Автоматический регулятор частоты передвижной электростанции

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он771843 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030179 (21)2705624/24-07 (54)М. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 02 Р 9/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151080. Бюллетень Йо 38

Дата опубликования описания 151080 (53) УДК 621. 316 °.728(088.8) (72) Авторы изобретения

А.В. Петров, В.A. Крюков и В.В. Канавин (71) Заявитель (54) ABTONATH×ÅÑKÈÉ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ

ПЕРЕДВИЖНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Изобретение относится к области регулирования частоты, в частности на передвижных электростанциях с приводом, например, от двигателя автомобиля.

Известны регуляторы частоты, предназначенные для автоматического регулирования частоты на электростанциях (1), (2 ) н t3), содержащие чувст- 10 вительный элемент, усилители и импульсные устройства с подключенньм к их выходам исполнительным электродвигателем с редуктором, перемещающим дроссельную заслонку двигателя внутреннего сгорания.

Указанным регуляторам присуща задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения, что приводит к снижению быстродействия регулирования частоты.

Из известных регуляторов частоты наиболее близким по технической сущности к изобретению является регуля- 25 тор, описанный в (3). Укаэанный автоматический регулятор передвижных электростанций с генератором переменного тока с .приводом, например,от двигателя автомобиля, содержит чувст-30 вительный элемент с четырехплечим мостом, усилители с подключенными к их выходам импульсными устройствами, выполненными в виде триггера Шмитта с подключенным к его входу через пороговое устройство интегрирующим конденсатором, и исполнительный электродвигатель с редуктором. Кроме того, чувствительный элемент снабжен мудьтивибратором и дифференцирующей цепочкой, причем в одну диагональ упомянутого моста включен дроссель, а в другую, через диоды, — входы усилителей и выходы мультивнбратора, вход которого через ди44еренцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, образованному резистором.

Недостатком указанного регулято.ра является задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения, вызванная временем заряда до порогового значения интегрирующих конденсаторов импульсных устройств импульсами с выходов усилителей. В связи с тем, что длительность этих импульсов мала (десяткисотни микросекунд), а величина емкости интегрирующих конденсаторов, 771843 т -т и х > н т-т, „. выбираемая иэ условия обеспечения необходимой длительности включения исполнительного электродвигателя, велика (несколько микрофарад), задержка, то есть значение времени, отсчи тываемого с момента появления отклонения частоты от заданного з.начения до момента включения исполнительного. электродвигателя, особенно в случае, когда частота тока электростанции находится вблизи границ зоны нечувствительности регулятора, может оказаться весьма большим (от нескольких периодов до нескольких их десятков).

Целью изобретения является уменьшение времени задержки работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения и, в конечном счете — повышение быстродействия регулирования частоты.

Поставленная цель достигается тем, что автоматический регулятор частоты передвижных электростанций с генератором переменного тока с приводом, например, от двигателя автомобиля, содержащий чувствительный элемент с четырехплечим мостом, в одну диагональ которого включен дроссель, а в другую, через диоды, — входы усилителей и выходы мультивибратора, вход которого через дифференцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, обрадованному резистором, усилители и импульсное устройство с подключенным к его выходу исполнительным электродвигателем с редуктором, снабжен дополнительным мультивибратором, дополнительными дифференцирующими цепочками, пороговым элементом, дополнительным усилителем, транзисторным и тиристорным ключами и развязывающими диодами, причем вход дополнительного мультивибратора подключен через первую дополнительную дифйеренцирующую цепочку, дополнительный усилитель и развязывающие диоды к выходам усилителей, а выходом — через пороговый элемент к входу транзисторного ключа, включенного последовательно с импульсным устройством, которое выполнено в виде тиристорного моста, упраВляемого импуль:ными трансформаторами, причем управляющие электроды тиристоров мос та соединены с вторичными обмотками импульсных трансформаторов, первичные обмотки последних одними выводами через тиристорный ключ, вход которого через вторую дополнительную дифференцирующую цепочку подключен к выходу дополнительного мультивибратора, соединены с минусовой шиной питания, а другими - через третью.и четвертую дополнительные дифференцирующие цепочки и развязывак>щие диоды с соответствукщими выходами усилителей.

t0

26

39

На фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого регулятора частоты.

