Устройство для регулирования напряжения
Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания электродуговых, индукционных и сварочных установок, и может быть использовано в преобразовательной технике в качестве регуляторов напряжения или тока, вольтодобавочных трансформаторов и стабилизаторов напряжения и тока. Сущность изобретения: устройство для регулирования напряжения содержит трехстержневой магнитопровод с двумя первичными обмотками на крайних стержнях и одной вторичной обмоткой, размещенной на каждом стержне, и регулирующее устройство, соединенное со схемой управления, которая подключена через фазосдвигающее устройство к вспомогательной обмотке. Первичные обмотки соединены параллельно и подключены к питающей сети, причем одна из них подключена через регулирующее устройство, совместно с другой на стержне введена вспомогательная обмотка, а части вторичной обмотки между собой соединены согласно-последовательно. Питающая сеть может быть однофазной или трехфазной. В предлагаемом устройстве рашаются задачи повышения энергетических показателей и надежности работы, снижения массы, габаритов, стоимости и уровня радиопомех, расширения функциональных возможностей. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам переменного напряжения или тока, и может быть использовано в преобразовательной технике в качестве источников питания электродуговых, индукционных и сварочных установок, стабилизаторов напряжения и т.п.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для регулирования напряжения и тока, содержащее трехстержневой магнитопровод с основной и дополнительной первичными обмотками, расположенными на крайних стержнях, и вторичной обмоткой на среднем стержне, к которой подключена постоянная нагрузка, при этом первичные обмотки между собой соединены встречно-последовательно и одна из них зашунтирована ключом на биполярных тиристорах. Недостатками данного устройства являются увеличенный расход активных материалов, большие габариты и масса трансформатора, необходимость в дополнительном трансформаторе для питания схемы управления и синхронизации работы ключей, невысокие КПД и коэффициент мощности, высокий уровень радиопомех, неравномерность загрузки фаз питающей сети. Увеличение габаритов, массы и стоимости вызвано двойным комплектом первичных обмоток, рассчитанных каждая на полную мощность нагрузки. Низкие КПД и коэффициент мощности обусловлены большим потреблением реактивной мощности силовым трансформатором, трансформатором управления и регулятором с фазовым управлением. Последний рассчитан на удвоенное значение тока нагрузки тока в короткозамкнутом контуре одной первичной обмотки и тока в последовательном контуре другой первичной обмотки. Снижение КПД вызвано потерями от высших гармоник в регулирующем органе, в обмотках трансформатора и от токов нулевой последовательности из-за несимметричной загрузки фаз питающей сети. Основной задачей изобретения является снижение массы, габаритов и стоимости устройства для регулирования напряжения за счет снижения активных материалов трансформатора, повышение надежности работы за счет исключения бросков тока намагничивания в моменты подачи напряжения на устройство, расширение функциональных возможностей за счет использования однофазной или трехфазной питающей сети и работы устройства для регулирования напряжения в вольтодобавочном режиме, повышение энергетических показателей КПД и коэффициента мощности за счет снижения потерь в регулирующем органе и трансформаторе, уровня радиопомех, потребления реактивной мощности трансформатора в целом, а также за счет равномерной загрузки фаз и улучшения гармонического состава. Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для регулирования напряжения, содержащее трехстержневой магнитопровод с двумя первичными обмотками, расположенными на крайних стержнях, вторичную обмотку и регулирующий блок со схемой управления, согласно изобретению введены фазосдвигающий блок и вспомогательная обмотка, которая соединена со схемой управления через фазосдвигающий блок и расположена на одном стержне с одной первичной обмоткой, подключенной к питающей сети, согласно-параллельно с которой через регулирующий блок подсоединена к питающей сети другая первичная обмотка, а вторичная обмотка выполнена в виде трех секций, размещенных на каждом стержне и между собой соединенных согласно-последовательно. Снижение массы, габаритов и стоимости в предлагаемом устройстве достигается за счет соответствующего расположения и подключения обмоток, применения первичных обмоток, рассчитанных на передачу через каждую из них примерно около половины мощности нагрузки, сокращения числа витков вторичной обмотки, основная часть витков которой размещается на среднем стержне, отсутствия трансформатора управления. Энергетические показатели повышаются за счет регулирования части полной мощности нагрузки, более равномерной загрузки фаз при питании первичных обмоток от трехфазной сети, работы трансформатора в вольтодобавочном режиме, исключения бросков тока намагничивания трансформатора, при этом снижаются потребление реактивной мощности, амплитуды гармоник, уровень радиопомех, ток холостого хода и стремятся к нулю потери от токов нулевой последовательности. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для регулирования напряжения; на фиг.2 векторная диаграмма напряжения вторичной обмотки трансформатора устройства, подключенного к трехфазной сети. Устройство для регулирования напряжения (фиг.1) подключено к питающей сети 1 и выполнено на трехстержневом магнитопроводе 2 с двумя первичными обмотками основной 3 и дополнительной 4, расположенными на крайних стержнях, и тремя секциями 5, 6, 7 вторичной обмотки 8, которые размещены на каждом стержне и соединены между собой согласно-последовательно. Совместно с основной первичной обмоткой 3 на стержень введена вспомогательная обмотка 9, которая соединена со схемой 10 управления через фазосдвигающий блок 11. Обмотка 9 имеет двойное назначение для питания элементов схемы 10 управления и синхронизации регулирующего блока 12 с питающей сетью 1. Обе первичные обмотки 3 и 4 подключены к зажимам питающей сети 1 согласно-параллельно, причем дополнительная обмотка 4 соединена через регулирующий блок 12, соединенный со схемой 10 управления. Вторичная обмотка 8 соединена с нагрузкой 13, например с сопротивлением электрической дуги. Питающая сеть 1 может быть как однофазной, так и трехфазной. Сущность уcтройcтва для регулирования напряжения поясняется на примере однофазной питающей сети 1 при работе трансформатора в двух режимах: когда на обе первичные обмотки 3 и 4 подано полное напряжение сети 1 и когда напряжения сети 1 подается только на основную нерегулируемую первичную обмотку 3, а вторая обмотка 4 в это время отключена от сети 1 регулирующим блоком 12. При одновременной подаче напряжения сети 1 по первичным обмоткам 3 и 4 протекают намагничивающие токи, каждый из которых создает свой магнитный поток. Основной обмоткой 3 создается основной нерегулируемый поток Фо, а дополнительной первичной обмоткой 4 регулируемый поток Фр. Магнитные потоки Фо и Фр замыкаются каждый через свой крайний и средний стержни магнитопровода 2 и наводят в секциях 5, 6, 7 вторичной обмотки 8 ЭДС, равную e8=(W5+W6)![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/276/2765849.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/276/2765850.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/931.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/947.gif)
Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее трехстержневой магнитопровод с двумя первичными обмотками, расположенными на крайних стержнях, вторичную обмотку и регулирующий блок со схемой управления, отличающийся тем, что введены фазосдвигающий блок и вспомогательная обмотка, которая соединена со схемой управления через фазосдвигающий блок и расположена на одном стержне с одной первичной обмоткой, подключенной к питающей сети, согласно параллельно с которой через регулирующий блок подсоединена к питающей сети вторая первичная обмотка, а вторичная обмотка выполнена в виде трех секций, размещенных на каждом стержне, и между собой соединенных согласно последовательно.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2