Вибрационный регулятор напряжения Советский патент 1976 года по МПК H02P9/30 

(54) ВИБРАЦИОННЫЙ ь ЕГУЛЯТОР ПАГ1РЯ КЕ1П-Ш

1 Изобретение относится к );ке автоматического регулирования и может быть ;использовано для регупировашгя напряже г;ш ;генераторов постоянного тока при щениях скорости вращения якорл к разгсиа ной по характеру я аеллт не гтагр.узка: а Пределах соответствуюишх ц;аг;асоков рвл-;|пироваш1я током возбуз-кдешггь

Известны вибрационные регуляторы капряженш для генераторов постоякноно тока, содержащие нелинейгоэтй мост с измерилгель ным делителем лаггряженяя и реле в Дггагонапи, регулирующий орган па -транзисторах ;в ixerai обмот1ш возбуждения & цепь габко;; обратной связи,

Известные регуляторы обладают огфеделенным статизмом регулнрованиЯ;. поэтолгу .уровень регулкруемот о папряженгтя при из менеюта величикь нсигрузки и cKopt:-crH вра щения якоря меняется. За счет этого ски- жается качество рег улирования ( точность И т.д.).

Указанные недостатки устгкзпя-отоя за I счет того, что uauh гибкой обратной сьнзг; выполнена в виде устиоггепя переыеипого ПЛОД которого подключен к якорю гене, рллора, а выход соединен со средней точKci; л :зг ер1тельного делителя напряжения. ; Г рм;1пяи1иальная электрнческая схема ре;гулятора :представпзна на чертеже. : Осисвиыкчн элементакте регулятора яв Л5-,:( измерительный орган, состояпо$й из . налр5гасе5ш:я на coiipOTHBJiemsax 1 li 2., эталонного напражешш ста-I ;бклд1трока 3, балластного согтротивленгия 4 полкрпзованиого реле 5, последовательно с ко1ор;:п; йключено ускоряющее содротивле,н:хе 6,, Р-огул1фу1оцшй оргатт, состоящий на состаниого транзистора 7, 8,в цепь коллеге тгра коп:Орого йключеи.а oGivioTKa воабужде- HiiSf 9 генератора, Иор гально замкнуть й KOETajcT 10 реле включен в цепь согфотив-; которое совместно с сопротивле ет делитель напряжения и

