Тиристорный регулятор для синхронных генераторов

Тиристорный регулятор напряжения для синхронного генератора

Тиристорный регулятор напряжения для синхронного генератора. Страница 1.

(22) Заявлено 16.02.78 (2 80730,24-0 с присоединением заявки ЛЪ -Гку 1 орствеиюаите СССР пб д 8 яьм 30 етбнмм и отрыт(53)У;ЧК 621,316 .722:621.313. .322 (088.8) Опубликовано 30.11.79 ллетень М 44 ата опубликования описация 05.12.79 И. Ш,егло(71) Заявитель овосибирский институт инженеров водного транспорта(54) ТИРИСТОРНЫИ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ЫЛЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРЛТОРЛИзобретение относится к электротехнике, в частности к области регулирования напряжения синхронных генераторов.Известны тиристорные регуляторы напряжения (ТРН), принцип действия которых основан на компенсационном методе регулировация по отклонению регулируемой величины от заданного номинального значения 1 2. Частота переключения тиристоров выходного каскада зависит от внешних возмущений (обороты приводного двигателя, нагрузка генератора), что приводит к большим затруднениям для искусственной коммутации тцристоров, дополнительному отбору мощности от генератора, а также при применении ТРН для генераторов с электромашинным возбудителем в случае выхода из строя возбудителя.Известен тиристорный регулятор напряжения для синхронного генератора, содержащий измерительный элемент. выход которого соединен с блоком управления, состоящий из формирователя импульсов в виде триггера Шмитта и усилителя мощности, к выходу которого подключен тиристорный регулирующий каскад, подключенный к обмотке возбуждения генератора, и выпрямитель 31.Недостатком регулятора является невысокая стабильность в работе, связанная с проскакивгнием импульсов управления в 5 нужный положительнь й полупериод.С целью повышения надежности и стабильности работы во всем диапазоне фазовых углов в тиристорном регуляторе напряжения синхронного генератора, содержащем измерительный элемент, выход которого соединен с блоком управления, состоящим из формирователя импульсов в виде триггера Шмитта и усилителя мощности, к выходу которого подключен тиристорный регулирующий каскад, подключенный к об мотке возбуждения генератора, и выпрямитель, подключенный к статорной обмотке генератора, измерительный элемент выполнен фазокорректирующим, выпрямитель, подключенный к статорной обмотке, выполнен двухполупериодным, причем вход измерительного элемента соединен с выходными зажимами выше указанного выпрямителя, а блок управления и тиристорный регулирующий каскад подключены по цепям пи 700913тания к статорной обмотке каждый соответственно через дополнительно введенный однополупериодный выпрямитель.На чертеже представлена электрическая принципиальная схема тиристорного регулятора напряжения для синхронного генератора.ТРН содержит входной трансформатор 1, пониженное напряжение которого через диодный мост 2 подается на измерительный элемент 3, 4, с которого управляющий сигнал в виде формы двухполупериодного,вып- О10 рямления через фазокорректирующую цепь 5, 6, 7 подаются на триггер Шмитта 8, 9. Питание триггера осуществляется напряжением формы равнобочной трапеции каждый положительный полупериод через делитель напряжения образованный стабилитронами 1 О, 11, резистором 12, через диод 13, Выход транзистора 8 соединен с выходом услителя мощности 14. Питание усилителя мощности осуществляется через делитель напряжения, образованный стабилитроном 15, резистором 16, через диод 13. Выход усилителя мощности связан с управляющим электродом тиристора 17. Диод 18 необходим для разряда ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке возбуждения 19 генератора в момент коммутации тиристора 17,Регулятор напряжения работает следующим образом.Если под действием внешних возмущений напряжение генератора уменьшается, то сигнал через обратную связь 1, 2 с из- Зо мерительного элемента 3, 4 через,фазокорректирующую цепь 5, 6, 7 воздействует на триггер с эмиттерной связью 8, 9, выходные импульсы которого, являясь управляющим для усилителя мощности 14, будут иметь меньший угол задержки, следовательно, усилитель мощности, работая также с меньшим углом задержки, будет открывать тиристор 17 в более ранний промежуток времени положительного полупериода кривой тока. Следовательно, среднее значение тока ч40 возбуждения, который является током нагрузки через тиристор 17, станет большим и достаточным по величине, чтобы напряжение генератора стало равным номинальному 1.1 и установился режим устойчивых автоко лебаний. Причем установившаяся статическая ошибка системы регулирования напряжения не превышает 2 О/ю 11 н.Схемная реализация регулятора напряжения такова, что измерительный элементн зо получает питание в виде формы кривои тока двухпериодного выпрямления, а блок управления, включающий в себя триггер с эмиттерной связью и усилитель мощности, в форме кривой тока однополупериодного выпрямления. Причем управляющий сигнал на триггер Шмитта поступает через фазокорректирушую цепь, образованную конденсатором 5, стабилитроном 6, с его острым коленом вольт-амперной характеристики и конденсатором 7. Фазокорректирующая цепь в замкнутой системе при большом усилении позволяет исключить режим перерегулирования либо рыскания.Регулятор позволяет обеспечить стабиль, ную работу при различных фазовых углах, причем исключена возможность режима проскакивания периодов, так как постоянная времени измерительного элемента очень мала.Формула изобретенияТиристорный регулятор напряжения длясинхронного генератора, содержащий измерительный элемент, выход которого соединен с блоком управления, состоящим изформирователя импульсов в виде триггераШмитта и усилителя мощности, к выходу которого подключен тиристорный .регулирующий каскад, подключенный к обмотке возбуждения генератора, и выпрямитель, подключенный к статорной обмотке генератора,отличающийся тем, что, с целью повышениянадежности и стабильности работы во всемдиапазоне фазовых углов, измерительныйэлемент выполнен фазокорректируюшим, выпрямитель, подключенный к статорной обмотке, выполнен двухполупериодным, причемвход измерительного элемента соединен свыходными зажимами указанного выпрямителя, а блок управления и тиристорный регулирующий каскад подключены по цепямпитания к статорной обмотке каждый соответственно через дополнительно введенныйоднополупериодный выпрямитель.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 265230, кл, Н 02 Р 9/30, 1968.2. Гончарук Ю, Л. Электронные регуляторы напряжения. — В сб. Передовой опыти новая техника.-Вып. 2(26), МРФ, РСФСР,ЦБНТИ, М., Транспорт, 1976, с, 67.3, Авторское свидетельство СССРМ 568136, кл. Н 02 Р 9/30, 1975.митета СССРоткрытийая наб., д. 4,5ул. Проектная, 4 венного к ретений и 35, Раушс г. Ужгород Составитель А. Техред О. ЛуговаТираж 857 И ПИ Государс по делам изоб Москва, Ж -ППП Патентэ, здин Корректор Ю. Макарен Подписное