Регулятор содержит чувствительный элемент с четырехплечим мостом 1,усилители 2, 3, импульсное устройство

4, выполненное в виде тиристорного моста, собранного на тиристорах 5,6, 7, 8, исполнительный электродвигатель 9 с редуктором 10, мультивибратор 11, дифференцирующую цепочку 12., В одну диагональ моста 1 включен дроссель 13, а в другую, через диоды 14, 15, 16, 17 — входы усилителей

2, 3 и выходы мультивибратора 11.

Вход мультивибратора 11 через дифференцирующую цепочку 12 и диод 18 подключен к одному из плеч моста 1, образованному резистором. Регулятор содержит также дополнительный мульти-вибратор 19, подключенный входом через дифференцирующую цепочку 20,дополнительный усилитель 21 и развязывающие диоды 22, 23 к выходам усилителей 2, 3, а выходом — через пороговое устройство 24 к входу транзисторного ключа 25, включенного последовательно с тиристорным мостом 4.управляющие электроды тиристоров моста

4 соединены с вторичными обмотками импульсных трансформаторов 26, 27, причем первичные обмотки последних одними выводами через тиристорный ключ 28 соединены с минусовой шиной питания. Вход ключа 28 через дифференцирующую цепочку 29 подключен к выходу дополнительного мультивибратора 19. Другие выводы первичных обмоток трансформаторов 26, 27 через дифференцирующие цепочки 30, 31 и развязывающие диоды 32, 33 соединены с выходами усилителей 2, 3. Выходной вал редуктора 10 связан с дроссельной заслонкой 34 двигателя 35 внутреннего сгорания, приводящего в движение

;генератор 36 электростанции.

Регулятор работает следующим образом.

Импульсы напряжения, поступающие на усилители 2, 3 (фиг. 1) с выходной. диагонали моста 1 и мультивибратора 11, усиливаются и суммируются таким образом, что при отклонении частоты от номинального значения на выходе одного из этих усилителей появляются импульсы напряжения, следующие с частотой тока электростанции, причем длительность этих импульсов определяется выражениями

771843 л где Т = — — период при номинальной

64 частоте

Т = — — период при произвольной частоте 7 ..

При уменьшении (увеличении) частоты импульсы напряжения появляются на выходе усилителя 2(3)(фиг. 2а).

Каждый из этих импульсов, с одной стороны, через развяэывающий диод

22(23), дополнительный усилитель 21 и дифференцирующую цепочку 20 производит запуск дополнительного мульти- 10 вибратора 19, переводя его в квазиравновесное состояние, причем длительность импульса Г, генерируемого дополнительным мультивибратором 19 (фиг. 26), выбрана равной длительнос- )5 ти импульсов, соответствующих

И пороговым значениям частоты 1„и где — нижний порог чувствитель. ности верхний порог чувствитель- щ()

2. ности по частоте.

С другой стороны, импульс напряжения с выхода усилителя 2(3) через дифФеренцирующую цепочку 30(31),развяэывающий диод 32(33) и первичную обмотку импульсного трансформатора

27(26) поступает на анод тиристорного ключа 28. В момент перехода дополнительного мультивибратора 19 в квазиравновесное состояние снижается потенциал на его выходе (фиг. 26), в результате чего выключается пороговое устройство 24 и транзисторный ключ 25 и снимается напряжение питания с тиристорного моста 4 (фиг.2в).

По истечении времени дополнительный мультивибратор 19 возвращается в первоначальное состояние — повышается потенциал на его выходе, в результате чего включается пороговое устройство 24 и транзисторный ключ 25, 4О и на тиристорный мост 4 подается напряжение питания (фиг. 2в), а на вход ключа 28 через дифференцирующую цепочку 29 — импульсы управления.

В случае, когда частота тока 45 электростанции находится в диапазоне

1 < f (Уо 7

B случае, когда частота тока электростанции находится в диапазоне

1, (Ы 7 f >, à +„) (фиг. 2r, 2д), в г1омент выхода дополнительного мультивибратора 19 из квазиравновесного состояния, то есть в момент подачи по,общительного импульса с выхода дополнительного мультивибратора 19 через дифференцирующую цепочку 29 на управляющий электрод тиристорного ключа 28, анод последнего имеет положительный потенциал, происходит включение ключа 28, и, вследствие протекания тока через первичную обмотку импульсного трансформатора

27(26), на вторичных обмотках последнего появляются импульсы напряжения длительностью jt,ö-Г ) (Лиг. 2а),прикладываемые к управляющим электродам тиристоров 5, 8 (6, 7) тиристорного моста 4. Инерционностью маломощного тиристорного ключа 28, то есть временем включения, можно пренебречь.