ч/

обеспбчкйает ключевой реяа1м работь состаЬнего траизистора 7, 8,

; Обратная связь, аыполтгегатдя в виде двухкаскадного усилителя ннакой частоты с реогстатнО емкостной межкаскадгюй связью, co-jAep;f:vii:T дза траиоиотора },.3, 14, необходн- мые постоянные натфяжеиия на базах котоп рых устанавга ваются делгг- эгаяущ напряже кия на conpoTHBneifflHX 15, 16, и 17, 18, Сопротивления 19 и 20 введеннь1е & цепь эглиттеров, стабктшаируют исходный PGJKHM работы усилителя. - Блокировочные конденсаторы 21 и 22 устраняют влияние oTp,H«a-7-.J тельной обратной через сопротивлеifflH 19, 20 по переменкой составлшогдей ;тока эьпггтера. Разделнтелы-вый конденсатор 23 обеспеч.ивае1 прохождегше только переменного усшошаемого сигнала на ёазу транзистора 14. Конденсатор 24, включен1&1Й между коллектором оранзистора 14 и точкой 25 через балласгаое сопротивление 26,усчтраняет влияние цепей измерительного органа на усилитель по постсяяной составляющей тока, но передает усняоиньгй переме1шья1 сигнал с усилителя & цепь реле 5. Диод 27 снижает перенагфяжешю коллектор - эмиттер составного транзистора 7 , 8 при переключениях. Сонрот 1вление 28 малой величины вмесче р сопротивлением 29 образует делитель напряжения и обеснечнв-ают надежное зали- , ,„ . рание составного транзистора 7. 8 1фи разо Гнутых контактах Ю для всех режимов ра-; боты генератора. Генератор ЗО является элементом лнней -ной части системы -генератор с регуляторо нагпузка Работа регулятора заключается в сяедук tjjQ-,,Замкнутые в исходном попоженш контак ты 10 реле 5 обеспечивают процесс само™ возбуждения генератора ЗО при увешгшнта оборотов якоря, так как наггачие сстаточиой элек гродвижущейСИЛЫ (ЭДС) достаточно, .Чтобь составной транзистор 7, 8 перешел активную область и вследствие этого умень {пилось его выходное со,протнвле1ше коллек 1гор «мкттер. Это, в свою очередь, 1тр.иве йет к поя&яетшю тока в цепи обмотки возСуждений 9, а значит и ЭДС генератора 30 ИапряжениеТ генератора ЗО увеянтатс г к Ьалее процесс самовозбумвдеюш будет непре Ьывно продолжаться. При некотором напряркении генератора составной транзтютор 7, 8 войдет в область насыщения, его выходjsioe сопротивление уменьшиа-ся до нуля н Ьсе иапряясение генератора практически бурет приложено к обмотке возбуждеаия, так kaK величина сопротивлешя 28 очень мала. Дальне11шее самовозбуждение генератора будет происходить при постоянном сопротив4 рении цепи возбуждения, равном сопротивлеН-Шо обмотки возбужденная. При напрнжении генератора, меньшем ртабйяиз фуемого,потенциал в точке 25 огфеделяемый линейной частью, реу7штора, снимаемый с делителя на сопро1юлен.иях 1, 2, больше нотенниала в точче 31 - ( ) вследствие малой прозодт1мостн стабилитрона, и протекающий ток| ю вепи реле 5 { от точки 25 к точке 31) 5адез5аю удерживает контакты 1О в замкну-li ТОМ состояшш, способствуя самовозбуждекшо генератора,При некотором напдрясжешш стабилитрон пробивается,: и напряокение на нем с этого | рмента, рс.. ненаменмым, Jpaвны м э тaионному - Uj, , а все приращение наггряи е4 jffiH будет приходиться на балластное conpof ;тивле1ше 4 Потенциал в точке 25 изменяется пропорционально напряжению генера-, .тора с yieTOM ),иаиента передачи дели1теяя напряже5:шя 1 2 и поэтому при возврастании напряже шя I/g потенциал в точjse 31 сначала сравняется с потенциалом в точке 25, а затем гтревысит. его. ВследЬтвие этого ток в цепи реле 5 изменит на-f ;правпенВ|в и станет протекать от точки 31 к точке 25, возрастая пропорционально разности потенциалов ( , -Var ) точками.-При схгклонещш напряж4 ,- J.-, I -. . i Ьпш и от стабилЕшируемого и с ( ) iHa величину, достаточную, чтобы эта, нотенщшяов вызвала срабатывашТе pa3N« rKaeTCH, и отрицат-елькый управляющий сигнал база-эмиттер t Ькачком приннмат полош телшое значение, ; «адехшо запирая составной транзистор 7,8. момента «епь возбуждения разры « « обмотке начинает умень даться, замыкаясь через диод 27. Измене. rate тока происходзгт по экспоненциальному закону от начальной величины,- которую он Гимвп в момент: раамьшашга контактов 1О. .Напряжешю генератора, а вместе с ним и :разность потенш1алов между- точками 31 и s25 таюке уменьшаются, и при некоторой едитане наприжеиш ( U Uc ) ток в Р ««« равным току отпускаН контакт. Ю ггри этом замкнется. - УпР«вляющее:.напряжение скачком примет отрздат«№ное значение, составной транзис юр 7, 8 переключается в состояние насы-; 1це1шя. - Данее повторяется описанный процесс работы, S в схеме устанавливаются устой- ; йшые автокопебашш напряжения. Наиболь-, шая и наимеггыдая вешгаины колебавши напря определяются наяряжешями (разнс стыо потенциалов Tji - f s сраоагывамня Щр и отпускания г реле и его инерционностью при срабагыванитГ и оту пускании. Сопротивление 6 в цопн реле 5, с одной стороны, уменьшает постоянную времени: этой цепи, а с щхугой - увелнчиIBaeT ее сопротивление к тем самым согласовывает с выходаым сопротивлекнем (от носительно точек 31 н 25) нетшейного iMOCTa. Уменьшение постоянной ьремёнй цепи ;рел© 5 способствует более быстрому нарастатасю (спеду) тока в ней, а значит и более быстрому срабатыванию (отпусканию) 1реле, что приводит к уменьшению амплнтуды автоколебаний и увеличению частоты. Даль;нейшее у&епзсчение частоты и уменьшекме ;амплитуды автоколебаний напряжения дости5гается убыстре1шем работы реле, то