RU2365968C1 - Alternating voltage stabiliser - Google Patents
Alternating voltage stabiliser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365968C1 RU2365968C1 RU2008113258/09A RU2008113258A RU2365968C1 RU 2365968 C1 RU2365968 C1 RU 2365968C1 RU 2008113258/09 A RU2008113258/09 A RU 2008113258/09A RU 2008113258 A RU2008113258 A RU 2008113258A RU 2365968 C1 RU2365968 C1 RU 2365968C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input voltage
- sensor
- stabilizer
- output voltage
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к стабилизаторам напряжения переменного тока, предназначено для использования в системах электроснабжения для стабилизации однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока.The invention relates to electrical engineering, namely to AC voltage stabilizers, is intended for use in power supply systems to stabilize a single-phase voltage of an alternating current electric power source.
В качестве прототипа к заявляемому изобретению взят стабилизатор напряжения переменного тока - патент на полезную модель №50691, заявка №2005123427, приоритет 25.07.2005 г., содержащий автотрансформатор, коммутатор, устройство управления стабилизатором, устройство питания устройства управления стабилизатором, расположенные в корпусе, а также клеммы для подключения к сети и нагрузке, автоматический выключатель и контакт защитного заземления.As a prototype of the claimed invention, an AC voltage stabilizer was taken - utility model patent No. 50691, application No. 2005123427, priority July 25, 2005, containing an autotransformer, a switch, a stabilizer control device, a power supply device for the stabilizer control device located in the housing, and also terminals for connection to mains and load, circuit breaker and protective earth terminal.
Устройство управления этим стабилизатором содержит микроконтроллер, входы которого соединены с датчиком входного напряжения, датчиком выходного напряжения, датчиком тока нагрузки и датчиком синхроимпульсов, а выходы микроконтроллера соединены с управляющими входами коммутатора и устройством отображения информации о состоянии стабилизатора. Этот стабилизатор принят за прототип.The control device of this stabilizer contains a microcontroller, the inputs of which are connected to the input voltage sensor, the output voltage sensor, the load current sensor and the clock sensor, and the outputs of the microcontroller are connected to the control inputs of the switch and the device for displaying information about the status of the stabilizer. This stabilizer is taken as a prototype.
Недостатком данного стабилизатора является: сложная конструкция стабилизатора, высокая стоимость и ненадежная работа.The disadvantage of this stabilizer is: the complex structure of the stabilizer, high cost and unreliable operation.
Цель заявленного изобретения является достижения технического результата приводящего к - упрощению конструкции стабилизатора, повышению надежности его работы и снижение стоимости по сравнению с прототипом.The purpose of the claimed invention is to achieve a technical result leading to - simplification of the design of the stabilizer, improving the reliability of its operation and reducing cost compared to the prototype.
Технический результат достигается за счет того что, стабилизатор переменного напряжения (далее стабилизатор), содержащий автотрансформатор, коммутатор, автоматический выключатель, устройство питания устройства управления, клеммы подключения к сети и нагрузки, датчик тока нагрузки, устройство индикации информации о состоянии стабилизатора, устройство подключения нагрузки, состоящее из усилителя и магнитного пускателя, устройство управления стабилизатором содержащее микроконтроллер, датчик выходного напряжения, датчик тока нагрузки и датчик синхроимпульсов, корпус, в котором размещены все перечисленные элементы, а также клеммы защитного заземления, для определения входного напряжения и управления работой стабилизатора переменного напряжения используются показания датчика выходного напряжения при отсутствии датчика входного напряжения.The technical result is achieved due to the fact that the AC voltage stabilizer (hereinafter referred to as the stabilizer) comprising an autotransformer, a switch, a circuit breaker, a control device power supply device, power and load connection terminals, a load current sensor, a stabilizer status information display device, a load connection device consisting of an amplifier and a magnetic starter, a stabilizer control device comprising a microcontroller, an output voltage sensor, a load current sensor and a clock sensor, a housing in which all of these elements are located, as well as protective ground terminals, to determine the input voltage and control the operation of the AC voltage stabilizer, the readings of the output voltage sensor are used in the absence of an input voltage sensor.