Заявка

НОВОСИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

ЩЕГЛОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

Код ссылки

<a href="https://patents.su/3-700913-tiristornyjj-regulyator-napryazheniya-dlya-sinkhronnogo-generatora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Тиристорный регулятор напряжения для синхронного генератора</a>

Способ регулирования мощности вентильного генератора с многофазной якорной обмоткой

Загрузка.

Номер патента: 1014099

. например, О и д, и линейное — между точками, например аи о.Условно линейное напряжение. в мно- щгоугольнике принципиально отличаетсяот линейного напряжения соединениязвезда, поскольку в первом. случае оноравно геометрической сумме Фазных напряжений, а во втором — их геометри» 25ческой разности,Выпрямителем выпрямляется то напряжение, которое больше по величине.Если между следующими друг за. другомпо схеме многоугольника Фазами сущест»З 11вует угол сдвига, больший 120 эл.град,то условно линейное напряжение мень»ше фазного, что следует из геометрических соображений сложения двух равных векторов, смещенных на угол,больший 120 о. Угол сдвига между сле 35дующими друг за другом по схеме многоугольника фазами равенИ, гдей — разность.

Устройство для управления тиристорным выпрямителем

Загрузка.

Номер патента: 1069120

. выпрямителем, содержащее по-следовательно включенные эадатчиквеличины тока, регулятор тока иблок импульсно-фазового управления,выход которого предназначен для подключения к входу тиристорного выпрямителя, датчик тока, выход которогоподключен к входу регулятора тока,и датчик напряжения, входы обоихдатчиков подключены к выходу тиристорного выпрямителя, снабжено генератором ортогональных гармоническихФункций О,-аъ (Ы 1 и 0 акМЫ, умножителями, элементами ныборки-хранения с усреднением на интервале выборки, Формирователями импульсови сумматором, причем одни из входовпервых двух умножителей подключенык выходу датчика напряжения, а выходы через элементы ныборки-храненияк первым входам вторых двух умножителей, другие входы умножителей инходы.

Устройство для возбуждения синхронного генератора с сверхпроводящей обмоткой возбуждения

Загрузка.

Номер патента: 668058

. их использование и понижаетнадежность устройства,20 Целью изобретения является повышениенадежности.Поставленная цель достигается тем, чтоодин из преобразователей выполнен инвертором и включен встречно по отношешпок другому преобразователю.668058 Формула изобретения Составитель А. Лебедев Редактор Т. Янова Техред О, Луговая Корректор Л, Крицкая Заказ 3481/49 Тираж 856 Подписное ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж — 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 43На чертеже представлена блок;схемапредлагаемого устройства для возбуждениясинхронногб генератора с сверхпроводниковой обмоткой возбуждения.Первичная обмотка 1 трехфазного трансформатора.

Генератор мощности

Загрузка.

Номер патента: 1147254

. показанного на фиг. 8; на фиг, 10 — сечение А-А на фиг. 9.5Генератор мощности представляет собой приводной двигатель, содержащий (фиг. 1) цилиндр 1 с поршнем 2, при помощи штока .3 связанный с проходным поршнем 4 насоса высокого 1 О давления, включающего цилиндр 5 с впускным отверстием 6 и выпускным отверстием 7 с нагнетательным каналом 8 . Выход насоса при помощи нагнетательной гидролинии 9 и распределительного устройства 10 подключен к внешней нагрузке, например гидромотору 11 с вращательным движением выходного звена. Выход гидромотора через распределительное устройство 10 сообщен с гидробаком 12, Рабочая жидкость из гидробака 12 подается во впускное отверстие 6 цилиндра насоса при помощи подпиточного насоса 13, в нагнетательную.

Синхронный бесконтактный генератор с возбудителем

Загрузка.

Номер патента: 1368946

. 18,а другая обмотка 14 подмагничивания -к регулятору 19 напряжения, соединенному своим входом 20 с выходом 21генератора 1. На роторе 4 генерато ра 1 может быть установлен постоянный магнит 22 для обеспечения самовоэбуждения.Генератор работает следующим образом.20 При холостом ходе по обмоткам 11и 13 токи отсутствуют, а необходимый ток возбуждения генератора 1индуцируется магнитным полем обмотки 10 в обмотке 16 возбудителя.Точная стабилизация напряженияосуществляется подмагничиванием статора 7 током в обмотке 14, подключенной к полупроводниковому регулятору19. Так как чередование фаз обмо ток 3 и 10 синхронного генератора 1и асинхронного возбудителя 6 разное,то магнитное поле последнего вращается в обратную сторону по отношению.

Тиристорный регулятор напряжения простая схема, принцип работы

Тиристор это один из мощнейших полупроводниковых приборов, именно поэтому он часто используется в мощных преобразователях энергии. Но он обладает своей спецификой управления: его можно открыть импульсом тока, а вот закроется он только когда ток опуститься почти до нуля (если быть точнее, то ниже тока удержания). Из этого тиристор в основном применяются для коммутирования переменного тока.

Фазовое регулирование напряжения

Существует несколько способов регулирования переменного напряжения тиристорами: можно пропускать или запрещать на выход регулятора целые полупериоды (или периоды) переменного напряжения. А можно включать не в начале полупериода сетевого напряжения, а с некоторой задержкой — ‘a’. В течении этого времени напряжение на выходе регулятора будет равно нулю, а мощность не будет передаваться на выход. Вторую часть полупериода тиристор будет проводить ток и на выходе регулятора появиться входное напряжение.