уменьшением 1времени переключений - вре - мени от момента увеличения разности irtoренциалов - Vss мехсду точками 31 в р5 до момента раамьжашш контактов 1О t времени от начала уменьшения этой рааости потешдаалов до момента, замыкания -контактов Ю. Таким эффективным сред Ьтвом, значительно повышающим частоту и уменьшающим амплитуду колебаний, специ Личным для репейных систем, я&ляеТсяЕ вверение обратной дифференцирующей связи , охватывающей репе 5 совместно с некоторыми олементаьш яинеГетой части cECTeMbi еисератором ЗО с подключенной HarpysKofif из этого, усилитель низкой часто№1, который на низких частотах является }азоопережаю1цим устройством, подключей lepea делитель напряжения на сопротивле: жах 15, 16 к выходу линейного элемешга системы- напряжению генератора Зб. Вы Годная велишша усилителя (обратной связи потенюсиая Ру подается на вход реяе 5 (точка 25), где она суммируется с потеа5осалом f 25 линейной части, снимаемой с аелителя на сопротивлеюшх 1, 2 ( ). Чтобы выходная величина усилителя fg и выходная величина делителя j ыли сянфазны, то есть суммироваяись, а не вычитались, используется двухкаскадйый усилитель. Релсим работы усилителя выбирается такой, чтобы транзисторы 13, 14 Взоэдкли в область насыщения и отсечка, Цек достигаются большой коэффшшент усиЬения, достаточный к,п.д. и форма выходйого напряжения, практически прямоугол рая с неболыцнми фронтами, что и поавойяет форт-лировать переключение реле 5, Ко да разность потенциалов Уз между точками 31 и 25 и начинает увеличиваться Ьт нуля (возрастающее напряженке If при том становится больше стабилизируемого 10( ), но еще очень мала, чтобы вызвать Ьрабатыванне реле 5, управляющее отрада тельное прираш.еяие напряжения на сопротив (Пенки 15 iотносигельно заданного для рабо точки транзистора 13 введет транаисjfrop 14 перейдет в область отсечки. Выход1ной отрицательный сигнал уснлмтеля у | Через конденсатор 24 поступает на точку 2s, где, суммир;уясь с сигналом линейной 4acTi| zs скачком увеличивает небольшую разность потенциалов в точках 31 и 25. Под действием мощного и уже ;практически Прямоугольного сигнала реле 5 сра&атывает значительно быстрее, контакт 1О размыкаются. Наспряжение ХГ начинает уменьшатьЬя, а с Н.ИМ и разность пот ешшалов Ujf Ujj, но раньше того, как она-станет достаточно малой, чтобы репе 5 переключило ||контакты 1О в замкнутое положение, ynpas«i пяюшее приращение напряжения ;нд;мёнит.дяав: и станет положительным. Это щзкведетк переходу транзистора 13 в область отсечки, а трано,истора 14 - в область цасышешшЛ Теперь .pjce полойштепышй выходной ciiriiaii J усилителя Чу Гноступает на точку 25. Разность потенциалов од действием сумм К ного сигнала1 5 i У - ьшается, под| действием мощного сигнала реле 5 сраба тывает, к контакт 1О замыкается. Далее процесс работы регулятора с обратной сея4 зью повторяется. Балластное сопротувлеташ |26 уменндает величину ВЫХОДЕЮГО сигна- |:па усилителя до оптимального зиаче- : |ния, при котором в схеме устанавливается i колебания с наименьшей амплитудой и большей частотой. ;. . ,.. Таким образом, работа обратной связи заключается в добавлении в нужные момен-f 1тпы Времени прямоугольного сигнала необ ходимой величины ; к небсхпьшому входному 1сигналу, податтаому на обмотку реле 5, дл5 того, чтобы форслровать реншм его работы |Усиш1тель низкой частотьт безинераионен, la необходимое опережение выходного I да по фазе МОхшо получить Изменением ем4 iKocTK конденсаторов-21, 23, 22, 24. j При подключеюш (отключешш) нагрузки :к генератору ЗО напряжениеЛГ на его за ЖЕмах скачком уменьшается (увеличивает-, |ся), так как в его якорной цеш1 наводится ЭДС самоиндукции, препятствующай.изме|неншо тока якоря I я, реле 5 замыкает Кразмыкает) контакт Ю, если он в этот |момент бьтл разомкиут (замкнут) с запь |дыванием, обусловленным запаздыванием регулятора, затем процесс регулирования :напряже1Л{я U повторяется. Точность стаби- лизащщ напряжения зависит от точности 1поддержашш стабилитроном эталонного на-1 пряжения, и поэтому практически можн:о по||лучитьастатическую внешнюю характеристи7

ку генератора в диапазоне регулирования по току Harpyssi и скорос -и йращекйя.

Частота и амшштуда aBiHSKonedaHHt регулируемого напряжения U зааксит от ског ости вращения якоря, постояшюй времени обмотки возбуждения:-9, коэф{1)И1шента усн ления регулирующего органа, козффигшента передачи яелигюйного моста н в эначнтепь-, ной степени определяются napaMeTpaNtH сра батывання и отпускания реле 5j в качестве которого используется высокочувствительkoe быстродействующее поляризованное реjie, а также коэффициентом усиления и настрои кой режима работы усилителя. Регулятор

k

ост н вследствие ;хорошего; согласования

8

tero составных элементов легко настраивает-) я на необходимый работы.

Формула изобретения. Вибрационный регулятор напряжения для герераторов постоянного тока, содержащий йепинейный мост с измерительным делителе налряисения и реле в диа1Ч)Нал11, регулирую, ршй орган на транзистдрах в пепи обмотки возбужденкя в цепь гибкой | обратной связи, ; отличающийся тем, что, с велью повышения качества регулирования, репь гибкой обратной связи, выполнена в -виде усилителя переменного тока, вход которого „подключен к якорю генератора, а выход соединен со средней точкой измерительного делителя напряжения.