Регулятор напряжения электромашинного генератора переменного тока

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 150679 (21) 2781288/24-07 (51)М. Кл,з

Н 02 P 9/30 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.1 2.81, Бюллетень @ 47

Дата опубликования описания 23. 12. 81 (53) УДК 621.316.722!

:621.313 322(088.8) (72) Авторы изобретения

Я.Ф.Архипенков, tO.B. Калинкина и В. В.Акиньшин (71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО

ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике,а именно к автоматическому регулированию напряжения генераторов переменного тока,и может быть использовано для регулирования напряжения самовозбуждающихся синхронных генераторов, работающих со стабильной час" тотой вращения в электромеханических источниках с приводом от двигателей внутреннего сгорания.

Известны регуляторы напряжения для электромашинных генераторов, переменного тока, содержащие измерительный орган напряжения в виде мостовой схемы со стабилитроном в одном из плеч, модулятор ширины импульсов, усилитель мощности на тиристорах (1) .

Недостатком работы регуляторов .с электромашинными генераторами переменного тока является то, что у генераторов с приводом от двигате" ля внутреннего сгорания (дизельного и бензинового) в процессе пуска и остановки возникают опасные для це-. пей возбуждения перегрузки по току, в несколько раз превышающие допустимые значения °

По правилам эксплуатации двигате" ля внутреннего сгорания при пуске не выводятся сразу на номинальную частоту вращения, а в течение некоторого времени (20-30 мин) работают на пониженной частоте вращения, Перед остановкой двигатель также должен поработать несколько минут на пониженной частоте вращения.

Таким образом, синхронные генераторы, работающие в .указанных электромеханических источниках со стабильной частотой вращения в рабочих режимах, при пуске и останове источника вращаются с частотой

s 2-3 раза меньшей номинальной.

При этом зок возбуждения генератора превышает в 2-3 раза номинальное значение, что при длительности пуска и останова в 20 — 30 мин может привести к выходу из строя элементов цепи возбуждения генератора и регулятора напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор напряжения для электромашииного генератора переменного тока, содержащий измерительный орган напряжения, выполненный в виде мостовой схемы.со стабилитроном в одном из плеч, модулятор ширины импульсов с формирователем пилообразно892642 го напряжения и усилитель мощности на тиристорах (21

Недостатком известного регулятора является также низкая надежность из-за перегрузки цепей возбуждения при пониженной частоте вращения на этапе пуска и останова.

Цель изобретения — повышение надежности регулятора.

Поставленная цель достигае;ся тем, что регулятор напряжения для электромашинного генератора напряжения переменного тока, содержащий измерительный орган напряжения, выполненный в виде мостовой схемы со стабилитроном в.одном из плеч, моду 15 лятор ширины импульсов с формирова-. телем пилообразного напряжения и усилитель мощности на тиристорах, снабжен частоточувствительным элементом в виде одновибратора, управ- Я ляемого от формирователя импульсов, с входом для подключения на напряжение генератора и последовательно соедиченными транзистором и стабилитроном с напряжением стабилизации в 2-3 раза меньшим, чем у стабилитрона измерительного .органа напряжения, причем выход одновибратора соединен с переходом змиттер-база транзистора, последовательно включенного со стабили"Ъоном, а последовательно соединенные транзистор и стабилитрон включены параллельно стабилитрону измерительного органа напряжения.

На фи . 1 представлена принципиальная схема регулятора напряжения для электромашинного генератора переменного тока; на фиг. 2 — эпюры управляющих импульсов одновибратора и импульсов на выходе одновибратора 4О при трех различных частотах вращения генератора.

Регулятор содержит частоточувствительный элемент в виде одновибратора 1, формирователь 2 импульсов для управления одновибратором, выходную цепь из последовательно соединенных транзистора 3 и стабилитрона 4, подключенных параллельно стабилитрону 5 измерительного органа напряжения, и стабилизированный ис-, точник 6 питания.

Формирователь импульсов для управления одновибратором (резисторы

7, 8 и 9, диоды 10 и 11, стабилитрон 12, конденсатор 13) преобразуют синусоидальное напряжение генератора в серию коротких импульсов, т. е. один импульс в начале каждого периода напряжения.. Эти импульсы поступают на вход одновибратора (тран- ф) зистцры. 14 и 15, -, диод 16, стабилитрон 17, конденсатор 18, резисторы

19, 20 21 и 22).

Схема одновибратора выполнена так,.что время .закрытого состояния д транзистора 15 постоянно и определяется величиной постоянной времени

RC-цепочки, состоящей из конденсатора 18 и резисторов 19 и 20. Поэтому на выходе одновибратора получаются импульсы, длительность которых определяется разностью между длительностью периода напряжения генератора и длительностью закрытого состояния транзистора 15.

Амплитуда импульсов одновибратора постоянна, так как она определяется стабилизированным источником 6 питания, состоящим из выпрямительного моста 23, стабилитрона 24, резистора 25 и конденсатора 26.

С выхода одновибратора 1 импульсы поступают на базу транзистора 3 через диоды 27 и 28 и резистор 29.

Конденсатор 30 служит для поддержания напряжения на базе транзистора 15 в промежутках между импульса-ми.

Регулятор напряжения содержит также модулятор 31 ширины импульсов и усилитель 32 мощности в цепи обмотки возбуждения.

Длительность закрытого состояния транзистора выбирается такой, чтобы она равнялась длительности периода напряжения генератора при частоте вращения, равной примерно 0,9 и ном.

При увеличении частоты вращения генератора длительность импульсов н выходе одновибратора уменьшается и при граничной частоте, равной примерно 0,9 и ном, она равна нулю.

Импульсы с одновибратора, поступая на базу транзистора 3 через диоды

27 и 28 и резистор 29, открывают его и заряжают конденсатор 30. Величина емкости конденсатора 30 выбирается такой, чтобы практически при любой скважности импульсов он не успевал разряжаться через резистор

29, диод 28 и переход база-коллектор транзистора 3 ° Диод 27 служит для предотвращения разряда конденсатора

30 через резистор 22.

Следовательно, к переходу баэаэмиттер транзистора 3 будет постоян но приложено напряжение и транзистор 3 будет находиться в открытом состоянии при любой скважности импульсов одновибратора. При этом носледовательно соединенный с транзистором 3 стабилитрон 4 будет опреде-. лять величину регулируемого напряжения генератора.

Как только частота вращения достигнет граничного значения, импульсы на выходе одновибратора исчезнут и транзистор 3 закроется (фиг. 2).

В этом случае величина регулируемого напряжения генератора будет опре-. деляться стабилитроном 5 измерительного органа напряжения.

892642

Трансформатор 33 служит для развязки цепей питания одновибратора и управления им.

Регулятор напряжения, позволяющий путем уменьшения напряжения ограничивать ток возбуждения при пониженных частотах вращения, обеспечивает повышение. надежности работы и генератора и регулятора напряжения, а в конечном итоге и всей системы электроснабжения.

Формула изобретения

Регулятор напряжения для электромашинного генератора переменного тока, содержащий измерительный орган напряжения, выполненный в виде мостовой схемы со стабилитроном в одном из плеч, модулятор ширины импульсов с формирователем пилообразного напряжения и усилитель мощности на тиристорах, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен частоточувствительным элементом в виде одновибратора,управляемого от формирователя импульсов, с входом для подключения на напряже .ние генератора и последовательно соединенными транзистором и стабилитроном с напряжением стабилизации в 23 раза меньшим, чем у стабилитрона измерительного оргайа напряжения, <О причем выход одновибратора соединен с переходом эмиттер-база транзистора, последовательно включенного со стабилитроном, а последовательно соединенные транзистор и стабилитрон вклю= чены параллельно стабилитрону изме > рительного органа напряжения..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бунаков В.Л. и Гаспаров Р;Г.

Полупроводниковые регуляторы напря"

20 жения и частоты электрических машин. Энергия, 1966, с . 4 - 14.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 636767, кл. Н 02 P 9/30, 1976.