фазовое регулирование напряжения

Время задержки ещё часто называют углом открывания тиристора, так вот при нулевом угле практически всё напряжение со входа будет попадать на выход, только падение на открытом тиристоре будет теряться. При увеличении угла тиристорный регулятор напряжения будет снижать выходное напряжение.

Регулировочная характеристика тиристорного преобразователя при работе на активную нагрузку приведена на следующем рисунке. При угле равном 90 электрических градусов на выходе будет половина входного напряжения, а при угле 180 эл. градусов на выходе будет ноль.

Читайте также  Тема для логотипа генератор

регулировочная характеристика тиристорного регулятора напряжения

На основе принципов фазового регулирования напряжения можно построить схемы регулирования, стабилизации, а также плавного пуска. Для плавного пуска напряжение нужно повышать постепенно от нуля до максимального значения. Таким образом угол открывания тиристора должен изменяться от максимального значения до нуля.

Схема тиристорного регулятора напряжения

схема регулятора напряжения

Таблица номиналов элементов

  • C1 – 0,33мкФ напряжение не ниже 16В;
  • R1, R2 – 10 кОм 2Вт;
  • R3 – 100 Ом;
  • R4 – переменный резистор 33 кОм;
  • R5 – 3,3 кОм;
  • R6 – 4,3 кОм;
  • R7 – 4,7 кОм;
  • VD1 .. VD4 – Д246А;
  • VD5 – Д814Д;
  • VS1 – КУ202Н;
  • VT1 – КТ361B;
  • VT2 – КТ315B.

Схема построена на отечественной элементной базе, собрать её можно из тех деталей, которые провалялись у радиолюбителей 20-30 лет. Если тиристор VS1 и диоды VD1-VD4 установить на соответствующие охладители, то тиристорный регулятор напряжения будет способен отдавать в нагрузку 10А, то есть при напряжении 220 В получаем возможность регулировать напряжение на нагрузке в 2,2 кВт.

В устройстве всего два силовых компонента диодный мост и тиристор. Они рассчитаны на напряжение 400В и ток 10А. Диодный мост превращает переменное напряжение в однополярное пульсирующее, а фазовое регулирование полупериодов осуществляет тиристор.

Параметрический стабилизатор из резисторов R1, R2 и стабилитрона VD5 ограничивает напряжение, которое подается на систему управления на уровне 15 В. Последовательное включение резисторов нужно для увеличения пробивного напряжения и увеличения рассеиваемой мощности.

В самом начале полупериода переменного напряжения С1 разряжен и в точке соединения R6 и R7 тоже нулевое напряжение. Постепенно напряжения в этих двух точках начинают расти и чем меньше сопротивление резистора R4, тем быстрее напряжение на эмиттере VT1 перегонит напряжение на его базе и откроет транзистор.
Транзисторы VT1, VT2 составляют маломощный тиристор. При появлении напряжения на база-эмиттерном переходе VT1 больше порогового, транзистор открывается и открывает VT2. А VT2 отпирает тиристор.

Представленная схема достаточно проста, её можно перевести на современною элементную базу. Также можно при минимальных переделках снизить мощность или напряжение работы.

27 thoughts on “ Тиристорный регулятор напряжения простая схема, принцип работы ”

Раз уж мы заговорили о электрических углах, то хочется уточнить: при задержке «а» до 1/2 полупериода (до 90 эл. градусов) напряжение на выходе регулятора будет равным практически максимальному, а уменьшаться начнет только при «а» > 1/2 (>90). На графике — красным по серому начертано! Половина полупериода — не половина напряжения.
У данной схемы один плюс — простота, но фаза на управляющих элементах может привести к непростым последствиям. Да и помехи наводящиеся в электросети тиристорной отсечкой немалые. Особенно при большой нагрузке, что ограничивает область применения данного устройства.
Я вижу только одно: регулировать нагревательные элементы и освещение в складских и подсобных помещениях.

На первом рисунке ошибка, 10 мс должно соответствовать — полупериоду, а 20 мс соответствует периоду сетевого напряжения.
Добавил, график регулировочной характеристики при работе на активную нагрузку.
Вы видимо пишите про регулировочную характеристику когда нагрузкой является выпрямитель с емкостным фильтром? Тогда да, конденсаторы будут заряжаться на максимуме напряжения и диапазон регулирования будет от 90 до 180 градусов.

подобные схемы собирал…все работают безупречно, только больше нравится на кт 117

Залежи советских радиодеталей есть далеко не у каждого. Почему бы не указать «буржуйские» аналоги старых отечественных полупроводниковых приборов (например, 10RIA40M для КУ202Н)?

Тиристор КУ202Н сейчас продают меньше чем за доллар (не знаю, производят ли или старые запасы распродают). А 10RIA40M дорогой, на алиэкспрессе его продают примерно за 15$ плюс доставка от 8$. 10RIA40M имеет смысл использовать только когда нужно отремонтировать устройство с КУ202Н, а КУ202Н не найти.
Для промышленного применения более удобны тиристоры в корпусах TO-220, TO-247.
Два года назад делал преобразователь на 8кВт, так тиристоры покупал по 2,5$ (в корпусе TO-247).

Это и имелось в виду, если ось напряжения (почему-то помечена Р) провести, как на 2-м графике, то станет яснее с градусами, периодами и полупериодами приведенными в описании. Осталось убрать знак переменного напряжения на выходе (оно уже выпрямлено мостом) и моя дотошность будет удовлетворена полностью.
КУ202Н продают сейчас на радиорынках действительно за копейки, причем в исполнении 2У202Н. Кто в теме, поймет, что это военное производство. Наверное распродаются складские НЗ, которым все сроки вышли.

