ТРЕХФАЗНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для регулирования напряжения, подаваемого на первичные обмотки трехфазного силового трансформатора, например, в сварочных полуавтоматах, где требуется регулировка большой мощности в нагрузке.
Известно устройство для управления трехфазным тиристорным регулятором напряжения, выполненные на встречно-параллельно соединенных тиристорах, где трехфазная нагрузка включена в трехфазную сеть через указанные тиристоры. (Шубенко В.А. и Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. М.: Энергия, 1972, с.22, рис.1-76) /1/. Однако в этом регуляторе напряжения, когда нагрузка имеет переменное активно-индуктивное сопротивление, при отпирании тиристоров регулятора с помощью узких управляющих импульсов в процессе изменения фазового сдвига тока нагрузки относительно напряжения сети необходимо корректировать момент подачи отпирающих импульсов. Осуществить такую коррекцию без значительного усложнения схемы управления невозможно.
Известен трехфазный тиристорный регулятор напряжения, силовая часть которого выполнена на встречно-включенных тиристорах, последовательно с каждым тиристором в каждой фазе и в том же направлении включен разделительный диод, причем общие точки соединения катода тиристора и анода разделительного диода в каждой фазе соединены в звезду через вспомогательные диоды, образующие последовательно анодную и катодную группы, общие точки которых соединены через резистор между собой. (А.св. СССР №1112504, Кл. Н 02 М 5/257, 1984) /2/.
Недостаток известного регулятора напряжения состоит в том, что не обеспечивается работоспособность устройства независимо от порядка чередования фаз на входных выводах. Это объясняется тем, что требуется одновременная подача узких отрицательных импульсов на вход двух тиристоров, включенных в разные фазы. При этом без изменения порядка подачи управляющих импульсов если изменится порядок чередования фаз на входных выводах, тиристоры, на входе которых присутствуют управляющее импульсы, не включаются, так как они находятся под обратным напряжением.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является трехфазный регулятор напряжения (патент RU №2031533 С1 6 МПК Н 02 М 5/257, дата публ. 1995.03.20.) /3/, принимаемый за прототип, который содержит зажимы для подключения схемы к напряжению сети, шесть силовых тиристоров, шесть разделительных диодов, шесть вспомогательных диодов, нагрузку, зажим для подключения к нулю трехфазного напряжения и блок импульсно-фазового управления тиристорными ключами, формирующий одновременно на всех входах узкие управляющие импульсы, сдвинутые один относительно другого на 60 эл. град.
Недостатком прототипа является сложность выполнения схемы из шести тиристоров и шести диодов, что требует использования схемы управления с шестью управляющими сигналами.
Техническим результатом полезной модели является упрощение схемной реализации трехфазного регулятора напряжения.
Указанный технический результат достигается тем, что трехфазный регулятор напряжения, включающий зажимы для подключения схемы к источнику сетевого напряжения, зажим нулевого проводника, силовые ключи, блок импульсно-фазового управления силовыми ключами посредством формирования прямоугольных импульсов, сдвинутых по фазе один относительно другого на 60 эл. град., и токоограничивающие
резисторы, согласно полезной модели, силовые ключи выполнены на симисторах, в блоке импульсно-фазового управления силовыми ключами использован пик-контроллер, вход которого через три логических элемента «и-не» и три токоограничивающих резистора соединен с фазами источника сетевого напряжения, а три выхода пик-контроллера через токоограничивающие резисторы подключены к базам транзисторов, эмиттеры которых подключены к общему проводнику, а коллекторы через токоограничивающие резисторы подключены к управляющим входам трех симисторов, аноды которых подключены последовательно к первичным обмоткам трехфазного силового трансформатора а катоды соединены с нулевым проводом трехфазной сети, четвертый вывод пик- контроллера подключен к средней точке потенциометра, один вывод которого и пятый вывод пик-контроллера подключены к нулевому проводнику и источнику питания, а другой вывод потенциометра подключен к шестому выводу пик-контроллера и к общему проводнику.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена электрическая схема трехфазного регулятора напряжения, на фиг.2 приведены временные эпюры напряжений для одной фазы, где а-сетевое синусоидальное напряжение, б-импульсы сигналов на выходе логических элементов «и-не», в-импульсы, сформированные пик-контроллером, г-выходные импульсы, поступающие на первичную обмотку силового трансформатора.
