Устройство для автоматического регулирования коэффициента мощности

ОП ИСАНИЕ

ИЗОЫРЕтИН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИВЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналмстнческих

Республик,, 648969 (51) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 06.05.76 (21) 2357058/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

2 (51) М. Кл.

g 05 F 1/68

Государственный нсмнтет

СССР сс делам нзссретеннй и аткрытнй (Зпубликовано 25.02.79.Бюллетень № 7 (53) УДК 62l.316. .925 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.79 (72) Авто ры изобретения

А. А. Аваков, Г. К. Арутюнов и Г. М. джавахишвили (71) Заявитель (54) CTPOACTBO ЮЛЯ АВТОМАТИ fECKOIO РЕГУЛИРОВАНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Изобретение относится к области

Электротехники и автоматики и может найти применение на любом промышленном предприятии, где имеются силовые конденсаторные электротехнические установки для повышения коэффициента мощности, Известны различные устройства, регулирующие сдвиг фаз тока по отношению к напряжению. Так, например, в датчике коэффициента мощности используется счетчик активной энергии и переменные сопротивления совместно со вторым счетчиком активной энергии, токовая обмотка которого включена последовательно с токовой обмоткой первого счетчика в цепь така нагрузки (Ц .

Недостаток устройства — наличие двух счеччнков, что приводит к большой инерционности устройства, а также трудность получения сигналов для воздействин на систему регулирования.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для as2 томатического регулирования коэффициента мощности, содержащее датчик коэффициента мощности, соединенный через блок управления с исполнительным органом (2 .

Устройство содержит датчик коэффи циента мощности, сосгояший из трехфазных счетчиков активной и реактивной мощности, схему переключения секции конденсаторной батареи и механооптическое устройство управления переключением секций конденсаторной батареи, осуществляемым посредством поляризованного реле.

И устройстве при помоши двух нсгочников света, пропорциональных активной и реактивной мощности, происходит их сравнение и выработка управляющего воздействия на систему конденсаторов.

Недостатки устройства — применение в качестве датчикоЬ коэффициента мощности счетчиков активной н реактивной мощности; релейное переключение бата6 48969 рей конденсаторов; исполыэование поляризованного реле.

Бель изобретения — повышение быстродействия.

Это достигается тем, что в устройство для автоматического регулирования коэффициента мощности, содержащее датчик коэффициента мощности, соединенный через блок управления с исполнительным органом, дополнительно введены делитель напряжения, потенциометр, оптроны, соединенные попарно-параллель ио, операционные усилители, силовой транзистор, соленоид, в поле которого введены управляемые магнитодиоды, и диоды, причем указанный датчик коэф.фициента мощности состоит иэ датчиков активной и реактивной составляющих вектора мощности, выполненных на двух операционных усилителях, входы которых через диоды соединены с делителем напряжения, включенным на напряжение сети, в цепь обратной связи операционных усилителей включены фотоприемники оптронов, светодиоды одних иэ которых подключены к резистору geлителя напряжения, а других - к потенциометру, включенному в сеть последовательно с потребителем, блок управления содержит операционный усилитель сравнения, исполнительный блок содержит силовой транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, а в цепь коллектора включен соленоид с двумя управляемыми магнитодиодами, соединенными встречно-параллел ьно и подключенными в сеть последовательно с потребителем, На чертеже приведена принципиаль ная схема устройства для автоматического регулирования, где: 1, 2 - резисторы; 3, 4 - оптроны; 5, 6, 7, 8 - диоды; 9 - силовой трансформатор; 10конденсатор; 11, 12 — магнитодиоды;

13, 14, 18, 16, 17, 18 - резисторы;

19, 20, 21 - операционные усилители;

22 - силовой транзистор; 23 — соленоид; 24, 25 - оптроны, 26 - резистор;

27 - нагрузка (потребитель).

Резисторы 1 и 2 представляют собой делитель напряжения и включены последовательно непосредственно в сеть.

Выход резистора 2 связан с входами светодиодов оптронов 3 и 4, включенных всгречно-параллельно. Оптроны 3, 4, 24 и 25 представляют собой систему, содержащую светодиоды и фотодиоды, и предназначены для гальванической

1 развязки в схеме определения и управления co q нагрузки. Светодиоды оптронов 24 и 25 включены также встречно-параллельно и связаны с балластным резистором 26, напряжение с которого но фазе соответствует току, протекающему через нагрузку, Фотодиоды оптро-нов 3, 4 и 24, 25 включены встречнопараллельно, первые два замыкают вход и выход операционного усилителя 19, а вторые два - операционного усилителя 20.

Раэвязываюшие диоды 5, 6 и 7, 8 включены на инвертированные и неинверти. рованные входы операционных усилителей 19 и 20 соответственно. Они обеспечивают на выходах этих усилителей напряжения положительной полярности при переменном сигнале на входе.

Синовой трансформатор 9 предназначается для обеспечения вращения фазы напряжения и питания, нагрузки. Он включается первичной обмоткой непосредст, венно в сеть.

