Автоматический регулятор частоты передвижной электростанции Советский патент 1980 года по МПК H02P9/04 

Изобретение относится к области регулирования частоты, в частности на передвижных электростанциях с приводом, например, от двигателя автомобиля. Известны регуляторы частоты, пред назначенные для автоматического ре гулирования частоты на электростанциях 1, 2 и З}, содержащие чувст вительный элемент, усилители и импульсные устройства с подключеняьвд к их выходам исполните л ьньом электродвигателем с редуктором, перемещающим дроссельную заслонку двигателя внутреннего сгорания. Указанным регуляторам присуща задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления откло нения частоты от заданного значения, что приводит к снижению быстродейстВИЯ регулирования частоты. Из известных регуляторов частоты наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор, описанный в З. Указанный автоматический регулятор передвижных электростанций с генератором перемен ного тока с -приводом, например,от двигателя автомобиля, содержит чувст вительный элемент с четырехплечим мостом, усилители с подключенными к их выходам импульсными устройствами, выполненными в виде триггера №дитта с подключенным к его входу через пороговое устройство интегриругацим конденсатором, и исполнительный электродвигатель с редуктором. Кроме того, чувствительный элемент снабжен мультивибратором и дифференцирующей цепочкой, причем в одну диагональ упомянутого моста включен дроссель, а в другую, через диоды, - входы усилителей и выходы мультивибратора, вход которого черев дифференцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, образованному резистором. Недостатком указанного регулятора является задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения, вызванная временем заряда до порогового значения интегрирухндих конденсаторов импульсных устройств импульсами с выходов усилителей, в связи с тем, что длительность этих импульсов мала (дзсяткисотни микросекунд), а величина емкости интегрирующих конденсаторов. выбираемая из условия обеспечения необходимой длительности включения исполнительного электродвигателя, ве лика (несколько микрофарад), задержка, то есть значение времени, отсчитываемого с момента появления отклонения частоты от заданного значения до момента включения исполнительного. Электродвигателя, особенно в случае, когда частота тока электростанции находится вблизи границ зоны нечувствительности регулятора, может оказаться весьма большим (от нескольких периодов до нескольких их десятков). , Целью изобретения является уменьшение времени задержки работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения и, в, конечном счете - повышение быстродейств 1я регулирования частоты. Поставленная цель достигается тем, что автоматический регулятор частоты передвижных электростанций с генератором переменного тока с при водом, например, отдвигателя автомобиля, содержащий чувствительный элемент с четырехплечим мостом, в одну диагональ которого включен дрос сель, а в другую, через диоды,- входы усилителей и выходы мультивибратора, вход которого через -дифференцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, образованному резистором, усилители и импульсное устройст во с подключенным к его выходу испол нительным электродвигателем с редуктором, снабжен дополнительным мульти вибратором, дополнительными дифферен цирующими цепочками, пороговым элементом, дополнительным усилителем, транзисторным и тиристорным ключами и развязывающими диодами, причем вход дополнительного мультивибратора подключен через первую дополнительную дифференцирующую цепочку, допелнительный усилитель и развязывакмцие диоды к выходам усилителей, а выходом - через пороговый элемент к входу транзисторного ключа, включенного последовательно с импульсным устройством, которое выполнено в виде тиристорного моста, управляемого импульсными трансформаторами, причем управляющие электроды тиристоров мос та соединены с вторичными обмотками импульсньлх трансформаторов, первичные обмотки последних одними выводами через тиристорный ключ, вход кото рого через вторую дополнительную диф ференцирующую цепочку подключен к вы ходу дополнительного мультивибратор соединены с минусовой шиной питания а другими - через третью.и четвертую дополнительные дифференцирующие цепочки и раэвязывамщие диоды с соответствугачими выходами усилителей. На фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого регулятора частоты. Регулятор содержит чувствительный элемент с четырехплечим мостом 1,усилители .2, 3, импульсное устройство 4, выполненное в виде тиристорного моста, собранного на тиристорах 5,6, 7, 8, исполнительный электродвигатель 9 с редуктором 10, мультивибратор 11, дифференцирующую цепочку 12. В одну диагональ моста 1 включен дроссель 13, а в другую, через диоды 14, 15, 16, 17 - входы усилителей 2, 3 и выходы мультивибратора 11. Вход мультивибратора 11 через дифференцирующую цепочку 12 и диод 18 подключен к одному из плеч моста 1, образованному резистором. Регулятор содержит также дополнительный мультивибратор 19, подключенный входом через дифференцирующую цепочку 20,дополнительный усилитель 21 и развязывающие диоды 22, 23 к выходам усилителей 2, 3, а выходом - через пороговое устройство 24 к входу транзисторного ключа 25, включенного последовательно с тиристорным мостом 4.Управляющие электроды тиристоров моста 4 соединены с вторичными обмотками импульсных трансформаторов 26, 27, причем первичные обмотки последних одними выводами через тиристорный ключ 28 соединены с минусовой шиной питания. Вход ключа 28 через дифференцирукнцую цепочку 29 подключен к выходу дополнительного мультивибратора 19. Другие выводы первичных обмоток трансформаторов 26, 27 через дифференцирукицие цепочки 30, 31 и развязывающие диоды 32, 33 соединены с выходами усилителей 2, 3. Выходной вал редуктора 10 связан с дроссельной заслонкой 34 двигателя 35 внутреннего сгорания, приводящего в движение ,генератор 36 электростанции. Регулятор работает следующим образом. Импульсы напряжения, поступающие на усилители 2, 3 (фиг. 1) с выходной, диагонали моста 1 и мультивибра-тора 11, усиливаются и суммируются таким образом, что при отклонении частоты от номинального значения на выходе одного из этих усилителей появляются импульсы напряжения, следующие с частотой тока электростанции, причем длительность этих импульсов определяется выражениями | . г .1 ,