Наличие в данный момент, как отмечалось выше, напряжения питания тиристорного моста 4 (фиг. 2ж) обуславливает включение укаэанных тиристоров, что приводит к подаче напряжения на исполнительный электродвигатель 9 (фиг. 2и). Необходимо отметить, что минимальная разница между „и Г не должна быть меньше времени включения тиристоров % к„ тиристорного моста 4, в противном случае включения последних не произойдет, то есть необходимо выполнение условия ИЪ С+t, вкл.

В связи с тем, что импульсы напряжения с выхода усилителя 2(3) следуют с частотой тока электростанции через отрезки времени, равные периоду

Т, вышеизложенные процессы будут повторяться, то есть на исполнительный электродвигатель 9 будут поступать импульсы напряжения длительностью (T- (C+ Е кл11, следующие с частотой тока электростанции (фиг. 2и). Исполнительный электродвигатель 9 через редуктор 10 производит поворот дроссельной заслонки 34 двигателя 35, изменяя подачу горючей смеси и, соответственно, скорость вращения вала двигателя 35 и частоту тока генератора 36, пока частота не примет заданного значения Ун+Ь|, где: 26 Х= эона нечувствительности регулятора частоты.

Использование новых элементов дополнительного мультивибратора,дифференцирукщих цепочек, дополнительного усилителя, развязывающих диодов, порогового устройства, транзисторного ключа, импульсных трансформаторов, тирнсторного ключа и их взаи."лосвязей, а также форма выполнения импульсного устройства в виде тиристорногo моста выгодно отличает предлагаемый регулятор от прототипа, так как практичес771843 ки отсутствует задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения..

Наибольшее значение времени, отсчитываемого с момента появления от" клонения частоты от заданного значения до момента включения исполнительного электродвигателя, как следует иэ описания работы регулятора, составит Т + б„ . Например, для промышленной частоты н= 50 Гц задержка составит приблизительно 20 мс.

Таким образом, время задержки работы исполнительного электродвигателя при появлении отклонения частоты, по сравнению с прототипом, уменьшается в 5-50 раз, и, в конечном счете, существенно повышается быстродействие регулирования частоты.

Формула изобретения

Автоматический регулятор частоты передвижной электростанции с генератором переменного тока с приводом, . например, от двигателя автомобиля, содержащий чувствительный элемент с четырехплечим мостом, в одну диагональ которого включен дроссель, а в другую, через диоды, - входы усилителей и выходы мультивибратора,, вход которого через дифференцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, образованному резистором,усилители и иМпульеное устройство с подключенным к его выходу исполнительным электродвигателем с редукто ром, отличающийся тем, что с целью Повышения быстродействия регулирования частоты, он снабжен дополнительным мультивибратором, дополнительными дифференцирующими цепочками, пороговым элементом, дополнительным усилителем, транзисторным и тиристорным ключами и развязы вающими диодами, причем вход дополнительного мультивибратора подклюйн через первую дополнительную дйфферен © цирующую цепочку, дополнительный усилитель и развязывающие диоды к выходам усилителей, а выходом - через пороговый элемент к входу транзисторного ключа, включенного после35 довательно с импульсным устройством

Р которое выполнено в виде тиристорного моста, управляемого импульсными трансформаторами, причем управляющие электроды тиристоров моста соединены с вторичными обмотками импульсных

20 трансформаторов, первичные обмотки последних однимй выводами через тиристорный;ключ, вход которого через вторую дополнительную дифференцирующую цепочку подключен к выходу дополнительного мультивибратора, соединены с минусовой шиной питания, а другими - через третью и четвертую дополнительные дифференцирующие це- . почки и раэвязывающие.диоды с.соответствукицими выходами усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 237232, кл. Н 02 Р 9/04, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 605302, кл. H 02 P 9/04, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 525218, кл. Н 02 Р 9/04, 1974.

771843

Составитель К. Фотина

Редактор T. Лошкарева Техред Н.Маточка Корректор М. Коста, Заказ 6717/70 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4