На рынке, если брать с рук могут среди новых подложить и выпаянную деталь.
Быстро проверить тиристор, например КУ202Н можно простым стрелочным тестером, включенным на измерение сопротивлений по шкале в единицы ом.
Анод тиристора соединяем на плюс, катод на минус тестера, в исправном КУ202Н утечки быть не должно.
После замыкания управляющего электрода тиристора на анод стрелка омметра должна отклониться, и остаться в таком положении после размыкания.
В редких случаях такой метод не срабатывает, и тогда для проверки понадобится низковольтный блок питания, желательно регулируемый, лампочка от фонарика, и сопротивление.
Вначале устанавливаем напряжение блока питания и проверяем светится ли лампочка, затем последовательно с лампочкой, соблюдая полярность соединяем наш тиристор.
Лампочка должна загореться лишь после кратковременного замыкания анода тиристора с управляющим электродом через резистор.
При этом резистор нужно подбирать, исходя из номинального открывающего тока тиристора и напряжения питания.
Это самые простейшие методы, но возможно существуют и специальные приборы для проверки тиристоров и симисторов.

кратковременно проверку выдерживают без сопротивления

На выходе напряжение не выпрямлено мостом.Оно выпрямлено только для схемы управления.

На выходе переменка,мост выпрямляет только для схемы управления.

Я бы назвал не регулирование напряжения, а регулирование мощности. Это стандартная схема регулятора освещения, которую раньше собирали почти все. И про радиатор к тиристору загнули. В теории конечно можно, но в практике думаю тяжело обеспечить тепло обмен между радиатором и тиристором для обеспечения 10А.

А какие сложности с теплообменом у КУ202? Вкрутил торцевым болтом в радиатор и все! Если радиатор новый, точнее, резьба не разболтана, даже КТП мазать не надо. Площадь стандартного радиатора (иногда и в комплекте шли), как раз и расчитана на нагрузку 10 А. Никакой теории, сплошная практика. Единственно, что радиаторы должны были находится на открытом воздухе (по инструкции), а при таком подключении сети — чревато. Поэтому закрываем, но ставим кулер. Да, мостовые друг к другу не прислоняем.

А что мешает поставить тиристор на радиатор через слюдяную прокладку? Так в СССР делали часто. В те времена, когда кулер назывался ещё вентилятором, по русски. Конвенцию в корпусе создать то же не сложно, безо всяких кулеров.

Вполне согласен с регулированием отдаваемоей мощности в нагрузку. Тиристор, конечно, не нужно ставить в предельные режимы. А так, моя любимая схема. даже использовал успешно для регулировки в первичной обмотке трансформатора.

Подскажите, что за конденсатор С1 -330нФ?

Наверное правильнее будет написать C1 — 0,33мкФ, можно устанавлиявать керамический или пленочный на напряжение не меньше 16В.

Всем самого доброго! Сначала собирал без транзисторов схемы… Одно плохо — регулировочное сопротивление грелось и выгорал слой графитовой дорожки. Потом собрал эту схему на кт. Первая неудачно — вероятно из-за большого усиления самих транзисторов. Собрал на МП с усилением около 50. Заработала без проблем! Однако есть вопросы…

Я тоже собирал без транзисторов,но ничего не грелось.Это было два резистора и конденсатор,В последствии убрал и конденсатор.Фактически остался переменник между анодом и управляющим,ну и естественно мостик.Использовал для регулировки мощности паяльника,причем как на 220 вольт,так и на первичку трансформатора для паяльника на 12 вольт и все работало и не грелось.Сейчас до сих пор в кладовке лежит в исправном состоянии.У Вас возможно была утечка в конденсаторе между катодом и управляющим для схемы без транзисторов.

Собрал на МП с усилением около 50. Работает! Но стало больше вопросов…

Номиналы R4 и R5 явно перепутаны. Никто не собирал схему в железе?

Можно поконкретнее о диодном мосте. Как направлены диоды?

плюс на право ,минус на лево ))

График неправильный. При 90 градусах *мощность* будет половина. А напряжение будет в корень из двух меньше исходного. Типа от 220 останется 155, а не 110.

А заменить транзисторы на динистор DB3 (стоит 4 рубля) можно? Дайте схему пожалуйста

…а если его — регулировать обороты вентилятора?, (но там индуктивная нагрузка,…. это вопрос).

ЭТИ. ВСЕ. СХЕМЫ. К. СОЖАЛЕНЬЮ. НЕ. РЕГУЛИРУЮТ. **ОТ. НУЛЯ**. НЕ. ЗНАЮ—ПОЧЕМУ. ОБ. **ЭТОМ—-**НИ—СЛОВА*.

Трехфазный и однофазный тиристорный регулятор мощности — принцип работы, схемы

Тиристорные регуляторы мощности применяются как в быту (в аналоговых паяльных станциях, электронагревательных приборах и т.д.), так и на производстве (например, для запуска мощных силовых установок). В бытовых приборах, как правило, устанавливаются однофазные регуляторы, в промышленных установках чаще применяются трехфазные.

Эти устройства представляют собой электронную схему, работающую по принципу фазового регулирования, для управления мощностью в нагрузке (подробнее об этом методе будет рассказано ниже).

Принцип работы фазового регулирования

Принцип регулирования данного типа заключается в том, что импульс, открывающий тиристор, имеет определенную фазу. То есть, чем дальше он располагается от конца полупериода, тем большей амплитуды будет напряжение, поступающее на нагрузку. На рисунке ниже мы видим обратный процесс, когда импульсы поступают практически под окончание полупериода.

Минимальная мощность

Минимальная мощность

На графике показано время, когда тиристор закрыт t1 (фаза управляющего сигнала), как видите он открывается практически под конец полупериода синусоиды, в результате амплитуда напряжения минимальна, а следовательно, мощность в подключенной к прибору нагрузке будет незначительной (близкой к минимальной). Рассмотрим случай, представленный на следующем графике.

Половинная мощность

Половинная мощность

Здесь мы видим, что импульс, открывающий тиристор, приходится на середину полупериода, то есть регулятор будет выдавать половинную мощность от максимально возможной. Работа на мощности, близкой к максимальной, отображена на следующем графике.

Мощность, близкая к максимальной

Как видно из графика, импульс приходится на начало синусоидального полупериода. Время, когда тиристор находится в закрытом состоянии (t3) — незначительное, поэтому в данном случае мощность в нагрузке приближается к максимальной.

Заметим, что трехфазные регуляторы мощности работают по такому же принципу, но они управляют амплитудой напряжения не в одной, а сразу в трех фазах.