В стабилизаторе для определения входного напряжения и управления стабилизатором в режиме включения используется зависимость между импедансами, когда импеданс между контактами входного и выходного напряжения во много раз меньше импеданса между коммутатором и общим контактом, при этом входное напряжение с большой точностью равно выходному напряжению измеряемому датчиком выходного напряжения,In the stabilizer, to determine the input voltage and control the stabilizer in the on mode, the dependence between the impedances is used, when the impedance between the contacts of the input and output voltage is many times smaller than the impedance between the switch and the common contact, while the input voltage is very accurately equal to the output voltage measured by the output voltage sensor ,
В стабилизаторе для определения входного напряжения и управления стабилизатором в режиме включения микроконтроллер, используя специально заложенную в него программу, по показаниям датчика выходного напряжения определяет, входит ли показания входного напряжения в допустимые пределы, и подает команду на включение стабилизатора с соответствующим номером контакта ключа коммутатора или при выходе показаний входного напряжения за допустимые пределы выдает команду на индикатор о характере аварии.In the stabilizer, to determine the input voltage and control the stabilizer in the on mode, the microcontroller, using the program specially laid out in it, determines from the readings of the output voltage sensor whether the readings of the input voltage are within acceptable limits and sends a command to turn on the stabilizer with the corresponding switch key number when the testimony of the input voltage exceeds the permissible limits, it issues a command to the indicator about the nature of the accident.
В стабилизаторе для определения входного напряжения и управления работой стабилизатора в режиме штатной работы микроконтроллер, используя специально заложенную в него программу, по показанию датчика выходного напряжения и номеру контакта включенного ключа коммутатора рассчитывает величину входного напряжения.In the stabilizer, to determine the input voltage and control the stabilizer in normal operation, the microcontroller, using the program specially laid down in it, calculates the input voltage value according to the output voltage sensor and the contact number of the included switch key.
В стабилизаторе для определения входного напряжения и управления работой стабилизатора в аварийном режиме микроконтроллер, используя специально заложенную в него программу, по показанию датчика выходного напряжения и номеру одного из двух крайних контактов включенного ключа коммутатора рассчитывает критическую величину входного напряжения, выходящую за допустимые пределы, и подает команду на отключение стабилизатора и команду на индикатор о характере аварии.In the stabilizer, to determine the input voltage and control the stabilizer in emergency mode, the microcontroller, using the program specially laid down in it, calculates a critical value of the input voltage that is outside the permissible limits by the readings of the output voltage sensor and the number of one of the two extreme contacts of the switched switch key and gives a command to turn off the stabilizer and a command to the indicator about the nature of the accident.
В стабилизаторе переменного напряжения, находящемся в аварийном режиме, как и в режиме включения, микроконтроллер, используя специально заложенную в него программу, по показанию датчика выходного напряжения определяет показание входного напряжения и, если оно входит в допустимые пределы, подает команду на включение стабилизатора с соответствующим номером контакта ключа коммутатора.In the AC voltage stabilizer, which is in emergency mode, as well as in the on mode, the microcontroller, using the program specially laid down in it, determines the input voltage reading from the output voltage sensor and, if it is within acceptable limits, sends a command to turn on the stabilizer with the appropriate switch key contact number.
На фиг.1 изображена функциональная схема стабилизатора переменного напряжения.Figure 1 shows a functional diagram of an AC voltage stabilizer.
На фиг.2 изображена упрощенная схема подключения автотрансформатора и коммутатора стабилизатора переменного напряжения.Figure 2 shows a simplified connection diagram of an autotransformer and an AC voltage stabilizer switch.
Стабилизатор 1 содержит автотрансформатор 13, устройство управления стабилизатором 2, коммутатор 14, устройство питания устройства управления стабилизатором 6, клеммы подключения сети и нагрузки 8, автоматический выключатель 9, клемму защитного заземления 16, датчик тока нагрузки 15, устройство индикации 7 и устройство подключения нагрузки 12, состоящее из усилителя 10 и магнитного пускателя 11. Устройство управления 2 содержит микроконтроллер 3, датчик выходного напряжения 5, датчик синхроимпульсов 4. Указанные элементы размещены в корпусе 1.The stabilizer 1 contains an
Стабилизатор имеет три режима работы.The stabilizer has three operating modes.
1. Режим включения.1. The inclusion mode.
2. Режим штатной работы.2. The mode of regular work.
3. Режим аварийных ситуаций.3. The emergency mode.
