Вторичный регулятор топливоподачи дизель-генератора переменного тока

 

ВТОРИЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОШШ- ЮГОДАЧИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий датчик отклонения регулируемого параметра, релейный усилитель МОЩНОСТИ, ;серводви-. гатель, два реле, резистор и конденсатор , причем первый и второй выходы датчика отклонения регулируемого параметра соединены с соответствующими входами релейного усилителя МОЩНОСТИ через интегрирующую RC-цепочку, третий и четвертый выходы релейного усилителя мощности подключены соответственно к положительной И отрицательной клеммам источника питания, первый выход релейного усилителя МОЩНОСТИ подсоединен к первому реле, второй выход релейного усилителя МОЩНОСТИ - к второму реле, выходы обоих реле связаны с отрицательной ШИНОЙ источника питания, параллельно третьему и четвертому входам релейного усилителя мощности подключены две цепочки, состоящая кажг (Л дая ИЗ двух последовательно соединенных нормально разомкнутых контактов, ОДИН ИЗ которых принадлежит первому, а другой - второму реле, одна клемма обмотки серводвигателя подсоединена между нормально разомкнутыми контактами первой цепочки, другая клемма между нормально разомкнутыми контактами втдрой цепочки, отличаюГО щийся тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения колеО ) бательности прсщесса регулирования, 4 СО параллельно первому и второму входам релейного усилителя мощности подключены последовательно соединенные второй резистор И два параллельно соединенных нормально разомкнутых контакта первого И второго реле.

„„SU„„1121649 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО1ИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н. ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

I (21) 3481977/24-24 (22) 06. 08. 82 (46) 30. 10. 84. Бюл. 9 40 (72) Ф. А.111нробоков и Ф.И Ппостак (71 ) Всесоюз ный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электроагрегатов и передвижных электростанций (53) 62-50(088.8) (56) 1. Алексеев А.П. Дизельные и карбюраторные электроагрегаты и электростанции. Справочник. М., "Машиностроение", 19 73, с. 163 .

2. Шнробоков Ф.А. Автоматичес- кий корректор частоты.-В реф. сб.:

Электротехническая промышленность.

Сер. "Тяговое и подъемно-транспортное электрооборудование", выл 7 31), 1974.

3. Фельдбаум А.А., Бутковский А.Г.

Методы теории автоматического управления. М., "Наука", 1971, с. 300 (прототип) . (54)(57) ВТОРИЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ТОППИ-"

ВОПОДАЧИ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий датчик отклонения регулируемого параметра, релейный усилитель мощности,,серводви-, гатепь, два реле, резистор и конденсатор, причем первый и второй выходы датчика отклонения регулируемого параметра соединены с соответствующимн входами релейного усилителя мощности через интегрирующую

RC-цепочку, третий и четвертый выходы релейного усилителя мощности подключены соответственно к положительной и отрицательной клеммам источника питания, первый выход релейного усилителя мощности подсоединен к первому реле, второй выход релейного усилителя мощности — к второму реле, выходы обоих реле связаны с отрицательной шиной источника питания, параллельно третьему и четвертому входам релейного усилителя мощности подключены две цепочки, состоящая каждая из двух последовательно соединен- Я ных нормально разомкнутых контактов, один из которых принадлежит первому, а другой — второму реле, одна клемма обмотки серводвигателя подсоединена между нормапьно разомкнутыми контак- д тами первой цепочки, другая клемма— между нормально разомкнутыми контактами второй цепочки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше- Я ния быстродействия и снижения коле- виы бательности процесса регулирования, ф параллельно первому и второму входам ф релейного усилителя мощности подклю- р чены последовательно соединенные второй резистор и два параллельно соединенных нормально разомкнутых контакта первого и второго реле.

ll2l649

Изобретение относится к автомати. ческому регулированию, в частности, частоты или активной мощности синхронных генераторов передвижных электростанций, имеющих электрический серводвигатель для изменения уставки регулятора скорости вращения вала дизеля, т ° е. для вторичного регулирования.

Известны автоматические регуля- !О торы дизель-генераторов переменного тока, которые осуществляют загрузку генератора соответствующей частью общей активной нагрузки при параллельной работе генераторов между 11 собой путем смещения параллельно самой себе характеристики первичного результата топпивоподачи дизеля.

Серводвигатель Др дизеля включается на напряжение питания с помощью реле РУВН, РУИН, управляемых реле

РУВ, РУМ, которые находятся в блоке УРАМ С! 3. и С23 °

Чтобы не было автоколебаний при регулировании, управление серводвигателями делают импульсным. Однако эти импульсы неизменны по длительности. Поэтому скорость отработки отклонения не зависит от величины отклонения регулируемого параметра и время регулирования относительно велико.

Известен также вторичный регулятор топливоподачи дизель-генератора, используемый как стабилизатор частоты напряжения автономно работающего электроагрегата (3 ).

