Устройство управления комбинированным индукторным генератором Российский патент 2022 года по МПК H02P9/30 H02K29/00 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам, работающим в комплекте с индукторными генераторами комбинированного возбуждения с постоянными магнитами, расположенными на роторе (для снижения массогабаритных показателей и повышения коэффициента полезного действия (КПД) генераторной установки, представляющей собой индукторный генератор комбинированного возбуждения с постоянными магнитами и регулятор напряжения, располагающиеся в едином корпусе) и предназначенными для автоматического поддержания постоянства напряжения на выходных клеммах системы автономного электроснабжения или в бортовой сети автономных объектов.

Известен генератор Г3000.00.2 [1, с. 72], применяющийся в системах электроснабжения автономных объектов, работающий в тяжелых условиях эксплуатации (специальная техника) и представляющий собой бесконтактную семифазную электрическую машину индукторного типа с комбинированным возбуждением от обмотки возбуждения и от постоянных магнитов с высокими энергетическими показателями, с встроенным выпрямительным блоком и регулятором напряжения. В известном устройстве имеется вторая обмотка, расположенная на катушке совместно с обмоткой возбуждения, которая постоянно потребляет напряжение генератора для подавления магнитного потока, создаваемого постоянными магнитами, при увеличении частоты вращения генератора или снижении нагрузки потребителей электроэнергии, что приводит к увеличению массогабаритных показатели, снижению КПД и надежности генераторной установки.

Наиболее близким по технической сущности является полупроводниковый регулятор напряжения для электрического генератора, предназначенный для стабилизации и регулирования напряжения электрических генераторов, преимущественно для генераторных установок автономных систем электроснабжения [2]. Однако регулятор напряжения не обеспечивает требуемой глубины регулирования из-за отсутствия возможности реверсирования тока в обмотке возбуждения, поскольку выходной каскад регулятора напряжения содержит силовой транзистор, соединенный последовательно с обмоткой возбуждения, который либо включает обмотку напряжения на плюс генераторной установки, либо отключает ее, а это не дает возможности применения постоянных магнитов с высокими энергетическими показателями, что в свою очередь не позволяет снизить массогабаритные показатели и повысить КПД генераторной установки.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства управления комбинированным индукторным генератором, обеспечивающим снижение массогабаритных показателей, повышение КПД и упрощение существующей схемы путем исключения второй обмотки индуктора и управления одной обмоткой, изменяя направление протекания тока.

Требуемый технический результат достигается тем, что устройство содержит выходной каскад, состоящий из силового транзистора, соединенного последовательно с обмоткой возбуждения, при этом в выходной каскад введены три дополнительных транзистора, образующих две пары параллельно соединенных элементов, а транзисторы первой и второй пар соединены последовательно, в первой паре коллектор первого транзистора подключен к коллектору второго транзистора, во второй паре коллектор третьего транзистора подключен к коллектору четвертого транзистора, параллельно каждому транзистору подключены четыре диода для защиты от коммутационных перенапряжений, возникающих в обмотке возбуждения генератора, подключенной между двух пар параллельно соединенных транзисторов.

На графическом материале (фиг. 1) представлена блок-схема устройства управления комбинированным индукторным генератором. Напряжение сети поступает на вводное устройство (1), где его параметры согласуются с устройством контроля напряжения (2). Если напряжение сети соответствует норме, дополнительные обмотки возбуждения не подключаются, устройство контроля напряжения (2) выдает сигнал «напряжение норма» на блок (5), предназначенный для индикации режима работы.

Если напряжение сети ниже нормы, устройство контроля напряжения (2) выдает управляющий сигнал на согласующие устройства прямого направления тока (3) и через управляющее устройство (6) подключает напряжение в прямом направлении на обмотку возбуждения (7). Устройство контроля напряжения (2) выдает сигнал о подаче напряжения в обмотку возбуждения в прямом направлении на блок индикации.

