Устройство для настройки и испытания угольных регуляторов напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02P9/22 

сл

С

Сущность изобретения: модель синхронного генератора выполнена на полупроводниковых элементах по оригинальной схеме соединения их между собой. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для испытания и настройки угольных регуляторов напряжения, а также может быть использовано в схемах для испытания регуляторов напряжения других типов.

Цель изобретения - повышение надежности настраиваемых угольных регуляторов напряжения.

На чертеже приведен пример конкретного выполнения устройства.

Устройство для настройки и испытания угольных регуляторов напряжения содержит регулируемый источник питания 1 к выходным полюсам 2 и 3 которого подключен клеммник 4 для подключения обмотки управления 5 и клеммник 6 для подключения угольного столба угольного регулятора напряжения 7, эквивалент обмотки возбуждения 8 на индуктивности 9 и резисторе 10,

управляемый источник тока 11, содержащий шунт 12, подключенный параллельно его управляющему входу, источник тока на операционном усилителе 13 резисторах 14-17 и транзисторе 18, подключенный к. полюсам независимого источника питания 19, минус которого подключен к минусу регулируемого источника питания. Напряжение на резисторе 20 повторяет напряжение на резисторе 17 посредством операционного усилителя 21 и транзистора 22, коллектор которого является клеммой Выход управляемого источника тока. Между выходом и минусом управляемого источника тока подключено нелинейное сопротивление 23, выполненное на резисторах 24 и 25 и стабилизаторах 26 и 27, потенциометр установки оборотов 28, потенциал подвижного контакта которого с помощью транзистора ,23 и операционного усилителя 30 повторя00Сл)

о

4 О

OJ

ется на резисторном делителе 31, резистор 32 которого имитирует сопротивление обмотки якоря, а резистор 33 нагрузкуфеаль- ного генератора. Параллельно резистору 33 подключен управляющий вход регулируемого источника питания 1.

Устройство для настройки и испытания угольных регуляторов напряжения представляет собой четырехполюсник, аналогичный реальному вращающемуся генератору, содержащему обмотку якоря и обмотку возбуждения, минусовые клеммы которых заземлены. При этом напряжение на возбуждение подается между клеммой подключения угольного столба 7 с эквивалентом обмотки возбуждения 8 и Землей. Напряжение с обмотки якоря снимается с клемм 2 и 3 регулируемого источника питания. Поэтому испытание, настройка и работа угольного регулятора происходит так же, как и в схеме с реальным генератором.

Покажем, что нагрузочные характеристики заявленного устройства близки к реальному генератору.

Зависимость напряжения на выходе реального генератора описывается выражением

и п

Пмакс

Ф ( оозб) Пя нагр -

v возб)р

максг Н

п ф О возб.) RH

Пмзкс ( RH Ь RH }

(D

где п - обороты генератора, об/мин;

Пмакс - максимальные обороты, об/мин;

RB,RH - соответственно нрминалы резисторов якоря и нагрузки, Ом;

нагр. - ток нагрузки, А;

Ф(Гвозб.) - зависимость ЭДС машины при максимальных оборотах оттока возбуждения, скорректированного реакцией якоря, В.

Ток возбуждения, откорректированный реакцией якоря, вычисляется по формуле

1возб 1 возб У

чг

,R«

1возб.

I возб С

if

и

RH

(2)

где у , возб: -функция, учитывающая RHj

изменение фактического тока возбуждения от реакции якоря, А;

С const

возб. - фактический ток через обмотку возбуждения, А.

В заявленном устройстве между напряжением на выходе и входе существует зависимость

IW KU + lJo«KU,

(3)

где 1)вых. - выходное напряжение регулируемого источника питания I, В:

U - напряжение на входе регулируемого источника питания, В;

UQ-остаточное напряжение (0,5- 1 В), В.

Считая, что U Квых.(4)

и учитывая, что ток через эквивалент обмотки возбуждения

1возб.э - 1воаб.

(5)

найдем зависимость U от тока возбуждения 1возб., при котором заявленное устройство тождественно реальному генератору.

Ток генератора тока 11 вычисляется по формуле -.

25

г - К,возб..

(6)

где Ki const.