Читайте также  Авторынок кунцево ремонт генераторов

Такой метод регулирования прост в реализации и позволяет точно изменять амплитуду напряжения в диапазоне от 2 до 98 процентов от номинала. Благодаря этому становится возможным плавное управление мощностью электроустановок. Основной недостаток устройств данного типа — создание высокого уровня помех в электросети.

В качестве альтернативы, позволяющей сократить помехи, можно переключать тиристоры, когда синусоида переменного напряжения проходит через ноль. Наглядно работу такого регулятора мощности можно посмотреть на следующем графике.

Переключение тиристора через «ноль»

Переключение тиристора через «ноль»

Обозначения:

  • A – график полуволн переменного напряжения;
  • B – работа тиристора при 50% от максимальной мощности;
  • C – график, отображающий работу тиристора при 66%;
  • D – 75% от максимума.

Как видно из графика, тиристор «отрезает» полуволны, а не их части, что минимизирует уровень помех. Недостаток такой реализации – невозможность плавного регулирования, но для нагрузки с большой инерционностью (например, различных нагревательных элементов) этот критерий не основной.

Видео: Испытания тиристорного регулятора мощности

Схема простого регулятора мощности

Регулировать мощность паяльника можно используя для этой цели аналоговые или цифровые паяльные станции. Последние стоят достаточно дорого, и собрать их, не имея опыта, не просто. В то время как аналоговые устройства (являющиеся по сути регуляторами мощности) не составит труда сделать своими руками.

Приведем несложную схему прибора на тиристорах, благодаря которому можно регулировать мощность паяльника.

Простейший регулятор

Простейший регулятор

Радиоэлементы, обозначенные на схеме:

  • VD – КД209 (или близкий ему по характеристикам)
  • VS- KУ203В или его аналог;
  • R1 – сопротивление с номиналом 15кОм;
  • R2 – резистор переменного типа 30кОм;
  • С –емкость электролитического типа ч номиналом 4,7мкФ и напряжением от 50В;
  • Rn – нагрузка (в нашем случае в качестве нее выступает паяльник).

Данное устройство регулирует только положительный полупериод, поэтому минимальная мощность паяльника будет вполовину меньше номинальной. Управляется тиристор через цепь, включающую в себя два сопротивления и емкость. Время зарядки конденсатора (оно регулируется сопротивлением R2) влияет на длительность «открытия» тиристора. Ниже показан график работы устройства.

Влияние сопротивления R2 на работу регулятора

Влияние сопротивления R2 на работу регулятора

Пояснение к рисунку:

  • график A – показывает синусоиду переменного напряжения, поступающего на нагрузку Rn (паяльник) при сопротивлении R2 близком к 0 кОм;
  • график B – отображает амплитуду синусоиды поступающего на паяльник напряжения при сопротивлении R2 равном 15 кОм;
  • график C, как видно из него, при максимальном сопротивлении R2 (30 кОм) время работы тиристора (t2) становится минимальным, то есть паяльник работает с мощностью примерно около 50% от номинальной.

Схема устройства довольно простая, поэтому собрать ее самостоятельно смогут даже те, кто не очень хорошо разбирается в схемотехнике. Необходимо предупредить, что при работе данного прибора в его цепи присутствует опасное для жизни человека напряжение, поэтому все его элементы должны быть надежно заизолированы.

Как уже описывалось выше, устройства, работающие по принципу фазового регулирования, являются источником сильных помех в электросети. Существует два варианта выхода из подобной ситуации:

Фильтр на основе ферритового кольца от кабеля монитора

    • подавать напряжение через сглаживающий фильтр (его схему несложно найти), самый простой вариант реализации – ферритовое кольцо с обмотанным вокруг него сетевым кабелем; Фильтр на основе ферритового кольца от кабеля монитора
    • собрать устройство, не создающее помехи, приведем пример такой схемы.

    Регулятор работающий без помех

    Ниже представлена схема регулятора мощности, не создающего помехи, поскольку он не «обрезает» полуволны, а «отрезает» их определенное количество. Принцип работы такого устройства мы рассматривали в разделе «Принцип работы фазового регулирования», а именно, переключение тиристора через ноль.

    Также как и в предыдущей схеме, регулировка мощности происходит в диапазоне от 50 процентов до величины близкой к максимальной.

    Регулятор, не создающий помехи

    Регулятор, не создающий помехи

    Перечень используемых в приборе радиоэлементов, а также варианты их замены:

    Тиристор VS – КУ103В;

    Диоды:

    VD1-VD4 – КД209 (в принципе можно использовать любые аналоги, которые допускают величину обратного напряжения более 300В, а ток свыше 0,5А); VD5 и VD7 – КД521 (допускается ставить любой диод импульсного типа); VD6 – KC191 (можно использовать аналог с напряжением стабилизации равным 9В)

    Конденсаторы:

    С1 – электролитического типа с емкостью 100мкФ, рассчитанный на напряжение не менее 16В; С2 – 33Н; С3 – 1мкФ.

    Резисторы:

    Микросхемы:

    DD1 — K176 ЛЕ5 (или ЛА7); DD2 –K176TM2. В качестве альтернативы можно использовать логику серии 561;

    Rn – паяльник, подключенный в качестве нагрузки.

    Если при сборке тиристорного регулятора мощности не было допущено ошибок, то устройство начинает работать сразу после включения, настройка для него не требуется. Имея возможность измерить температуру жала паяльника, можно сделать градацию шкалы для резистора R5.

    В том случае, когда устройство не заработало, рекомендуем проверить правильность распайки радиоэлементов (не забудьте перед этим отключить его от сети).

    Тиристорный регулятор

    Тиристорный регулятор – устройство для подстройки мощности передаваемой электрической энергии, использующее в конструкции тиристорный силовой ключ. Применяется для изменения скорости вращения двигателей, силы светимости приборов иллюминации и прочих целей.

    Общие сведения

    Все современные технические решения образованы в начале второй половины XX века. Глупо считать учебники того времени устаревшими. Нельзя обойти благодарностью Шубенко В.А., Браславского И.Я. и остальной коллектив авторов, приготовивших для читателей столь замечательный материал.