Режим включенияPower on mode
После включения автоматического выключателя 9 напряжение сети с клемм 8 поступает на автотрансформатор 13, устройство питания устройства управления стабилизатором 6, коммутатор 14, датчик тока нагрузки 15, датчик выходного напряжения 5 и датчик синхроимпульсов 4. Тиристорные ключи 17 коммутатора 14 (см. фиг.2) имеют емкостное сопротивление Z0=1/ωС, где С=0,1 мкФ, а общее сопротивление: Z1≈Z0/k, где k - количество ключей. Датчик выходного напряжения имеет сопротивление R≈300 кОм и более. Таким образом микроконтроллер производит расчет величины входного напряжения Uвх., используя для расчета величину выходного напряжения Uвых., замеряемую датчиком выходного напряжения. Учитывая то обстоятельство, что при отключенной нагрузке, (магнитный пускатель 11 выключен) величина входного напряжения равна:After turning on the
где Uвых. - величина выходного напряжения;where uout. - the value of the output voltage;
Z1 - импеданс между контактом подключения Uвx. (сети 220 в 50 Гц) и контактом подключения Uвых. Величина Z1 определяется токами утечки коммутатора и импедансом обмоток автотрансформатора, подключенных между контактом подключения сети и коммутатором;Z1 - impedance between the connection pin Uvx. (mains 220 to 50 Hz) and a connection pin Uout. The value of Z1 is determined by the leakage currents of the switch and the impedance of the autotransformer windings connected between the network connection contact and the switch;
Z2 - импеданс между коммутатором и контактом N - общим проводом.Z2 - impedance between the switch and pin N - common wire.
С учетом того, что Z2 значительно больше Z1 (не менее чем в 100 раз) при отключенной нагрузке формула (1) приобретает вид:Given that Z2 is much larger than Z1 (not less than 100 times) with the load off, formula (1) takes the form:
Если величина входного напряжения находится в допустимых пределах устройство управления производит первичное включение с помощью устройства подключения нагрузки 12 и коммутирующих элементов выбранного отвода автотрансформатора таким образом, чтобы выходное напряжение на нагрузке соответствовало номинальному.If the magnitude of the input voltage is within acceptable limits, the control device performs the initial switching on using the
Режим штатной работыNormal mode
Все последующие переключения отводов автотрансформатора производятся при выходе величины выходного напряжения за установленные пределы, которые определяют точность стабилизации выходного напряжения, при этом моменты этих переключений уже не связаны с величиной и формой входного напряжения.All subsequent switching of the autotransformer taps is performed when the output voltage exceeds the specified limits, which determine the accuracy of stabilization of the output voltage, while the moments of these switches are no longer associated with the magnitude and shape of the input voltage.
Режим аварийных ситуацийEmergency mode
А) Режим первичного включения. Если величина входного напряжения выходит за допустимые пределы устройство управления не производит включение автоматического выключателя 6 и коммутирующих элементов коммутатора и индицирует на устройстве индикации текущее состояние стабилизатора - «авария сети».A) Initial inclusion mode. If the value of the input voltage is outside the permissible limits, the control device does not turn on the
В) В случае выхода величины входного напряжения за пределы рабочего диапазона, который несколько превышает номинальный диапазон, устройство управления регулятором отключает нагрузку путем выключения магнитного пускателя 11 в устройстве подключения нагрузки 12, затем коммутатор отключает все отводы автотрансформатора, участвующие в регулировании, подача выходного напряжения на клеммы прекращается. Стабилизатор переходит в режим включения, после нормализации входного напряжения, то есть при входе величины входного напряжения в рабочий диапазон, устройство управления возобновляет работу по стабилизации выходного напряжения. Кроме того, устройство управления регулятором отслеживает ряд аварийных ситуаций, при наступлении которых прекращается подача выходного напряжения на клеммы подключения нагрузки. Информацию об аварийных ситуациях микроконтроллер выводит на устройство отображения информации о состоянии регулятора.C) If the input voltage exceeds the operating range, which slightly exceeds the nominal range, the controller control device disconnects the load by turning off the
После первичного включения стабилизатор переходит в штатный режим работы под управлением микроконтроллера, который реализует следующие функции:After the initial start-up, the stabilizer goes into normal operation under the control of a microcontroller, which implements the following functions:
- измерение действующих значений выходного напряжения и тока нагрузки;- measurement of the effective values of the output voltage and load current;
- вычисление действующего значения входного напряжения по значению выходного напряжения с учетом номера включенного отвода и тока нагрузки;- calculation of the effective value of the input voltage from the value of the output voltage, taking into account the number of the tap and the load current;
- сбор и анализ сигналов, поступающих на входы микроконтроллера;- collection and analysis of signals received at the inputs of the microcontroller;
- выдача информации на устройство индикации о текущем состоянии стабилизатора;- the issuance of information to the display device about the current state of the stabilizer;
- отключение нагрузки в случае аварийных ситуаций с соответствующей индикацией;- load shedding in case of emergency with the appropriate indication;
- стабилизация выходного напряжения путем переключения отводов автотрансформатора;- stabilization of the output voltage by switching the taps of the autotransformer;
- расчет момента переключения коммутирующих элементов;- calculation of the moment of switching switching elements;
- другие функции, например измерение температуры силовых элементов, включение вентилятора, контроль исправности коммутирующих элементов и пр.- other functions, such as measuring the temperature of power elements, turning on the fan, monitoring the health of switching elements, etc.