Конденсатор 10 вместе с магнитодиодами ll и 12, включенных между собой встречно-параллельно, составляют основу фаэоврашателя и подключены на выходную обмотку трансформатора 9.

Резисторы 13 и 14, 15 и 16, 17 и

18 служат ограничителями тока на входах операционных усилителей 19, 20 и 21 соответственно. Операционные усилители 19 и 20 предназначаются для

З формирования сигналов, различных во времени, при постоянстве входных сигналов. При атом благодаря наличию фотодиодов оптронов 3 и 4 в цепи обратной связи операционного усилителя 19 и фотодиодов оптронов 24 и 25 в цепи обратной связи операционного усилителя 20 разбаланс будет зависеть от сдвига фаэ между потребляемым током и -. напряжением, потребляемым из сети.

Операционный усилитель 21 сравнивает два выходных сигнала с операционных усилителей 19, 2О и вырабатывает сигнал разбаланса для управления

50 сдвигом фаз посредством воздействия на магнитодиоды 11 и 12. Силовой транзистор 22 служит для управления магнитным потоком соленоида 23 и подключен к выходу операционного усили5S теля 21. Соленоид 23 подключен к коллектору силового транзистора 22 и управляет сопротивлением магнитодиьдов

11 и 12, изменяя фазу. Резистор 26 служит датчиком угла сдвига фаз на на8969

5 64 груэке 27 и подключен одним концом к обшей точке магнитодиодов 11 и 12 и конденсатора 10, а другим концом - к нагрузке 27. Потребитель электроэнергии - нагрузка 27 с переменным COS(P представляет собой нагрузку с переменным характером, т.е. индуктивную, переходящую в емкостную и наоборот, на которой необходнмо поддержать на заданном уровне соВ . Нагрузка 27 подключена с одной стороны к средней точке обмотки трансформатора 9, с другой - к балластному резистору 26.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение от сети через трансформатор 9 подается на нагрузку 27 (нотребитель электроэнергии) с переменным Сов Ч через резистор 26. Одновременно сигнал, пропорциональный начальной фазе напряжения при помощи оптронов 24 и 25 подается на входы операционных усилителей 19, 20 через диоды 5, 6 и 7, 8, резисторы 13, 14 и

15, 16 соответственно.

В цепь обратной связи операционного усилителя 19 через фотодиоды оптронов

3 и 4 подводится сигнал, пропорциональный фазе напряжения, а в цепь обратной связи операционного усилителя 20 через фотодиоды оптронов 24 и 25 подводится сигнал, пропорциональный току (за счет подключения светодиодов оптронов 24 и 25 к резистору 26). В результате этого на выходах операцион» ных усилителей 19 и 20 появятся сигналы, отличающиеся друг от друга на величину, пропорциональную по своему значению углу сдвига фаз между током и напряжением нагрузки.

Сигнал рассогласования подается на вход операционного усилителя 21, усиливается им и регулирует ток транзистора 22, который увеличивается или уменьшается в зависимости от угла сдвига фаз.

Изменение коллекторного тока в транзисторе 22 приводит к изменению сопротивления магнитодиодов 11 и 12 и б вызывает поворот фазы, т.е. устраняет сдвиг фазы между напряженнем и током в нагрузке 26. Для этого необходимо, чтобы амплитудное значение напряжения с резистора 2 было равно значению с резистора 26.

ЗО

Устройство позволяет при минимальных размерах трансформатора загрузить низковольтный асинхронный двигатель н регулировать коэффициент мощности в зависимости от изменения мощности на валу. При изменении нагрузки меняется индуктивность вторичной обмотки трансформатора соответственно с этим ме«1 няется действие емкости с иэмененнем сопротивления магнитодиодов.

Формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования коэффициента мощности, содержащее датчик коэффициента мощности, соединенный через блок управления с нсполнптельным органом, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействня, в него дополнительно введены делитель напряжения, потенциометр, оптроны, соединенные попарно-параллельно, операционные усилители, силовой транзистор, соленоид, в поле которого .введены управляе» мые магнитодиоды, и диоды причем укаI занный датчик коэффициента мощности состоит из датчиков активной и реактивной составляющих вектора мощности, выполненных на двух операционньл усилителях, входы которых через диоды соединены с делителем напряжения, включенным на напряжение сети, в цепь обратной связи операционных усилителей включены фотоприемники оптронов, светодиоды, одни из которых подключены к резистору делителя напряжения, а другие - к потенциометру, включенному в сеть последовательно с потребителем, блок управления содержит операционный усилитель сравнення, исполнительный блок содержит силовой транзистор, база которого подключена к выходу блока управления, а в цепь коллектора включен солепоид с двумя управляемыми магнитод иодами, соединенными встречно-параллельно и подключенными в сеть последовательно с по« требнтелем.

Источники информацин, принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 331376, кл. Cj 05 I- 1/68, 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

N 349991, кл. Q 05 F 1/68, 1969.

648969

Тираж LO14 Подписное

БИИИПИ Государственного комитета СССР

1 по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Закаэ 557/45

Филиал HHH "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г, йамская

Редактор Т. Загребельная Техред И. Ниймет Корректор Q. Мельниченко