Тиристорный регулятор напряжения
Тиристорный регулятор напряжения содержит два инверсно включенных параллельно тиристора, блок формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров и формирователь коротких импульсов. Для расширения функциональных возможностей путем обеспечения плавного изменения напряжения и тока нагрузки входная клемма формирователя коротких импульсов подключена к клемме источника питания, а выходная клемма - подключена к входной клемме блока формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров, выполненного в виде формирователя импульсов. 1 н.п.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах электроснабжения и защиты потребителей от резкого включения и выключения напряжения питания, например, для плавного пуска и торможения электродвигателей.
Известно устройство, содержащее один нереверсивный или два реверсивных контактора, два тепловых реле и кнопки «пуск» и «стоп», при этом, контакторами производится коммутация тока в силовой цепи, тепловые реле обеспечивают защиту от перегрузки, а кнопки «пуск» и «стоп» предназначены для пуска и торможения трехфазного асинхронного или синхронного двигателя [1].
Устройство имеет простую электрическую схему, что обусловило его применение в различных отраслях промышленности. Однако оно обладает относительно узкими функциональными возможностями.
Известно также устройство, содержащее первый, второй и третий входные зажимы для подачи входного линейного напряжения, первый, второй и третий выходные зажимы для подачи выходного линейного напряжения к зажимам электродвигателя, трехфазный выключатель, входные клеммы которого соединены с соответствующими входными зажимами, пускатель, входные клеммы которого соединены с соответствующим выходными клеммами трехфазного выключателя, а выходные клеммы - соединены с соответствующими выходными зажимами, а также блок автоматики, содержащий последовательно соединенные
первый нормально замкнутый контакт, входная клемма которого соединена с первой клеммой блока автоматики, первый нормально разомкнутый контакт, второй нормально замкнутый контакт, обмотку первого реле и третий нормально замкнутый контакт, вторая клемма которого соединена со второй клеммой блока автоматики, второй нормально разомкнутый контакт, включенный параллельно первому нормально разомкнутому контакту, последовательно соединенные второй нормально разомкнутый контакт, первая клемма которого соединена с первой клеммой первого нормально разомкнутого контакта, диод и обмотка второго реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой третьего нормально замкнутого контакта, последовательно соединенные ключ, входная клемма которого соединена с входной клеммой первого нормально замкнутого контакта, и третий нормально разомкнутый контакт, последовательно соединенные четвертый нормально замкнутый контакт, первая клемма которого соединена с выходной клеммой ключа, и обмотка третьего реле, вторая клемма которой соединена со второй клеммой обмотки второго реле [2].
Недостатком устройства также является относительно узкие функциональные возможности.
Другое устройство, содержащее клеммы для подключения трехфазной нагрузки, три реле минимального напряжения, три пары ключей, каждая из которых выполнена в виде первого и второго замыкающего контакта соответствующего реле минимального напряжения, три компенсирующих конденсатора, три фазосдвигающих дросселя, три предохранителя, трехфазный выпрямитель, контактор, при этом, обмотка каждого реле минимального напряжения включена на соответствующее линейное напряжение, каждый из компенсирующих конденсаторов включен
между собственной фазой и опережающей фазой через первый замыкающий контакт реле минимального напряжения соответствующей фазы, каждый из фазосдвигающих дросселей включен между одноименными клеммами для подключения сети и подключения трехфазной нагрузки и шунтирован вторыми ключами, выполненными в виде замыкающих контактов реле минимального напряжения отстающей фазы, предохранители подключены между клеммами для подключения соответствующих фаз сети и соответствующими выводами фазосдвигающих дросселей, входы трехфазного выпрямителя соединены с выходами соответствующих предохранителей, обмотка управления контактора включена между плюсовым и минусовым выходами выпрямителя, обмотка каждого реле минимального напряжения подключена на соответствующее линейное напряжение через соответствующий размыкающий контакт контактора, а каждый из фазосдвигающих дросселей зашунтирован соответствующим замыкающим контактом дополнительного контактора [3], также обладает относительно узкими функциональными возможностями.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее три клеммы источника питания, три клеммы трехфазной нагрузки, три предохранителя, первые клеммы которых подключены к соответствующим клеммам источника питания, три пары инверсно и параллельно включенных силовых тиристора, первые клеммы которых подключены к выходным клеммам соответствующих предохранителей, а выходные клеммы подключены к соответствующим клеммам трехфазной нагрузки, а также выпрямители со стабилизаторами и измерительными органами, подключенные параллельно соответствующим предохранителям, и блоки формирования
сигналов для управляющих электродов силовых тиристоров, содержащих транзисторы, резисторы и оптронные пары [4].