В таком регуляторе длительность импульсов управления серводвигателем пропорциональна величине отклонения частоты генератора от но40 минального значения. Поэтому время отработки отклонения относительно мапа. Однако и эта скорость неоптимальна, так как часть времени тратится на паузы между импульсами.

Между тем, сокращение времени отработки отклонения регулируемого параметра от заданного значения имеет существенное значение при стабилизации номинальной частоты вырабатываемого напряжения, при выводе дизеля на номинальные обороты холостого хода перед синхронизацией, при наборе нагрузки на электроагрегат после синхронизации и т.п. 55

При малых величинах отклонения воэ . можен случай, когда цепь питания интегрирующей RC-цепочки разрывается, а цепь питания серводвигателя не замыкается (из-за наличия разницы по времени между размыканием размыкающих контактов и замыканием замыкающих контактов силовых реле, за которое конденсатор R С-цепочки успевает разрядиться до напряжения отпускания дифференциального релейного усилителя мощности в схеме регулятора . Это приводит к увеличению зоны нечувствительности вторичного регулятора, т.е. к снижению точности регулирования. Кроме того, постоянная разряда КС-цепочки определяется сопротивлением входа релейного усилителя мощности и не регулируется. Поэтому иногда, чтобы избавиться от колебаний при регулировании. приходится увеличивать зону нечувствительностисти.

В известном вторичном регуляторе не учитывается влияние возвратной пружины первичного регулятора топливоподачи прямого действия на выбег дидизель-генератора после прекращения в вторичного регулирования. Следствием этого, а также неучета разброса времени срабатывания силовых реле и возможного неодинакового наклона про-. тивоположных по знаку участков характеристики датчика выявителя отклонения, могут быть колебания и увеличение длительности отработки отклонения .

Цель изобретения — повышение быстродействия и снижение колебательности процесса регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что в схеме вторичного регулятора, содержащего датчик отклонения регулируемого параметра, релейный усилитель мощности, серводвигатель, два реле, резистор и конденсатор, причем первый и второй выходы датчика отклонения регулируемого параметра соединены с соответствующими входами релейного усилителя мощности через интегрирующую RC-цепочку, третий и четвертый входы релейного усн- . лителя мощности подключены соответственно к положительной и отрицательной клеммам источника питания, первый выход релейного усилителя мощности подсоединен к первому реле, второй выход релейного усилителя мощности— к второму реле, выходы обоих реле связаны с отрицательной шиной источника питания, параллельно третьему и четвертому входам релейного усили1121649

3 теля мощности подключены две цепочки, состоящие каждая из двух последовательно соединенных нормально разомкнутык контактов, один из которых принадлежит первому, а другой — второму реле, одна клемма обмотки серво5 двигателя подсоединена между нормально разомкнутыми контактами первой цепочки, другая клемма — между нормально разомкнутыми контактами второй цепочки, параллельно первому и второму входам релейного усилителя мощности подключены последовательно соединенные второй резистор и два параллельно соединенных нормально разомкнутых контакта первого и второго реле.

Благодаря укаэанному включению

) второго резистора отключение серводви-гателя от источника питания происходит

20 с опережением (упреждением), пропорциональным инерционности дизель-генератора. Вторичный регулятор становится релейно-импульсным. При малых отклонениях регулируемого параметра

25 вторичный регулятор работает в импульсном режиме, при больших отклонениях — в релейном.

На фиг. I приведена принципиальная схема вторичного регулятора топливоподачи дизель-генератора перемен-З0 ного тока; на фиг. 2 — напряжения на элементах схемы и характеристика

"вход-выход" релейного элемента вторичного регулятора.

Регулятор содержит датчик ) от- 35 клонения регулируемого параметра, интегрирующую RC-цепочку,2, состоящую из первого резистора 3 и конденсатора 4, релейный усилитель 5 мощности, первое и второе реле 6 и 7, 40 первый, второй и третий нормально разомкнутые контакты 8, 9 и 10 первого реле, первый второй и третий нормально разомкнутые контакты 11, 12 и 13 второго реле, серводвигатель 14,4S

1 положительную и отрицательную шины 15 и 16 источника питания, второй резистор 17.

На фиг. 2 приведены: а — характеристика датчика отклонения, б — иэ- 50 менение напряжения на конденсаторе 4 Ь- характер напряжения на серводви1гателе с учетом его динамического торможения; r — характеристика вто ричного регулятора с форсирующей 55 . петлей (отрицательным гистерезисом).

Вторичный регулятор работает сле-, дующим образом.

Если отклонение регулируемого параметра маммого больше о (фмг.2г). то на выходе датчика l появляется большой сигнал (фиг. 2а ) и, например, в момент времени t (фиг.2 в) в включается реле 6(7 ), которое подключает к напряжению питания серводвигатель ) 4, воздействующий на дизель в сторону уменьшения отклонения .