    Тиристоры так часто используются в регуляторах, что давно уже вытеснили транзисторы. Это объясняется высокими эксплуатационными и энергетическими характеристиками в роли управляемых вентилей. Основным преимуществом считается плавность настройки параметров. Хотя в ранних моделях и современных это реализуется принципиально иными путями. В результате привод характеризуется рядом положительных качеств:

    1. Повышенный КПД;
    2. Быстродействие;
    3. Резко очерченная форма управляющего сигнала;
    4. Дешевизна;
    5. Простота;
    6. Небольшие размеры.

    Тиристорные регуляторы сегодня найдутся везде. В стиральных машинах изменяют плавно скорость вращения вала путём отсечки тока, в кухонных комбайнах по величине искрения подстраивают потребляемую мощность для стабилизации оборотов. Ранее тиристорные регуляторы применялись исключительно для асинхронных двигателей, преимущественно в паре с короткозамкнутым ротором. Сегодня принципиально новые технические решения намного раздвинули границы указанной отрасли. Уже в 60-е годы схемы применялись по двум направлениям:

    • Настройка амплитуды питающего напряжения.
    • Преобразование частоты питающего напряжения.

    Первая методика считается универсальной и годится для абсолютного большинства двигателей. Вторая демонстрирует ограничения, на современном этапе в бытовых приборах встречается крайне редко, отвоевав сегмент среди промышленных применений. В домашнем оборудовании нынче применяется иная методика – отсечка тока (фазовый метод). Часть периода ключ пропускает переменное напряжение, в остальное время закрывается. Такой режим характеризуется минимальными затратами энергии при приемлемых характеристиках.

    Типичная схема использования

    В большинстве случаев схема применения тиристорного регулятора остаётся прежней, мало меняющейся с годами:

    1. Программные установки (ПУ) в виде кода закладываются в память арифметического устройства (АУ) электронного блока. В стиральной машине это самая дорогая часть. Настолько, что замена часто нецелесообразна.
    2. Тиристорный регулятор служит вводным устройством (ВУ), куда поступает управляющий сигнал.
    3. Изменённое напряжение воздействует на сервисный привод (СП), обмотки двигателя, коллектор и пр. Линия обратной связи показывает, что малая нестабильность компенсируется непосредственно без участия центрального процессора. Выше уже говорилось про величину искрения.
    4. Механизм (М) отрабатывает команды. На валу стоит централизованный датчик положения (ЦДП), по которому процессор понимает, что происходит в результате подачи команд. При необходимости алгоритм корректируется.

    До тиристорных регуляторов использовались генераторы с непосредственным управлением либо ртутные выпрямители, с легко изменяемыми характеристиками. Но указанные устройства работали лишь в паре с коллекторными двигателями. Следовательно, простота, дешевизна, неприхотливость асинхронных оказывались не востребованы до появления тиристорных регуляторов.

    Схема фазного управления двигателем

    На рисунке представлена простейшая тиристорная схема для управления движением вала. Через ветки проходят импульсы обеих полярностей. При необходимости тиристор возможно запереть. В зависимости от совокупности управляющих сигналов изменяется порядок чередования фаз, что обеспечивает возможность реверсирования вала. Первая схема решает указанную задачу, вторая одновременно задаёт угол отсечки.

    Безусловным плюсом такого технического решения считается возможность безболезненного отключения двигателя от сети на период торможения. Этим блокируется возврат энергии в сеть. Становится возможным режим противовключения. При открытых тиристорах 1 и 7 на одну обмотку приложены все напряжения. Как результат, образуется ощутимая постоянная составляющая. Продуцируемое ею магнитное поле служит интенсивному динамическому торможению вала, обусловленному потокосцеплением. Эта схема по-другому называется в литературе двухпульсным питанием в сети с изолированной нейтралью.

    Интенсивность тормозящего магнитного поля регулируется введением в фазу А дополнительного резистора, не участвующего в работе, но только в останове. Одновременно тиристоры 9 и 10 полностью закрыты, току не остаётся другого пути. Это нужно, чтобы избежать перегрева и отдачи большого пика реактивной мощности в цепь. Управляющие цепи для упрощения на рисунке не показаны.

    Тиристоры характеризуются конечным временем переключения, остаётся возможность создания ситуации, когда один ключ ещё работает, а второй уже включился. Что приведёт немедленно к межфазному короткому замыканию. В результате оба тиристора выйдут из строя из-за перегрева, ведь полупроводниковый p-n-переход теряет свойства необратимо в последнем случае. Кремниевые приборы предпочтительнее, выдерживают нагрев почти до 150 градусов Цельсия. Разумеется, силовые ключи снабжаются мощными радиаторами.

    В этом плане режим отсечки тока, применяемый в современных схемах, смотрится намного более привлекательным, значительную часть периода ключ отдыхает. Если брать в рассмотрение компьютерные импульсные блоки питания, охлаждением занимается небольшой вентилятор. Без него размеры радиатора тиристорного ключа пришлось бы увеличить. В современных схемах повсеместно применяется широтно-импульсная модуляция, одним из методов реализации становится отсечка тока.

    Чтобы тиристоры не срабатывали одновременно, полагается управляющие сигналы подавать с задержкой. Корректировка скорости на представленной схеме выполняется чередованием режимов питания и динамического торможения. Для коллекторных двигателей это излишне. Гораздо эффективнее менять угол отсечки для корректировки подаваемой мощности. Это одновременно сберегает потребляемую энергию, увеличивая КПД установки.

    Непрерывный режим питания двигателя обеспечивается выработкой управляющих импульсов согласованно с переходом напряжения через нуль. Одна из возможных схем реализации упомянутой концепции представлена на рисунке. Её вариант показан для управления встречно включёнными тиристорами, чтобы избежать одновременного открытия ключей.

    Фазовое управление тиристорами

    Регуляция скорости вращения при помощи тиристоров с внедрением цепи обратной связи обнаруживает ряд преимуществ. До введения подобных технических решений указанные задачи решали дроссели с работой в режиме насыщения, отличаясь рядом недостатков:

    • Повышенный нижний порог срабатывания.
    • Большие потери.
    • Низкое быстродействие.

