Устройство для автоматического регулирования напряжения и нагрузки генератора постоянного тока Советский патент 1940 года по МПК H02P9/16 

Предлагаемое изобретение состоит в особой форме выполнения устройства для автоматического регулирования напряжения и нагрузки генератора постоянного тока, приводимого от первичного двигателя (ветродвигателя), имеющего переменное число оборотов н переменную мощность.

В этом устройстве для поддержания напряжения постоянным применяется электронный регулятор напряжения. Согласно изобретению, с целью автоматического подключения и отключения нагрузки по частям, соответственно измр.нениям мощности первичного двигателя, в предлагаемом устройстве применены нагрузочные реле, питаемые от возбудителя, спаренного с генератором, и контакты, катущки которых питаются от основного генератора.

Реле отрегулированы таким образом, чтобы они включались и выключались поочередно, в зависимости от величины повыщения или понижения напряжения.

Устройство может быть использовано для зарядки аккумуляторов широковещательных узлов телефонных станций и т. д., а также при питании от ветродвигателя любой другой нагрузки.

На чертеже изображена электрическая схема предлагаемого устройства.

В предлагаемом устройстве генератор GJ, приводимый во вращение от ветродвигателя (на чертеже не показанного) и служащий для питания цепи нагрузки, снабжен возбудителем G, также вращаемым от ветродвигателя.

С целью наиболее полного использования энергии ветра нагрузка генератора, как уже указывалось выше, включается по частям, например, по 0,5 kW, в зависимости от появления у генератора свободной мощности. В описываемом устройстве нагрузка разделена на щесть частей (принципиально возможно разделение ее на любое число ступеней включения), включаемых поочередно, при числе оборотов ветрового колеса п-, п.,, п, «4, «5, «6 и включаемых при числе оборотов л 1, п, яз, п, п, п. При числе оборотов, равном «j, включается первая часть нагрузки. Если скорость ветра будет падать, то при некоторой скорости, соответствующей неустойчивой работе ветродвигателя, нагрузка отключится, если же скорость ветра будет возрастать, то включится вторая часть нагрузки и т. д. (отключение нагрузок происходит также по очереди, но в обратном порядке).

Автоматическое включение и выключение отдельных частей нагрузки осуществляется при посредстве нагрузочных реле РЗ, 4. 6. Рс PI PS и ртутных контакторов Kz, К$, К, Кь, Аб и /С,. Обмотки ртутных контакторов питаются от основного генератора GI, напряжение же на нагрузочные реле подается с зажимов возбудителя GZ- Последовательно с каждым из нагрузочных реле через его контакты 2 включены сопротивления, соответственно, R, , 5, R 9, Rii, величина которых подобрана так, чтобы каждое из этих реле срабатывало лишь при определенном соответствующем ему напряжении.

Кроме того, реле имеют сопротивления, соответственно, R, Ri, Re-, Rs RIO, Rizi включаемые через контакты / этих реле (при их срабатывании) последовательно с соответствующими из сопротивления R,

Ra, Rat А7, Ag И

Суммарная величина каждой пары сопротивлений, т. е. JRi и и , Rs и Re, и и т. д. подобрана так, чтобы каждое из реле отпускало свой якорь при уменьшении напряжения на некоторую величину.

Обмотки контакторов подключаются к цепи питания через контакты 3 соответствующих реле PS-PS.

Так как при ступенчатом включении нагрузки число оборотов ветрового колеса будет изменяться примерно в два раза, что будет вызывать значительные изменения напряжения на зажимах генератора, в устройстве должна быть предусмотрена возможность регулирования напряжения.

В данной схеме регулирование напряжения осуществляется при посредстве регулятора, состоящего из двух реле Pj и Ро и двух электронных ламп LI и L-Z. В общую пепь нлкала этих ламп, питаемую от генератора G, последовательно с реле Pj включены обмотка контактора /Сц служащего для подачи напряжения на упомянутые ранее контакторы ЛГз - KT, и лампа, являющаяся нагрузочным сопротивлением.

В начальный момент, т. е. когда ветродвигатель не работает, все контакторы K - Ki выключены. Цепь обмотки возбуждения возбудителя Сз замкнута через контакты реле PI, выключатель К и контакт 1 реле Р,.