Все вышеперечисленные функции реализуются посредством соответствующего программного обеспечения, которое заносится в программную память микроконтроллера в процессе его программирования. Переключение производится после того, как микроконтроллер определит с помощью датчика синхроимпульсов тока 4 момент перехода тока нагрузки через ноль. Точность стабилизации определяется величиной напряжения между соседними отводами автотрансформатора, а переключение при нуле тока нагрузки исключает искажения напряжения сети.All of the above functions are implemented through the appropriate software, which is recorded in the program memory of the microcontroller during its programming. Switching is performed after the microcontroller determines with the help of a
Результаты измерений входного и выходного напряжений, мощности, потребляемой нагрузкой, и других вспомогательных параметров микроконтроллер выводит на устройство отображения информации 7 о состоянии регулятора. Высокая скорость регулировки напряжения достигается путем высокой скорости измерения с помощью параметров дискретизации измерений, выходного напряжения и тока нагрузки за один период сетевого напряжения, и переключение автотрансформатора на другие отводы коммутаторными ключами при переходе фазы тока нагрузки через ноль, что исключает искажения напряжения сети.The results of measurements of input and output voltages, power, consumed load, and other auxiliary parameters, the microcontroller outputs to the
Промышленная применимость заявляемого изобретения стабилизатора переменного напряжения подтверждается возможностью практической реализации известными средствами с использованием известных технических решений.The industrial applicability of the claimed invention of an AC voltage stabilizer is confirmed by the possibility of practical implementation by known means using known technical solutions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113258/09A RU2365968C1 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Alternating voltage stabiliser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113258/09A RU2365968C1 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Alternating voltage stabiliser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2365968C1 true RU2365968C1 (en) | 2009-08-27 |
Family
ID=41149994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008113258/09A RU2365968C1 (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Alternating voltage stabiliser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2365968C1 (en) |
-
2008
- 2008-04-04 RU RU2008113258/09A patent/RU2365968C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТЕПЛЯКОВ Д.А. Электротехника и электроника. Учебное пособие для средних специальных учебных заведений, часть 1 «Электротехника», «Ин-Фолио». - Волгоград, 29.01.2008. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5337052B2 (en) | System and method for overcurrent protection of a circuit | |
CN106415968B (en) | Half voltage dependent form breaker | |
EP2169798A3 (en) | Self Powered Electronic Overload Method and System | |
JP6098334B2 (en) | Power supply device, power supply system, and control method for power supply device | |
JP6273850B2 (en) | Power supply device, moving object, and power distribution system | |
RU2365968C1 (en) | Alternating voltage stabiliser | |
RU75763U1 (en) | AC VOLTAGE STABILIZER | |
CN203456872U (en) | Protection circuit for power supply of three-phase power source | |
RU75764U1 (en) | AC VOLTAGE STABILIZER | |
KR101059525B1 (en) | Smart Voltage Stabilizer and Electric Distribution Board Using the Same | |
KR100765344B1 (en) | Combined electric and electronic voltage and current detector | |
JP2008202867A (en) | Arc furnace electrode lifting device | |
JP2007244195A (en) | Power-saving device and its operation method | |
RU80595U1 (en) | HIGH-AC VOLTAGE STABILIZER | |
JP2013138535A (en) | Charge control system | |
CN111630745A (en) | Method and system for determining and controlling the supply of electrical power from the load side of an electrical circuit to a power grid | |
RU50691U1 (en) | AC VOLTAGE STABILIZER | |
RU97014U1 (en) | MOTOR PROTECTION DEVICE | |
RU74224U1 (en) | ELECTRONIC AC VOLTAGE REGULATOR | |
RU85270U1 (en) | DEVICE OF RESISTANCE RESISTANCE OF MULTIPLE CONSUMERS | |
US8861156B1 (en) | Status providing starter apparatus, system, and/or method | |
RU126231U1 (en) | AC VOLTAGE STABILIZER | |
CN203012036U (en) | Current detector for overcurrent protector | |
JP3856187B2 (en) | Operation tester for earth leakage breaker | |
RU130153U1 (en) | THREE PHASE VOLTAGE STABILIZER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100405 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130620 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190405 |