Подставляя (3) в (2), умножаем обе части (2) на Ki, и учитывая (4), получаем

1возб. Ki - возб. KI - С учитывая (6), получаем г -IU.,

I г - Ir о: г

Кн

Ki К U RH

U

(7)

RH

(8)

с KI к

где 1Г - ток генератора тока J1, скорректированный реакцией якоря;

RH - номинал резистора 33 (R H

- RH -),0м.

С Ki -К Полагая, что

Р я

С Ki К

(9)

уравнение (1) с учетом (3),-(8) и (9) обретает

вид

U П Ф (ГВоз6. ) RH

Пмакс К ( RH + R$ )

55

п Oj ( IV ) RV

Пмакс ( R н Н- R я )

(Ю)

где Ф (i- r) - зависимость, с точностью до масштаба, повторяющая зависимость

ФОвозб.), В.

С помощью резисторов 28, 24 и 25 и стабилитронов 26 и 27 строится трехлинейная аппроксимация Ф (IV), являющаяся вольтамперной характеристикой нелинейного сопротивления 23.

Таким образом статическая модель генератора описывается уравнениями:

U

п Ф (IV ) Я н

ПмаКс(Я н +R q )

и

RV

Ir - К возб.,

Генератор тока 11 создает требуемый масштаб тока, при котором могут работать малоточные и относительно высоковольтные стабилитроны 26 и 27 (до 10В).

С помощью потенциометра 28 производится умножение напряжения Ф(ГГ) на

---, это напряжение, снятое с движка

Нмакс

потенциометра с помощью эмиттерного повторителя, выполненного на операционном усилителе 30 и транзисторе 29, повторяется на резисторном делителе 31, который умноR Hжает его на коэффициент , р- . Снятое

г н

сточки подключения плеч делителя это напряжение U поступает на управляющий вход источник питания 1, который преобразует это напряжение в Иных U .

Одновременно формируется размагничивающийся ток реакции якоря

разм

U

RV

(14),

который через коллектор транзистора 29 со знаком минус поступает на токовый вход нелинейного резистора 23, реализуя таким образом уравнение (12). Следовательно в пределах допущений, приведенных в уравнении (2), можно считать, что во всем диапазоне оборотов генератора нагрузочные характеристики реального генератора и заявленного устройства совпадает

В заявленном устройстве, как и в схеме с генератором, напряжение на выходе регулируемого источника питания 1 однозначно определяется током, проходящим через эквивалент обмотки возбуждения, в основ

ном определяющей динамические характеристики заявленного устройства. На холо- . CTQ.M ходу, в режиме проверки устойчивости динамические характеристики заявленного 5 устройства и реального генератора совпа- дают.

Формула изобретения Устройство для настройки и испытания угольных регуляторов напряжения, содер10 жащее регулируемый источник питания с плюсовым и минусовым выводами, плюсовой вывод соединен с одним из выводов для подключения обмотки управления угольного регулятора напряжения и первым вьшо15 дом для подключения угольного столба регулятора напряжения, второй вывод для подключения которого соединен с первым выводом эквивалента обмотки возбуждения, а минусовой вывод соединен с другим

20 выводом для подключения обмотки управления угольного регулятора напряжения, о т- личающееся тем, что, с целью повышения надежности настраиваемых угольных регуляторов напряжения, дополнительно

25 введены управляемый источник тока, нелинейное сопротивление, выполненное в виде п параллельно соединенных цепей, каждая . из которых состоит из последовательно включенных стабилитрона и резистора, опе30 рационный усилитель, транзистор, регулируемый и нерегулируемый резистивные делители, при этом второй вывод эквивалента обмотки возбуждения соединен с минусовым выводом регулируемого источника

35 питания через входную цепь управления источника тока, к выходу которого подключены параллельно соединенные между собой нелинейное сопротивление и регулируемый резистивный делитель, средний вывод кото40 рого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к одному из крайних выводов второго резистивного делителя и эмиттеру транзистора, база которого сое45 динена с выходом операционного усилителя, коллектор - с выходом управляемого источника тока, вход управления регулируемого источника литания подключен к среднему выводу второго резистивного

50 делителя, другой крайний вывод которого соединен с минусовым выводом этого же источника питания.