Трехфазный регулятор напряжения (фиг.1) содержит зажимы Fl, F2, F3 для подключения схемы к источнику трехфазного сетевого напряжения, три токоограничивающих резистора 1, 2, 3, логические элементы «и-не» 4, 5, пик-контроллер 7, потенциометр 8, токоограничивающие резисторы 9, 10, 11, усилительные транзисторы 12, 13, 14, токоограничивающие резисторы 15, 16, 17, симисторы 18, 19, 20, первичные обмотки 21, 22, 23, источник питания 24 пик-контроллера. К зажимам Fl, F2, F3 трехфазного сетевого напряжения через токоограничивающие резисторы 1, 2, 3 подключены к
логическим элементам «и-не» 4-6, выходы которых соединены со входными выводами пик-контроллера 7, первый, второй и третий выходные выводы которого через токоограничивающие резисторы 9, 10, 11 подключены к базам транзисторов 12, 13, 14, коллекторы которых через токоограничивающие резисторы 15, 16, 17 подключены к управляющим входам симисторов 18, 19, 20, аноды которых соединены последовательно с первичными обмотками 21, 22, 23 трехфазного силового трансформатора. Катоды симисторов соединены с нулевым проводом трехфазной сети. Эмиттеры транзисторов 12, 13, 14 соединены с общим проводником. Четвертый выход пик-контроллера 7 подключен к средней точке потенциометра 8, один вывод которого соединен с общим проводником, а другой с нулевым проводом. Пятый и шестой выводы пик-контроллера 7 соединены соответственно с общим и нулевым проводником.
Трехфазный регулятор напряжения работает следующим образом. От трехфазной сети через токоограничивающие резисторы 1, 2, 3 синусоидальное напряжение (фиг.2а) поступает на логические элементы «и-не» 4, 5, 6, с выходов которых снимаются прямоугольные импульсы той же частоты (фиг.26), поступающие на три входа пик-контроллера 7, типа PIC-16F-873, в котором по заданной программе формируются прямоугольные импульсы (фиг.2в), передний фронт которых сдвинут относительно фронтов поступающих импульсов на время т, которое вычисляется пик-контроллером 7 в зависимости от величины напряжения, задаваемого потенциометром 8, а положение заднего фронта импульса совпадает с задним фронтом прямоугольного импульса, подаваемого от логических элементов 4, 5, 6. Импульсные сигналы снимаются с выходных выводов I, II, III пик-контроллера 7 через токоограничивающие резисторы 9, 10, 11 и поступают на базы транзисторов 12, 13, 14, усиливающих ток от пик-контроллера 7 через токоограничивающие резисторы 15, 16, 17 до уровня, необходимого для включения симисторов 18, 19, 20, которые включаются передним фронтом сформированных сигналов (фиг.2 в) в момент времени τ и
формируется двуполярный сигнал в форме части синусоиды (фиг.2 г, заштрихованная часть), который трансформируется с возможностью регулирования мощности в первичные обмотки 21, 22, 23 трехфазного силового трансформатора. Трехфазный регулятор напряжения использован в модернизированном варианте сварочного полуавтомата «Питон» для дуговой сварки тонколистового металла в среде защитных газов.
Источники информации:
1.Шубенко В.А. и Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. М.: Энергия, 1972, с.22, рис.1-76
2. А.св. СССР №1112504, Кл. Н 02 М 5/257, 1984.
3. патент КЦ№2031533 С1 6 МПК Н 02 М 5/257, дата публ. 1995.03.20. прототип.