з другим керованим ключем з двосторонньою провідністю, вільний вивід четвертого керованого ключа приєднано до спільної точки з'єднання з другим виводом джерела напруги та другим виводом навантаження, який відрізняється тим, що до нього додатково введено третю обмотку трансформатора, маркований вивід якої приєднано до спільної точки з'єднання з другим виводом джерела напруги змінного струму, другим виводом навантаження та вільним виводом четвертого керованого ключа, а немаркований вивід третьої обмотки трансформатора приєднано до вільного виводу другого керованого ключа, вільний вивід першого керованого ключа приєднано до немаркованого виводу другої обмотки трансформатора, а маркований вивід другої обмотки приєднано до першого виводу джерела напруги та немаркованого виводу першої обмотки трансформатора, спільну точку з'єднання першого та другого керованих ключів приєднано до спільної точки з'єднання третього та четвертого керованих ключів. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3