Измерительный орган напряжения Советский патент 1990 года по МПК H02P9/30 G01R19/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в любых регулирующих устройствах, выходной параметр котор.ых подается на вход мостового измерительного органа, в частности в регуляторах тока возбуждения генераторов автономных объектов.

Цель изобретения-упрощение устройства.

На чертеже, представлена схема измерительного органа напряжения, включенного в состав регулятора тока возбуждения генератора автономной энергосистемы.

Энергосистема содержит аккумуляторную батарею 1, электромагнитный гене- ратор 2 постоянного напряжения с якорной обмоткой 3 .и обмоткой 4 возбуждения.

диод 5.и регулятор 6 возбуждения. К аккумуляторной батарее 1 и к генератору 2 подключена нагрузка например вспомогательные электродвигатели, освещение, реле, контакторы и т.п. (не показаны).

Регулятор 6 состоит из и myльcнoгo (широтного, частотного) преобразователя 7, аналогового преобразователя 8, усилителя 9 транзисторах 10 и 11 к резисторе 12, и измерительного органа 13 напряжения.

Измерительный орган 13 содержит .,. клеммы 14 для подключения к якорной обмотке 3 генератора 2, клеммы 15 для подключения к усилителю 9, резисторы . 16-18 н 19.1-19.3, разделителыше диоды 20,1-20.3, динисторы 21.1-21.3,

(

СП

ГС

с1габилитроны 22И-22.3 и световые индикаторы 23,1-23.3.

Резисторы 16 и 17 образуют линейный Д1елитель напряжения, а резисторы 19.119оЗ и стабилитроны 22.1-22.3 -нелиней- ные делители.

Напряжение включения динисторов 21 1-21.3 больше напряжеш-ш стабили шции стабилитронов 22,,3 но не февышает напряжения якорной обмотки 3| генератора 2. Стабилитроны 22.1- 2,3 являются однотипным и имеют при йерно одинаковое напряжение стабилиза-- tJHH. В каждую из цепей 22..3 мо Bfer быть включен не один стабилитрон 4ак показано на чертежеj а несколько Соединенных последовательно стабили- ifpOHOBt Световыми индикаторами 23.1- ЙЗ.З могут быть не только светодиоды, ijo и неоновые лампы тиратроны с холоДным катодом.

: Измернтельньш орган 13 имеет три Ъдинаковых дублирующих цепи: резисто-- ры 19.1, 19.2 и 19.3, разделительные Йиоды 20.1, 20.29 и 20,3, выполненные йа динисторах ключи 21,1, и 21.3 Стабилитроны 22.1, 22Л и. 22,3, све- toBHB индика.торы 23.1 ,, 23.2 и 23.3. Количество таких цепей кожет быть лю но не менее двух, так как при одной такой цеди не обеспечивается Дублирование стабилитронов .

Якорная обмотка 3 генератора 2 по отношению к измерительному о1згану 13 является источником контролируемого им напряжения. Клеммы 15 измеритель-- ного органа 13 могут быть соединены с усилителем 9 но и при другой структуре не только с другим функциональ- ным блоком4 например,, с модулятором ширины импульсов.

Устройство работает следующим об- разоМо

При неработающем генераторе 2 бата рея 1 питает нагрузку техшовоза. Диод 5 в этом релшме препятствует разряду батареи 1. на якорную обмотку 3 гене - ратора 2о

При работающем генераторе 2 его якорная обмотка 3 заряжает батарею 1 и питает нагрузку тепловоза. Якорь генератора 2 приводится: во вращения валом дизеля. Частота вращения вала дизеля зависит от режима его.работы и меняется в широких пределах и соответственно в таких лее пределах изменяется частота якоря га-нератора 2 о Регулятор 6 изменяет ток в обмотке 4 возбуждения генератора 2 таким образом, чтобы напряжение его якорной обмотки 3 имело стабильную величину при изменениях частоты вращения вала дизеля и при колебаниях тока нагрузки генератора 2.

В процессе стабилизации напряжения регулятор 6 выполняет следующие функции.