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно узкие функциональные возможности, поскольку устройство позволяет отключить нагрузку от источника питания и включить ее через заданную временную задержку в аварийной ситуации, но не позволяет обеспечить плавное изменение напряжения нагрузки для обеспечения, например, плавного включения и выключения электродвигателей.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее первый тиристор и второй тиристор, катод которого подключен к аноду первого тиристора и к клемме источника питания, а анод - подключен к катоду первого тиристора и к клемме нагрузки, а также блок формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров, выходные клеммы которого подключены к входным клеммам управляющих электродов первого и второго тиристоров, введен формирователь коротких импульсов, входная клемма которого подключена к клемме источника питания, а выходная клемма - подключена к входной клемме блока формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров, выполненного в виде формирователя импульсов.
На чертеже представлены: на фиг.1 - электрическая структурная схема тиристорного регулятора напряжения, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу (на фиг.2, а - временная диаграмма напряжения источника питания, на фиг.2, б - напряжения на нагрузке).
Тиристорный регулятор напряжения (фиг.1) содержит первый тиристор 1 и второй тиристор 2, катод которого подключен к аноду первого тиристора 1 и к клемме источника питания, а анод - подключен к катоду первого тиристора 1 и к клемме нагрузки Zн.
Кроме того, тиристорный регулятор напряжения содержит формирователь 3 коротких импульсов, входная клемма которого подключена к клемме источника питания, и блок 4 формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров, входная клемма которого подключена к выходной клемме формирователя 3 коротких импульсов, а выходные клеммы - подключены к входным клеммам управляющих электродов первого 1 и второго 2 тиристоров.
Все элементы устройства являются стандартными элементами электротехники.
Работает тиристорный регулятор напряжения следующим образом.
Формирователь 3 формирует короткие импульсы, которые синхронизированы с напряжением U (фиг.2, а) источника питания и являются запускающими импульсами для блока 4 формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров. Блок 4 осуществляет регулирование фазового угла (угла регулирования 
) управляющих импульсов на первом 1 и втором 2 тиристорах. На фиг.2, а, б представлены временные диаграммы, показывающие, каким образом величина угла регулирования
(ширины импульса) влияет на величины напряжения Uн и тока iн нагрузки (для активно-индуктивной нагрузки). Отсюда следует, что напряжение на активно-индуктивной нагрузке представляет собой часть напряжения источника питания синусоидальной формы, величина которого изменяется в зависимости от угла регулирования.
Математическая зависимость действующего напряжения Uн нагрузки следующим образом зависит от амплитудного значения напряжения источника питания Um
где 
- угол сдвига тока.
На основании приведенной зависимости можно обеспечить плавное изменение ширины формируемых блоком 4 импульсов (ручной или автоматической регулировкой) и, следовательно, плавное изменение амплитуды напряжения и тока нагрузки как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. Этим самым достигается, например, плавный пуск двигателя и его плавное торможение. Этим самым обеспечивается решение требуемой технической задачи.
Источники информации, принятые во внимание.
[1] Родштейн Л.А. Электрические аппараты. Л., Энергоиздат, 1981, стр.263, рис.21-1.
[2] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.458, рис.15.12.
[3] SU, 1723627, A1, H02J 9/06, H02М 5/14, 1992.
[4] Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.461, рис.15.14 (прототип).
Тиристорный регулятор напряжения, содержащий первый тиристор и второй тиристор, катод которого подключен к аноду первого тиристора и к клемме источника питания, а анод - подключен к катоду первого тиристора и к клемме нагрузки, а также блок формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров, выходные клеммы которого подключены к входным клеммам управляющих электродов первого и второго тиристоров, отличающийся тем, что введен формирователь коротких импульсов, входная клемма которого подключена к клемме источника питания, а выходная клемма подключена к входной клемме блока формирования сигналов для управляющих электродов первого и второго тиристоров, выполненного в виде формирователя импульсов.