При появлении ветра ветродвигатель начинает вращать генератор GI и возбудитель Gg. Благодаря остаточному магнетизму в цепи обмотки возбуждения возбудителя Gg возникает ток, и возбудитель Go, возбуждаясь сам, обеспечит достаточное возбуждение генератора Gj. Ток генератора GI проходит по цепи накала ламп ij и 2 и в момент достижения им величины, близкой к нормальному току накала, реле Р сработает и разомкнет свой контакт. В дальнейшем, питание обмотки возбуждения возбудителя Gj осуществляется по следующей цепи: плюс генератора Gj, лампа L, сопротивление , обмотка возбуждения возбудителя G,, минус возбудителя G2, минус генератора Gj. Таким образом, ток возбуждения генератора Gj не прерывается.

Когда ток накала достигнет нормальной величины, сработает контактор /fj и подаст напряжение на рабочие контакторы /(„ - KIВо время холостого хода генератора GI напряжение возбудителя Gj будет таково, что все реле сработают (холостой ход означает начало работы, т. е. малое число оборотов; при большом числе оборотов генератор всегда будет нагружен).

При срабатывании реле их контакты / замыкаются и включают последовательно с обмоткой каждого реле соответствующее дополнительное сопротивление R, Rt и т. д., а контакты 2 и 5 размыкаются, вследствие чего размыкаются цепи обмоток всех контакторов Kz - Ki- Срабатывание реле РЗ - PS должно происходить до срабатывания контактора ATiС возрастанием числа оборотов ветроколеса напряжение на зажимах основного генератора будет стремиться расти. Для того, чтобы поддержать его постоянным, электронный регулятор будет автоматически (как это поясняется дальше), уменьшать ток возбуждения основного генератора.

Нагрузка должна включаться поочередно при напряжениях на зажимах возбудителя, равных U, U, Us, и, Ur, f/e, и выключаться при напряжениях соответственно Ul, Uo, U, U,, U,, U,.

Таким образом, контакторы включают нагрузку при меньших напряжениях на зажимах возбудителя и выключают нагрузку при больших напряжениях.

При отпускании соответствуюш,его реле его контакты 2 и 5 замкнутся, а контакт 1 разомкнется; контактом 5 будет замкнута цепь обмотки соответствующего ртутного контактора, который, срабатывая, включит присоединенную к нему часть нагрузки.

Если число оборотов генератора будет убывать, то будет расти напряжение возбудителя, постепенно доходя до величин f7o, U., Us и т. д.; в соответствии с описанным выше, устройство при этом будет постепенно (ступенями) выключать лишнюю нагрузку.

Действие вышеупомянутого электронного регулятора напряжения генератора GI сводится к следуюшему: если напряжение генератора G качнет почему-либо падать, то и положительное смешение, подаваемое на сетку лампы Lj с сопротивления и создаваемое током генератора, также будет уменьшаться. Ток через лампу LI уменьшится, отрицательное смешение на сетке лампы L также уменьшится, и ток через лампу i, будет возрастать. Следовательно, ток возбуждения возбудителя будет возрастать и увеличивать напряжение возбудителя, который, в свою очередь, увеличит ток возбуждения генератора и, тем самым, поднимет его напряжение до номинальной величины (величина нормального напряжения устанавливается путем подбора соответствующего смешения на лампах L и L). Лампа LI ставится в экономический режим, дабы не расходовать напрасно анодную батарею. Так как при перегорании нитей накала одной из ламп контакты реле PI замкнутся и напряжения генератора и возбудителя могут возрасти до недопустимых пределов, в цепь возбуждения возбудителя включено реле PZ, которое при возрастании тока возбуждения свыше определенной величины сработает и своим контактом 1 включит в цепь возбуждения сопротивление R. Одновременно замкнется контакт 2 реле Ро; включающий звонок Z, сигнализирующий о повреждении. В случае повреждения обслуживающий персонал обязан разомкнуть выключатель К, сменить лампу и, снова замкнув выключатель К, пустить установку в работу.

Предмет изобретения.

Устройство для автоматического регулирования напряжения и нагрузки генератора постоянного тока, приводимого от первичного двигателя, работающего с переменным числом оборотов и с переменной мощностью, и с применением электронного регулятора напряжения, отличающееся тем, что, с целью автоматического подключения и отключения нагрузки по частям, соответственно изменениям мощности первичного двигателя (например, ветродвигателя), применены нагрузочные реле, питаемые от возбудителя, спаренного с генератором, и контакторы, катушки которых питаются от основного генератора, причем реле отрегулированы таким образом, чтобы они включались и выключались поочередно, в зависимости от величины повышения или понижения напряжения.