В измерительном органе 13 между его клеммами 15 формируется напряжение рассогласования путем сравнения напряжения резистора 17, которое пропорционально стабилизируемому напряжению якорной обмотки 3, с эталонным напряжением, которое определяет требуемый уровень стабилизации Эталонным напя- жением является напряжение стабилизации одного из стабилитронов 22.3, который имеет больщую:величину этого напряжения. Чем больше (меньше) фактическое напряжение якорной обмотки 3 отличается от требуемого значения, тем больше (меньше) ток э шттep- но-базовых переходов транзисторов 10 и 11 и меньше (больше) сопротивление транзистора 10 и дольше (меньше) напряжение резистора 12 Следовательно это напряжение увеличивается транзисторами 10 и 11 усилителя 9 напряжением рассогласования и поступает в аналоговый преобразователь 8.

Аналоговый преобразователь 8 преобразует напряжение резистора 12, изменяющееся пропорционально напряжению рассогласования, во временной интервал, который поступает в импульсный преобразователь 7„ Если этот преобразователь выполнен на тиристорах, то временной интервал представляет собой время, на которое сдвинуты между собой две периодических последовательности импульсов напряжения Импульсы одной последовательности включают тиристор импульсного преобразователя 7,, После этого напряжения батареи 1 или якорно обмотки 3 периодически прикладывается к обмотке 4 возбуждения Импульсы второй последовательности выключают этот тиристор, после чего напряжение с обмотки 4 возбуждения периодически снимается. Изменение длительности временного интервала, сформированного аналоговым преобразователем 8, позволяет осуществить широтно-импульсное управление импульсным преобразователе

160352

7, которое обеспечивает плавное регу лирование среднего значения напряжения и тока.обмотки 4 возбуждения, необходимое для стабилизации напряжения якорной обмотки 3 о При уменьшении (увеличении) частоты вращения якоря генератора 2 пропорционально ей изменяется напряжение рассогласования и растут (убывают) длительность вре- JQ менного интервала и средние значейия тока, напряжения обмотки 4 возбуждения. Таким образом обеспечивается с определенной точностью стабилизации напряжения якорной обмотки 3 генера- tS тора 2.

В процессе формирования напряжения рассогласования протекают токи по резисторам 19Л-19.3 и стабилитронам 22.1-22.3s которые имеют близкие, но 20 п не равные напряжения стабилизации„ / Значения этих напряжений меньше нап ряжений включения динисторов 21.1°- 21.3 о В их цепях ток не протекает и индикаторы 23.1-23,3 не светятся. 25 Формирование напряжения рассогласова- ния осуществляется путем сравнения напряжения резистора 17 с напряжением резистора 18, которое равно большему напряжению стабилизащ-ги и является 30 эталонным напряжением Например, если у стабилитрона 21.1 напряжение стабилизации большеS чег:- у стабилитронов 21 о 2 и 21,3, то этик напряжением раз6

делительные диоды

и не проводят ток. Через разделитель ный диод 20с 1 это напря.;а:ние прикладывается к резистору 18

Если в цепи стабилитрона, обеспечи вающего получение э -алонного напряжения произошло коготкое 5ь 1ыкание или понижение напояж.энкя стабилизации, то в работу встулгет следую)дий стабилитрон с напряжением стаблли зации, большим напряжеШ Ш пр-./рк: -.-справных стабилитронов . ьтомз цепи поврежденного стабилитрона ток несколько возрастает, но ограничивается на допустимом для цепей (провода, разъемы и т,По) измерительного органа тровне при помоЕщ резистора, через который повразнсценный стабилитрон подключен к 14 измерительного органа 13i Например,-при повре кденик стабилитро-. на 22,1 функции ограничителя тока вьшолняет резистор 19о1.

При таких поврейэденияк динисторы .3 не менягот своего состояния и их цепь продоижав Г бьи ь разомкнутой.

Наиря.жение стабили иступившего в работу ряжения работающего с повреждения- Б этом с кекня сопротивления ре производят подстройку органа 13, которая об уровень стаби ния якорной обмотки 3

При обрыве в цепи обеспечивающего получ напряжения, напряжени растет о и достигает н ния динистора, шунтир кый стабилитрон о Дини шунтирует поврежденнь jj цепи динистора прот чина которого огранич лением резистора, чер pe:i цeнньtf стабилитрон имам 14 измерительног зтом находящ1-5йся в це динистора индикатор и дает информацию о том поврежден и какой хара ре; :;:ение,. Например, п С :гйо11гштрона 22 о 1 вклю : 1 . i S начинает светит 23„;о Резистор 19., 1 ог Е цепи включившегося д