Если напряжение сети выше нормы, устройство контроля напряжения (2) выдает управляющий сигнал на согласующие устройства обратного направления тока (4) и через управляющее устройство (8) подключает напряжение в обратном направлении на обмотку возбуждения (7). Устройство контроля напряжения (2) выдает сигнал о подаче напряжения в обмотку возбуждения в обратном направлении на блок индикации.

Таким образом, техническая реализация управления комбинированным индукторным генератором может быть преобразована в устройство, функционирующее как в системе автономного электроснабжения, так и в системе электроснабжения автономного объекта с генератором комбинированного возбуждения.

Принципиальная схема устройства управления комбинированным индукторным генератором представленная на графическом материале (фиг. 2) работает следующим образом:

Если напряжение сети в пределах нормы транзисторы VT1, VT2 закрыты, ток через катушку возбуждения не протекает.

При снижении напряжения сети поступает управляющий сигнал на транзистор VT1, он открывается и подает напряжение на открытие транзисторов VT2 и VT5. Ток в этом случае протекает по цепи (+12В), VT2, L1, VT5, (- 12В).

При увеличении напряжения сети поступает управляющий сигнал на транзистор VT6, он открывается и подает напряжение на открытие транзисторов VT4 и VT3. Ток в этом случае протекает по цепи (+12В), VT4, L1, VT5, (- 12В). Диоды VD1-4 предназначены для защиты р-n переходов силовых транзисторов от токов самоиндукции при коммутации катушки возбуждения.

Источники информации

1. Туревский И.С. Электрооборудование автомобилей / Учебник для студентов технических вузов. - М.: Изд. «ФОРУМ» - ИНФРА-М, 2018. - С. 368.

2. RU 2181228, 2002.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам, работающим в комплекте с индукторными генераторами комбинированного возбуждения с постоянными магнитами, расположенными на роторе. Техническим результатом заявленного изобретения является снижение массогабаритных показателей, повышение КПД и упрощение существующей схемы путем исключения второй обмотки индуктора и управления одной обмоткой, изменяя направление протекания тока. Технический результат достигается за счет устройства управления генераторной установкой, который представляет собой индукторный генератор комбинированного возбуждения с постоянными магнитами и регулятором напряжения, располагающиеся в едином корпусе. Устройство управления комбинированным индукторным генератором содержит выходной каскад, состоящий из силового транзистора, соединенного последовательно с обмоткой возбуждения. В выходной каскад введены три дополнительных транзистора. Транзисторы образуют две пары параллельно соединенных элементов. Транзисторы первой и второй пар соединены последовательно. В первой паре коллектор первого транзистора подключен к коллектору второго транзистора. Во второй паре коллектор третьего транзистора подключен к коллектору четвертого транзистора. Параллельно каждому транзистору подключены четыре диода для защиты от коммутационных перенапряжений ЭДС самоиндукции при включении и отключении обмотки возбуждения от источника. Такая схема выходного каскада и подключение обмотки возбуждения генератора обеспечивает одновременную работу только двух транзисторов первого и четвертого, либо второго и третьего, тем самым реверсируя ток в обмотке возбуждения генератора. 2 ил.

Устройство управления комбинированным индукторным генератором, содержащее выходной каскад, состоящий из силового транзистора, соединенного последовательно с обмоткой возбуждения, отличающееся тем, что в выходной каскад введены три дополнительных транзистора, образующих две пары параллельно соединенных элементов, при этом транзисторы первой и второй пар соединены последовательно, в первой паре коллектор первого транзистора подключен к коллектору второго транзистора, во второй паре коллектор третьего транзистора подключен к коллектору четвертого транзистора, параллельно каждому транзистору подключены четыре диода для защиты от коммутационных перенапряжений ЭДС самоиндукции при включении и отключении обмотки возбуждения от источника, при этом пятый транзистор управляет первым и четвертым транзисторами и коллектором подключен к базе первого транзистора, а эмиттером подключен к базе четвертого транзистора, шестой транзистор управляет вторым и третьем транзисторами и коллектором подключен к базе второго транзистора, а эмиттером подключен к базе третьего транзистора.