    Схема управления напоминает показанную выше для обеспечения динамического торможения. Единственная разница в отсутствии резистора. Впрочем, выше уже делался намёк, что представленное техническое решение годится для создания нужных углов отсечки, что аналогично по смыслу. Исходя из опытных данных, определены требования к управляющим импульсам:

    1. Крутой фронт.
    2. Ширина не менее 60-ти градусов.
    3. Начальный момент включения в районе 20 градусов по фазе.

    В схемах с глухозаземлённой нейтралью допустимо рассматривать каждую фазу по отдельности, словно работает обычный двигатель стиральной машины в сети 220 В. В цепях с изолированной нейтралью для правильной коммутации приходится учитывать фазовый угол каждой питающей линии и включать тиристоры попарно. С изменением задержки относительно времени прохождения напряжения через нуль варьируется передаваемая мощность. При угле сдвига фаз в 135 градусов вал переходит на минимальный режим, соответствующий холостому ходу (без нагрузки). Это верхний предел для систем фазной регулировки посредством тиристоров.

    На схожем принципе действуют современные системы управления: пылесос, стиральная машина, кухонный комбайн и т.д. Минимальным углом отсечки для асинхронных двигателей считается 20 градусов. Согласно очевидным соображениям, сдвиг фаз схемы управления не должен зависеть от колебаний входного напряжения, реализуется за счёт вертикального принципа. Примеры конструкций на рисунке.

    Конденсатор С1 служит для создания пилообразного напряжения. Начало импульсов синхронизировано с точкой перехода потенциала питания через нуль. Длина зуба достигает 160 градусов (почти половина периода), что и требуется, поскольку верхний порог регулирования составляет 135. Измерение текущего состояния системы производится по мостовой схеме. В нужный момент открывается ключ, формируя импульс, запускающий блокинг-генератор.

    Трансформатор Тр1 питается от линии трёхфазной сети. Когда на обмотке минус, отпирается диод Д1, и питание идёт мимо конденсатора. Пилообразный импульс спадает. Заряд происходит при запертом диоде Д1. Момент открывания и, как следствие, форма зубца, регулируются подтягиванием напряжения Uy до нужного значения. Этим занимается схема управления, оценивающая одновременно скорость вращения вала. Блокинг-генератор формирует импульс заданной длины в требуемый момент времени, реализуя управление тиристорной схемой регулирования оборотов.

    Оптимальное быстродействие

    В системах регулирования скорости промышленного назначения не отмечается трудностей с разгоном, который легко реализуется при помощи системы реле и многоступенчатых реостатов. Когда начинается торможение, требуется вычислить момент начала подачи управляющих сигналов для снижения негативных эффектов.

    Указанную задачу решает специальный блок, занимающийся оценкой текущего состояния системы. Опытным путём рассчитывается схема торможения, в управляющее устройство закладывается готовый алгоритм. При помощи датчиков определяется рассогласование между текущим состоянием и моментом начала торможения. Среди данных появляются величины – угловой путь вала до останова и прочие.

    Обратная связь по скорости нелинейна и, как правило, не может быть рассчитана, данные об этой зависимости вводятся в память вычислителя. Как результат, согласно имеющейся нагрузке и динамическим показателям системы вырабатывается команда останова в нужный момент времени. Учитываются факторы:

    1. Отсутствие перегрева обмоток импульсом тока останова.
    2. Минимизация отдачи в сеть реактивной мощности.
    3. Продление срока эксплуатации установки.
    4. Отсутствие условий для создания аварий и механических перегрузок.

    В ходе разработки системы управления тиристорным регулятором учитывается факт невосприимчивости асинхронного двигателя к воздействующим факторам на низких оборотах. В этом случае требуется минимальное рассогласование по скорости между полями ротора и статора, обеспечивающими возникновение токов Фуко и, как следствие, наличие потокосцепления. Это существенное ограничение асинхронных двигателей, из-за которого их применение в быту сводится к минимуму.

    • alt=»Регулятор оборотов» width=»120″ height=»120″ />Регулятор оборотов
    • alt=»Регулятор напряжения» width=»120″ height=»120″ />Регулятор напряжения
    • alt=»Шаговый двигатель» width=»120″ height=»120″ />Шаговый двигатель

    Тиристорный возбудитель

    Тиристорный возбудитель – это система, предназначенная для управления и стабилизации рабочих процессов двигателей, входящих в состав приборов, работающих с высокой скоростью. Экономичность работы таких машин, как компрессоры, вентиляторы, насосы, напрямую зависит от того, насколько качественные установлены в их конструкции возбудители.

    Тиристорные возбудители – сфера использования и характерные особенности

    Возбудители тиристорные предназначены для питания обмотки и управления током возбуждения при прямом и реакторном пуске, синхронной работе и аварийных режимах промышленных электродвигателей.

    На данный момент на заводах Российской Федерации эксплуатируется большое количество турбогенераторов, производительность которых варьируется от 2,5 до 12 МВт. Значительная часть приборов находится в эксплуатации с восьмидесятых годов прошлого столетия. Подавляющее количество турбогенераторов обладает электромашинными возбудителями постоянного тока, которые приводятся в движение от вала генератора. Ключевыми свойствами, которыми обладают электромашинные возбудители, являются их значительная инерционность и малая скорость нарастания напряжения возбуждения. Этот факт позволяет сотрудникам тепловых электростанций, в целях обеспечения устойчивой работы и исключения остановки генератора, снижать производительность генератора на 85-90 процентов.

    Следует отметить, что возбудители постоянного тока, входящие в конструкции электромашин, при длительной и интенсивной эксплуатации подвергаются износу щеточно-коллекторного узла.

    Чтобы увеличить надежность и обеспечить бесперебойность работы генератора при оптимальной электрической производительности, необходимо использовать быстродействующие тиристорные возбудители. В сравнении с электромашинными возбудителями тиристорные требуют в три раза меньше средств на содержание.

    Эффективность тиристорных возбудителей на сегодняшний день оценили предприятия сахарной, химической, энергетической и других промышленных областей. Массово используются тиристоры не только в РФ, но и за ее пределами. Наибольшей популярностью пользуются приборы серии УВГ для синхронных генераторов, производительность которых составляет до 12 МВт.