Дпянстор, включаи)Щ1 ва цепи стабилитрона5 повреждехше,, которое с

20.3. заперты коротким замыканием в

бшпггроыа, 1о1 режде1шя тон последозностн, кот тс при коротком замыка тронов и сшюана вьш1ео

40 УСТРОЙСТВО при мены дублируюпгих элементов такую ке надежностьэ к измерительный орган с Ч надежность - которзл-э тр 45читЬ;Т.ег чем больше п пей имеет измерительны .6of::: i ™ згафект дает при .тения л

50 Ф о р г. у л а

изоб

Измерительный орган держащий параллельно с - линейный делитель напр 55. щий из двух поепедоват ных резисторов5 и не м нейных делителей напря из которых вьпюлнен в телт-но соединенных рез

6

п

Наиря.жение стабилизаш и меньше иступившего в работу стабилитрона напряжения работающего стабилитрона до повреждения- Б этом случае путем кекня сопротивления резисторов 16 и 17 производят подстройку измерительного органа 13, которая обеспечивает уровень стабилизации напряжения якорной обмотки 3 генератора 2,

При обрыве в цепи стабилитрона, обеспечивающего получение эталонного напряжения, напряжение этой цепи растет о и достигает напряжения включения динистора, шунтирующего поврежден кый стабилитрон о Динистор включается, шунтирует поврежденньш стабилитрон. jj цепи динистора протекает .ток, величина которого ограничивается сопротивлением резистора, через которьш пов- pe:i цeнньtf стабилитрон подключен к кле- имам 14 измерительного органа 13. При зтом находящ1-5йся в цепи включенного динистора индикатор излучает свет и дает информацию о том, какой элемент поврежден и какой характер имеет пов- ре; :;:ение,. Например, при обрыве цепи С :гйо11гштрона 22 о 1 включается дикистор : 1 . i S начинает светиться индикатор 23„;о Резистор 19., 1 ограни жвает ток Е цепи включившегося динистора 2: Л

Дпянстор, включаи)Щ11йся после обрыва цепи стабилитрона5 и гтирует его повреждехше,, которое сопровохздается

коротким замыканием в

коротким замыканием в

цепи этого ста

бшпггроыа, 1о1 режде1шя ликвидируют в тон последозностн, которая имеет мес тс при коротком замыкании цепи стабилтронов и сшюана вьш1ео

40 УСТРОЙСТВО при меныпем количестве дублируюпгих элементов обеспечивает такую ке надежностьэ как и известньш измерительный орган с Чем больше на- надежность - которзл-э требуется обеспе- 45читЬ;Т.ег чем больше параллельных цепей имеет измерительны орган, тем .6of::: i ™ згафект дает применение изобре- .тения л

50 Ф о р г. у л а

изобретен и я

Измерительный орган напряжения, содержащий параллельно соединенные один - линейный делитель напряжения, состоя- 55. щий из двух поепедовательно соединенных резисторов5 и не менее двух нелинейных делителей напряжения, каждый из которых вьпюлнен в тще последова- телт-но соединенных резистора и стаби.датрона, а также общий резистор и да- оды, количество которых равно количеству нелинейных делителей напряжения, при этом средние вьшоды нелинейных , делителей напряжения подключены через . соответствующие диоды к одному из выводов для подключения датчика измеряемого параметра, подсоединенного через Ьбщий резистор к крайним вьшодам не- Q линейных делителей напряжения со стороны стабилитронов, а другой вью од для подключения датчика измеряемого параметра соединен со средним вьшодом линейного делителя напряжения, причем параллельно каждому стабилитрону подключен пороговый элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения, пороговые элементы выполнены в виде динисторов, аноды которых соединены с катодами соответствующего стабилитрона..

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании устройств автоматического регулирования преимущественно в регуляторах тока возбуждения электрических машин, но может применяться и в других устройствах, например в стабилизаторах напряжения. Цель изобретения - упрощение устройства. В мостовом измерительном органе с линейным и нелинейным делителями напряжения параллельно каждому нелинейному элементу (стабилитрону) каждого плеча подключается динистор. Такое соединение приводит к тому, что при любом виде отказа стабилитрона реакция измерительного органа одинакова и эквивалентна короткому замыканию стабилитрона, что упрощает построение схем дублирования для повышения надежности. 1 ил.