Одновременно замыкается контакт

12(131 н резистор 17 подключается параллельно конденсатору 4.Иэ резис-.. торов 3 и 17 образуется делитель напряжения. При этом напряжение на резисторе 17, т.е. между первым и ,вторым входами релейного усилителя!

5 мощности начинает уменьшаться сна чала вследствие разряда конденсатора 4 на резистор 17, а затем вследствие отработки отклонения (фиг. 2б 1.

В момент времени Ф2 напряжение на резисторе 17 равно напряжению закрывания релейного усилителя 5 мощности н, в соответствии со своей характеристикой с запаздывающей петлей, резистор закрывается. Реле 6(7 ) обесточивается и в момент времени t (r.2 в J размыкает свои контакты. Серводвигатель 14 тормозится естественно .Нли принудительно, например, динамическим торможением ). Дизель-генератор, постоянная времени которого значительно больше, по инерции продолжает уменьшать отклонение.

C момента времени t> (фнг. 2в) конденсатор 4 вновь подзаряжается.

Однако сумма времени заряда конденсатора 4, определяемого постоянной RC-цепочки 3, 4 до уровня от-. крывания релейного усилителя 5 мощности, и времени срабатывания реле 6(7 ) выбрана такой, чтобы она была больше времени вхождения отклонения регулируемого параметра в заданную зону нечувствительности вЪ (фиг.2г ) вследствие инерционности дизель-генератора.

Следовательно., при величине отклонения, намного большей Ь (фнг.2г), иа серводвигатель 14 выдается только один импульс напряжения длительностью t -t (фиг. 2в ), а импульс .

9 длительностью t -t не формирует5 Ь

CH °

Если отклонение больше rnid но меньше Ъ (фнг.2 ), например, в

S. 11 момент времени й, 1, то формируется короткий. импульс напряжения t -t, равный по длительности сумме времени разряца конденсатора 4 до уровня закрывания релейного усилителя 3 мощности и времени обладания реле 6(7 ). Под действием этого импульса управляющего воздействия отклонение регулируемого параметра входит в зону нечувствительности без перерегулировок.

При длительности импульса 15 соизмеримого с постоянной разгона серводвигателя и связанных с его валом движущихся частей (шестерни редуктора, тяги и т.п.,)а также наличии принудительного торможения перемещение рычага первичного регулятора дизеля происходит с меньшей скоростью, чем при воздействии на . серводвигатель импульса tt-t>.

Образуется как бы "ползучая скорость перемещения рычага первичного регулятора дизеля при малых отклонениях, что способствует увеличению запаса устойчивости системы вторичного регулирования.

Если величина отклонения ненамного больше Ъ, то, вследствие инерционности дизель-генератора могут быть сформированы импульсы

1,короче, чем в вышерассмотренном случае ) и импульс t<-t . Пауза между импульсами будет равна сумме времени заряда конденсатора 4 до уровня включения усилителя .3 и времени включения реле 6(7 ).

Нечувствительность вЪ. (фиг. 2г) вторичного регулятора равна нечувствительности релейного усилителя S мощности при его включении.

Величина упреждения Ь- тЬ отключения серводвигателя при отработке

21649 6 отклонения, большего Ъ L ширина опережающей петли ), выбирается соответствующей инерционности дизель-генератора и темпу регулирования и ре5 гулируется сопротивление резистора 17. Величина Ь соответствует напряжению закрывания релейного усилителя мощности при подключенном к конденсатору 4 резисторе 17.

Наличие задержек при включении и отключении реле 6(7) как за счет

RC-цепочек 3,4,и l?,10,таки за счет, собственных времен срабатывания и отпускания не позволяет реле работать в.режиме дребезга на участке

Ь вЂ” tab (фиг. 2г ). На этом участке вторичный регулятор работает (еспи это. необходимо ) в импульсном режиме, причем длительность импульсов

®О уменьшается с уменьшением отклонения, как и в прототипе.

Параллельно резистору 7 можно включить через диод еще один резистор, который при соответствующей полярности включения диода помогает обеспечить одинаковый процесс отработки отклонения при несимметричных моменте нагрузки серводвигателя, характеристике датчика отклонения

30 и т.п.

Работу вторичного регулятора мож но сделать и такой, чтобы импульс

t — t ôîðìHðîâàïñÿ при переходе отклонения через точку равновесия (ноль). Тогда можно уменьшить ширину опережающей петли Ь " м и тем самым еще более увеличить быстродействие регулировки.

Серводвигатель 14 может быть и с

40 другим типом возбуждения. В этом случае его подключение соответствующим образом изменяется при сохранении реверсивной схемы включения и динамического торможения.

1121649

ФикР

Составитель Г.Нефедова

Редактор И.Рыбченко . Техред С,Мигунова

Корректор М.Розман

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 7981/37 Тираж 841

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д. 4/5