    Механизм действия тиристорных возбудителей

    Принцип действия тиристорного возбудителя зависит от предназначения прибора и его конструктивных особенностей. Предназначено это оборудование для питания обмоток возбуждения и регулировки реактивной мощности, которой обладают машины.

    Возбудитель состоит из следующих деталей:

    • управляемый выпрямитель (оборудование с импульсно-фазовым управлением);
    • трансформатор;
    • узел гашения поля;
    • оборудование для измерения и контроля выходного напряжения и статора;
    • система, защищающая прибор, которая включает в себя индикацию неисправностей и функции для автоматической настройки неисправностей и диагностики.

    Тиристорные возбудители могут обладать аналоговым или цифровым управлением. В зависимости от вида системы возбуждения трансформатор может быть встроен или установлен отдельно.

    Контроль и настройка тиристорного возбудителя осуществляются разными способами:

    • с двери шкафа (местно);
    • автоматически или вручную с возможностью контролирования параметров двигателя и состояния его защиты, а также регулировки возбудителя;
    • дистанционным способом, посредством использования выносного пульта, который дублирует все органы управления, расположенные на двери оборудования;
    • дистанционным способом, посредством мониторинга от АСУПТ;
    • дистанционным способом от ПЧ с разными режимами работы.

    Тиристорный возбудитель представляет собой металлический шкаф с двухсторонним принципом обслуживания. Отдельно располагается трансформатор в специальном металлическом защитном кожухе. Через трансформатор подается переменное напряжение трехфазного типа. При помощи тиристоров, которые включены на вторичной стороне преобразовательного трансформатора, происходит выпрямление трехфазного переменного тока промышленной частоты в постоянный ток. К обмотке статора подсоединяется источник трехфазного переменного тока. К ротору подается постоянный ток, который поступает от регулятора возбуждения. На основе взаимодействия магнитных полей, созданных обмоткой якоря и возбуждения, формируется электромагнитное действие, которое приводит в движение ротор.

    Правила и условия эксплуатации тиристорных возбудителей

    Для сохранения всех свойств тиристорных возбудителей в ходе их эксплуатации следует соблюдать ряд правил, которые продиктованы ГОСТами. Требования к окружающей среде, в которой используется возбудитель:

    • значение температуры окружающего воздуха – от 5 до 40 градусов,
    • предельное верхнее значение температуры – 45 градусов,
    • высота над уровнем моря – не более 1000 метров.

    Окружающий прибор воздух не должен содержать взрывоопасных и других вредных примесей. Также воздух не должен включать в свой состав токопроводящую пыль в такой концентрации, которая снижает уровень изоляции в недопустимых нормах.

    При соблюдении всех вышеперечисленных требований по эксплуатации тиристорных возбудителей приборы предоставляют возможность бесперебойного и стабильного использования на протяжении всего срока, указанного в руководстве по эксплуатации. Высокая квалификация сотрудников компании и оперативность работы службы доставки,– все это позволит значительно сократить затраты временных ресурсов. ЗАО «МГК ЭЛАРП» присутствует на рынке электротехники более двадцати лет, выступая под одним и тем же названием и постоянным регистрационным номером. За время нашей профессиональной деятельности мы наладили прочные партнерские отношения с ведущими заводами РФ. Все это позволяет нам устанавливать приемлемые конкурентоспособные цены и нести полную ответственность за качество предлагаемой продукции. Оформить заявку на приобретение тиристорных возбудителей вы можете, связавшись с представителем компании по указанным на нашем сайте контактам.

    Ключевые функции тиристорных возбудителей

    Тиристорные возбудители обеспечивают следующие виды защит:

    1. Выходная защита – регистрирует превышение током возбуждения от той установки, которая была задана вначале (при нормальной работе и увеличении возбуждения).
    2. Входная защита – заключается в регистрации превышения сетевыми токами заданных значений.
    3. Повреждение изолирующего контура.
    4. Выключение аварийное.
    5. Ошибки при чередовании фаз.
    6. Отсутствие силового напряжения.
    7. Отсутствие синхронизации с сетью.
    8. Авария блока питания.
    9. Неправильный (затянувшийся) пуск. Время, в течение которого прибор должен начать свою работу, программируется. При превышении заданного значения включение считается неправильным.
    10. Предупреждение асинхронного хода.
    11. Аварии внешнего типа.
    12. Неполадки в управляющей системе.

    Также возбудитель может осуществлять дополнительные функции при условии, что в его конструкции присутствует устройство, защищающее от снижения сопротивления изоляции цепей. В числе данных функций:

    • постоянное измерение параметров сопротивления изоляции, выдача результатов на цифровое табло;
    • выдача сухого контакта при снижении сопротивления изоляции до двух значений, заданных при наладке.

    Если в тиристорном возбудителе присутствует автоматический регулятор, он может поддерживать напряжение в статоре, коэффициент его производительности или напряжение возбуждения. Параметры следует выбирать при наладке оборудования. Также с помощью регулятора изменять настройки параметров работы прибора можно дистанционно.

    Пульт, который располагается на двери шкафа оборудования, обладает клавиатурой, позволяющей вводить параметры для контроля и визуализации работы тиристора и двигателя.

    Сотрудничество с компанией ЗАО «МГК ЭЛАРП» – это гарантия персонализированного подхода к каждому конкретному случаю, что обеспечивает правильный и быстрый выбор требуемой электронной техники. Отличительными свойствами предлагаемых нами возбудителей является высокий уровень исполнения, простота в эксплуатации и приемлемая стоимость. Следует отметить, что наши расценки – это результат внедрения современных систем по рационализации рабочих процессов, а не снижения качества предлагаемого товара. Установке конкурентоспособных цен способствует также тот факт, что наша компания на протяжении длительного времени сотрудничает с ведущими поставщиками данной отрасли.

    Все сотрудники нашей компании обладают соответствующим техническим образованием, что позволяет им предоставлять профессиональное консультирование нашим клиентам и оказывать действенную поддержку при выборе. Вся документация предоставляется от имени компании, что делает взаимодействие с ЗАО «МГК ЭЛАРП» простым и прозрачным.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: