Регулируемые вольтодобавочные устройства

В статье приведены описания простых устройств для плавного регулирования напряжения, которые предназначены для поддержания или изменения напряжения на зажимах токоприёмников, включённых в однофазные или трёхфазные электрические сети напряжением 220/380 В.Предлагаемые регуляторы являются усовершенствовани­ем известного, описание которого приведено в [1]. Извест­ный регулятор (рис.1, [1]) содержит обычный понижающий двухобмоточный трансформатор, который используется в ка­честве вольтодобавочного (ВТ), регулируемый маломощный автотрансформатор (PAT) и трёхполюсный переключатель на три положения с нейтральным исходным положением подвиж­ных контактов. С помощью данного переключателя выбира­ют режим работы регулятора напряжения, т.е. он обеспечи­вает работу регулятора в режиме вольтодобавки ±∆U путём переключения его из одного крайнего положения «+∆U», ког­да замкнуты одни его контакты, в другое — «-∆U», при этом замкнуты другие его контакты, и согласное включение об­моток трансформатора ВТ изменяется на встречное.

Плавная регулировка в сторону «+∆U» или «-∆U» осу­ществляется с помощью подвижного контакта автотрансфор­матора РАТ, которым можно установить напряжение на пер­вичной обмотке W1 трансформатора ВТ, равным напряже­нию питающей сети.

Однако известное устройство может быть упрощено пу­тём использования только одного полюса переключателя в це­пи первичной обмотки W1 вольтодобавочного трансформато­ра ВТ, а функциональные возможности его расширены путём осуществления дистанционного управления с помощью кнопоч­ной станции, промежуточных реле и магнитного пускателя.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе исклю­чён один полюс переключателя, изменена взаимосвязь между элементами схемы, а для дистанционного управления введе­ны коммутационные аппараты — реле и магнитный пускатель.

Описание регулятора

Регулятор (рис.1) содержит вольтодобавочный трансфор­матор ВТ1, регулируемый маломощный автотрансформатор РАН, промежуточные реле KL1, KL2, магнитный пускатель КМ1, сигнальные лампы EL1-EL3. Неподвижные контакты 1 и 2 реле соединены с концами обмотки регулируемого авто­трансформатора РАТ1, который подключён к сети питания че­рез контакты КМ1.1 магнитного пускателя КМ1.

Контакты KL1.1 и KL2.1 реле KL1 и KL2 соответствен­но позволяют выбрать режим работы регулятора. Они обес­печивают работу регулятора в режиме вольтодобавки ±∆U путём изменения фазы напряжения, подаваемого на первичную обмотку W1 трансформатора ВТ1, на противополож­ную. При замкнутых, к примеру, контактах KL1.1 рале KL1 обеспечивается регулировка напряжения в диапазоне «+∆U», а при замкнутых контактах KL2.1 реле KL2 — в диапазоне «-∆U». При этом плавная регулировка в этих диапазонах осуществляется с помощью подвижного контакта 5 авто­трансформатора РАН, которым можно устанавливать на­пряжение на первичной обмотке W1 трансформатора ВТ1, равным напряжению питающей сети. Сигнализация рабо­чего диапазона осуществляется с помощью сигнальных ламп EL1, EL2, а отключённого состояния регулятора — сигналь­ной пампой EL3.

Принцип действия

Положим, на входе регулятора (в сети) напряжение по­нижено, в этом случае нажимают кнопку «Больше» (+∆U, в результате срабатывает реле KL1, которое самоблокируется контактами KL1.2, а контактами KL1.1 присоединяет вывод 6 первичной обмотки W1 вольтодобавочного трансформато­ра ВТ1 к автотрансформатору РАТ1, при этом размыкаются блокировочные контакты KL1.3 и замыкаются контакты KL1.4 в цепи катушки КМ1 магнитного пускателя, который сраба­тывает и своими контактами КМ1.1 подключает регулятор к сети. В результате автотрансформатор РАТ1 подключён к се­ти, обмотка W1 трансформатора ВТ1 — к выходу автотранс­форматора РАТ1, а обмотка W2 — последовательно с нагруз­кой. При этом обмотки W1 и W2 трансформатора ВТ1 вклю­чены согласно, и напряжение на выходе регулятора повы­шено на величину +∆U относительно напряжения на входе.

Перемещением подвижного контакта 5 автотрансформа­тора РАТ1 от верхнего вывода его обмотки к нижнему мож­но плавно увеличивать напряжение на первичной обмотке W1 трансформатора ВТ1 до напряжения сети, а следователь­но, и величину вольтодобавки «+∆U» на выходе устройства до наибольшего значения. При этом контакты KL1.5 реле KL1 замкнуты и сигнальная лампа EL1 горит, к примеру, крас­ным светом — «+∆U».

При необходимости понижения напряжения сети на ве­личину -∆U (при перенапряжениях) нажимают кнопку «Стоп», отключая, тем самым, регулятор от сети. В результате схе­ма управления приходит в исходное предпусковое состояние. Затем нажимают кнопку «Меньше». Срабатывает и самоблокируется контактами KL2.2 реле KL2, которое размыкает свои блокировочные контакты KL2.3 в цепи катушки реле KL1, а контактами KL2.4 подаёт питание на катушку КМ1 маг­нитного пускателя, который срабатывает и подключает кон­тактами КМ1.1 регулятор напряжения к сети. В результате фаза напряжения, подаваемая на первичную обмотку W1 вольтодобавочного трансформатора ВТ 1 через замкнутые кон­такты KL2.1, изменяется на противоположную. Следователь­но, магнитные потоки обмоток трансформатора ВТ1 направ­лены встречно, и на выходе регулятора напряжение пони­жено на величину -∆U относительно входного. Перемещени­ем подвижного контакта 5 автотрансформатора РАН вели­чину этого понижения на выходе регулятора можно плавно изменять до наибольшего значения. При этом через замкну­тые контакты KL2.5 реле KL2 загорается сигнальная лампа EL2, которая указывает на работу регулятора напряжения в диапазоне «-∆U».

Трехфазные регуляторы

Предлагаемый регулятор напряжения может быть вы­полнен трёхфазным. В этом случае, помимо двух дополни­тельных регулировочных автотрансформаторов РАТ2 и РАТЗ и двух дополнительных вольтодобавочных трансформаторов ВТ2 и ВТЗ для фаз В и С, потребуется ещё дополнительно для схемы управления регулятором напряжения два реле KL3 и KL4, катушки которых включены параллельно катушкам реле KL1 и KL2 соответственно, как показано на рис.1 пунк­тирными линиями. Эти реле своими контактами KL3.1 и KL4.1 обеспечивают подключение обмотки W1 вольтодобавочного трансформатора ВТ2 фазы «В» к автотрансформатору РАТ2 при регулировке напряжения, а контактами KL3.2 и KL4.2 — обмотки W1 вольтодобавочного трансформатора ВТЗ фазы «С» к автотрансформатору РАТ3.

На рис.2 показаны схемы включения контактов реле KL3 и KL4 для фаз «В» и «С» регулятора напряжения, а также контактов трёхфазного магнитного пускателя.

При работе трёхфазного регулятора в режиме «+∆U» за­мкнуты его следующие контакты:

• KL1 реле KL1 в цепи обмотки W1 трансформатора ВТ1 и силовые контакты КМ1.1 магнитного пускателя КМ1 в фазе «А» (рис.1);
• KL1 реле KL3 в цепи обмотки W1 трансформатора ВТ2 и силовые контакты КМ1.3 магнитного пускателя КМ1 в фазе «В» (рис.1 и рис.2);
• KL2 реле KL3 в цепи обмотки W1 трансформатора ВТЗ и силовые контакты КМ1.4 магнитного пускателя КМ1 в фазе «С» (рис.1 и рис.2).

Соответственно, при работе регулятора в режиме «-∆U» замкнуты контакты: KL2.1 реле KL2 в цепи обмотки W1 транс­форматора ВТ1 и силовые контакты КМ1.1 магнитного пус­кателя КМ1 в фазе «А» (рис.1); KL4.1 реле KL4 в цепи обмотки W1 трансформатора ВТ2 и силовые контакты КМ1.3 магнитного пускателя КМ1 в фазе «В» (рис.1 и рис.2); KL4.2 реле KL4 в цепи обмотки W1 трансформатора ВТЗ и сило­вые контакты КМ1.4 магнитного пускателя КМ1 в фазе «С» (рис.1 и рис.2).

Регулятор без дистанционного управления

На рис.3 показана вышеописанная схема регулятора на­пряжения без дистанционного управления, которым управля­ют с помощью двухполюсного переключателя SA1 на три по­ложения с нейтральным положением подвижных контактов в среднем положении рукоятки управления. Этот переклю­чатель является переключателем выбора режима работы. Он обеспечивает работу регулятора в диапазоне «±∆U» путём переключения его из одного крайнего положения «+∆U» в другое — «-∆U» с переходом через среднее положение, при котором регулятор полностью отключается от сети, в резуль­тате раздельная работа обмоток регулятора исключается. Плавная регулировка напряжения в каждом диапазоне осу­ществляется автотрансформатором РАТ, которым можно ус­тановить на первичной обмотке W1 вольтодобавочного транс­форматора ВТ равным напряжению питающей сети. Такой регулятор проще прототипа [1], так как содержит в цепи об­мотки W1 вольтодобавочного трансформатора ВТ только один полюс переключателя SA1.

Таким образом, известное устройство [1] упрощено пу­тём исключения одного полюса переключателя в цепи пер­вичной обмотки W1 вольтодобавочного трансформатора ВТ и изменением взаимосвязей между элементами схемы, а функциональные возможности его расширены путём осуществления дистанционного управления с помощью кнопочной станции, промежуточных реле и магнитного пускателя.

Внимание! При включённом в сеть регуляторе напряже­ния недопустимо размыкать обмотку W1 трансформатора ВТ. Необходимо быть внимательным и осторожным при работе и наладке, поскольку имеется опасное напряжение — 220/380 В.

Детали

Известными элементами регулятора по прошлым публи­кациям автора являются переключатель и понижающий транс­форматор в качестве вольтодобавочного. Порядок их выбо­ра и требования, предъявляемые к ним, подробно изложены в [3] и [4]. Выбор мощности автотрансформатора РАТ осуще­ствляют по той же формуле, что и вольтодобавочного транс­форматора ВТ.

В предлагаемом устройстве использовался лабораторный автотрансформатор регулировочный типа ЛАТР-2М 220 В 2 А 50 Гц, понижающий трансформатор типа ОСО-50 мощнос­тью 250 Вт 220/36 В, переключатель типа ПЕ ~660 В 10А, магнитный пускатель типа ПМЕ — 121 380 В 10 А, промежу­точные репе переменного тока типа РП — 23 220 В с кон­тактной системой из четырёх замыкающих контактов и од­ного размыкающего контакта с коммутационной способнос­тью контактов 5 А.

Реле РП-23 обеспечивают питание первичной обмотки W1 вольтодобавочного трансформатора ВТ током до 5 А. При то­ках обмотки W1 большей величины необходимо реле РП-23 заменить магнитными пускателями соответствующей мощнос­ти и выбрать автотрансформатор РАТ необходимой мощности.

Литература

1. Коломойцев КБ. Регулятор с расширенным диапазоном регулирования переменного напряжения // Электрик. — 2013. — №9. — С.46-47.
2. Коломойцев КБ. Трёхступенчатый регулятор перемен­ного напряжения для мощной нагрузки // Электрик. — 2011. — №6. — С.35-37.
3. Коломойцев КБ. Регулятор переменного напряжения с дистанционным управлением // Электрик. — 2011. — №12. — С.35-37.
4. Коломойцев КБ. Регулируемые вопьтодобавочные уст­ройства // Электрик. — 2005. — №7. — С. 18-19.

Автор: Константин Коломойцев, г. Ивано-Франковск
Источник: журнал Электрик №7-8, 2014