ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА СТАРТЕРА-ГЕНЕРАТОРА Российский патент 2005 года по МПК H02P9/14 H02P9/16 

Изобретение относится к технике управления и регулирования электрических агрегатов и может быть использовано в авиационной промышленности для стабилизации тока и напряжения стартера-генератора, а также в различных отраслях народного хозяйства, где необходимо независимо изменять электрическое сопротивление пропорционально питающему напряжению и току.

Известное устройство - угольный регулятор напряжения - содержит электромагнит, механическую пружину, угольный столб, который под действием пружины и сердечника электромагнита сжимается и разжимается, изменяя свое электрическое сопротивление. (См. "Система электроснабжения воздушных судов" И.М.Синдеев, А.А.Савелов. Издательство "Транспорт" 1990 г. стр.62-63. Учебник. Высшее образование).

Недостатком данного устройства является недостаточная точность, большие габариты, сложность настройки и неудобство эксплуатации. При длительном использовании угольных регуляторов угольные шайбы "спекаются" и требуют замены на новые Задачей данного изобретения является увеличение срока службы регулятора сопротивления (напряжения и тока) на борту летательного аппарата, улучшения условий эксплуатации и увеличения точности регулирования напряжения и тока стартера-генератора.

Решение указанной задачи достигается использованием в качестве регулирующего элемента тензорезисторного сопротивления или тензодатчика, реагирующего на механические деформации мембраны, на которую воздействует якорь электромагнита. Принцип действия проволочных или фольгированных тензодатчиков или тензорезисторов заключается в том, что когда металлическая деталь подвергается напряжению, она изменяет свою длину и сечение, это сопровождается изменением сопротивления в соответствии с выражением

R=ρ(l/a),

где ρ - удельное сопротивление материала;

l - длина проводника;

а - сечение проводника.

Чувствительность тензодатчика измеряется как отношение изменения сопротивления к изменению длины. Оно называется коэффициентом тензочувствительности (К) и определяется по формуле:

К=(ΔR/R)/(Δl/l)

Сплавы, используемые для тензодатчиков, имеют коэффициент К=2...5.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства регулирования тока и напряжения стартера-генератора.

Тензорезисторный регулятор содержит тензодатчик (11), мембрану (12), пружину (13), закрепленную в корпусе (10), обмотку электромагнита (16), сердечник электромагнита (15), якорь электромагнита (14), усилитель (8) и (9), нагрузку (3) (обмотку возбуждения) генератора постоянного тока (1) (обмотку якоря) с балластным сопротивлением управляющего устройства режимами работы (7), переключающего коммутирующие устройства (4),(5) и (6). Работу устройства рассмотрим в качестве стабилизатора напряжения. При изменении напряжения, вырабатываемого генератором постоянного тока (1), происходит изменение тока, протекающего по обмотке (16) сердечника электромагнита (15). Управляющее устройство режимами работы (7) переключает коммутирующие устройства (4), (5) и (6) в левое положение контактов. В случае увеличения тока в обмотке (16) якорь (14) будет сильнее притягиваться к сердечнику (15), деформируя мембрану (12), на которой приклеен тензодатчик (11), сжимая пружину(13). При деформации сопротивление тензодатчика увеличивается. Тензодатчик соединен со схемой усилителя (8), реализованной на полупроводниковых транзисторах. Усилитель (8) пропорционально изменению сопротивлению тензодатчика уменьшит ток нагрузки стартера-генератора (1). В качестве нагрузки используется обмотка возбуждения (3) генератора постоянного тока. Ток обмотки возбуждения (3) уменьшится, а это приведет, в свою очередь, к уменьшению вырабатываемого генератором напряжения и уменьшению тока обмотки (16) электромагнита (15). Данное устройство позволяет значительно уменьшить габариты регулятора напряжения, увеличить точность регулирования, надежность и удобство эксплуатации.

При работе устройства в качестве регулятора тока стартера управляющее устройство режимами работы (7) переключает коммутирующие устройства (4), (5) и (6) в правое положение контактов, как показано на чертеже. При подключении электропитания ток потечет по генератору (его обмотке якоря) (1), балластному сопротивлению (2) и параллельно по схеме усилителя (9), реализованной на полупроводниковых транзисторах, имеющего отличающиеся параметры от усилителя (8) и обмотку возбуждения. В данном случае стартер-генератор работает в стартерном или двигательном режиме.

При пуске стартера в якорной цепи (1) возникают большие токи и на балластном сопротивлении (2) увеличивается падение напряжения. По обмотке (16) электромагнита (15) начнет протекать ток. В случае увеличения тока в обмотке (16) якорь (14) будет сильнее притягиваться к сердечнику (15), деформируя мембрану (12), на которой приклеен тензодатчик (11), сжимая пружину (13). При деформации сопротивление тензодатчика увеличивается. Тензодатчик соединен со схемой усилителя (9), реализованной на полупроводниковых транзисторах. Усилитель (9) пропорционально изменению сопротивлению тензодатчика уменьшит ток нагрузки стартера (1). В качестве нагрузки используется обмотка возбуждения (3) постоянного тока. Ток обмотки возбуждения (3) изменится, а это приведет, в свою очередь, к изменению магнитного потока и уменьшению тока стартера.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам управления и регулирования электрических агрегатов, и может быть использовано в авиационной промышленности для стабилизации тока и напряжения стартера-генератора, а также в различных отраслях народного хозяйства, где необходимо независимо изменять электрическое сопротивление пропорционально питающему напряжению и току. Сущность изобретения состоит в следующем. Тензорезисторный регулятор напряжения и тока стартера-генератора содержит тензодатчик (11), мембрану (12), пружину (13), закрепленную в корпусе (10), обмотку электромагнита (16), сердечник электромагнита (15), якорь электромагнита (14), усилители (8) и (9), управляющее устройство (7) режимами работы тензорезисторного регулятора, а также коммутирующие устройства (4), (5) и (6). Согласно изобретению, в качестве регулирующего устройства использована упомянутая мембрана (12), деформируемая при изменении тока электромагнита (16) и подающая электрический сигнал в виде изменения сопротивления с тензодатчика на усилители регулируемых напряжений и тока посредством воздействия соответственно на обмотку возбуждения и на балластное сопротивление в цепи якоря стартер-генератора постоянного тока. При этом управляющее устройство режимами работы тензорезисторного регулятора в качестве регулятора тока или в качестве стабилизатора напряжения генератора выполнено в виде переключающего коммутирующего устройства. Технический результат - увеличение срока службы, улучшение условий эксплуатации и увеличение точности регулирования напряжения и тока стартера-генератора. 1 ил.

Тензорезисторный регулятор напряжения и тока стартера-генератора, содержащий обмотку электромагнита, сердечник электромагнита и пружину, отличающийся тем, что снабжен тензодатчиком с закрепленным в корпусе тензорезистором, в качестве регулирующего элемента тензодатчика использована мембрана, деформируемая при изменении тока электромагнита и подающая электрический сигнал в виде изменения сопротивления с тензодатчика на усилители регулируемых напряжения и тока посредством воздействия, соответственно, на обмотку возбуждения и на балластное сопротивление в цепи якоря стартера-генератора постоянного тока, при этом управляющее устройство режимами работы тензорезисторного регулятора в качестве регулятора тока стартера или в качестве стабилизатора напряжения генератора выполнено в виде переключающего коммутирующего устройства.