где Т -f- - период при номинальной

частоте fц/ Т - период при произвольной

частоте f .

При уменьшении (увеличении) частоты импульсы напряжения появляются на выходе усилителя 2(3)(фиг. 2а) . Каждый из этих импульсов, с одной стороны, через развязывающий диод 22(23), дополнительный усилитель 21 и дифференцирующую цепочку 20 производит запуск дополнительного мультивибратора 19, переводя его в квазиравновесное состояние, причем длительность импульса Т , генерируемого дополнительным мультивибратором 19 (фиг. 25), выбрана равной длительности импульсов , соответствующих пороговым- значениям частоты f и f,, где f - нижний порог чувствительности;

{ верхний порог чувствительности по частоте.

С другой стороны, импульс напряжения с выхода усилителя 2(3) через дифференцирующую цепочку 30(31),развязывающий диод 32(33) и пер вичную обмотку импульсного трансформатора 27(26) поступает на анод тиристорного ключа 28. В момент перехода дополнительного мультивибратора 19 в кв зиравновесное состояние снижается потенциал на его выходе (фиг. 26), в результате чего выключается пороговое устройство 24 и транзисторный ключ 25 и снимается напряжение питания с тиристорного моста 4 (фиг.2в). По истечении времени tX дополнительный мультивибратор 19 возвращается в первоначальное состояние - повышается потенциал на его выходе, в результате чего включается noporoBde устройство 24 и транзисторный ключ 25, и на тиристорный мост 4 подается напряжение питания (фиг. 2в), а на вход ключа 28 через дифференцирующую цепочку 29 - импульсы управления. В случае, когда частота тока электростанции находится в диапазоне ,{оС5о 2, а , в момент выхода дополнительного мультивибратора 1.9 из квазиравновесного состояния, то есть в момент подачи положительного импульса с выхода мультивибратора 19 через дифференцирующую цепочку 29 на управляющий электрод тиристорного ключа 28, положительный импульс на аноде последнего отсутствует (фиг. 2а, 26), и включения тиристорного ключа 28, а следовательно, и тиристоров 5, 8 тиристорного моста 4 из-за отсутствия импульсов во вторичных обмотках импульс ного трансформатора 27(26) не происходит. Это означает, что питание к исполнительному электродвигателю 9 не подводится, то есть регулятор частоты к указанному отклонению частоты нечувствителен.

В случае, когда частота тока электростанции находится в диaпaзoнe (,, а -Ь„7г (фиг. 2г, 2д), в момент выхода дополнительного мультивибратора 19 из квазиравновесного J состояния, то есть в момент подачи положительного импульса с выхода дополнительного мультивибратора 19 через дифференцирующую цепочку 29 на управляющий электрод тиристорного

Q ключа 28, анод последнего имеет положительный потенциал, происходит включение ключа 28, и, вследствие протекания тока через первичную обмотку импульсного трансформатора 27(26), на вторичных обмотках последнего появляются импульсы напряжения длительностью -Ьц-Т (фиг. 2а).прикладываемые к управляющим электродам тиристоров 5, 8 (6, 7) тиристорного моста 4. Инерционностью маломощного

0 тиристорного ключа 28, то есть временем ,включения, можно пренебречь. Наличие в данный момент, как отмечалось выше, напряжения питания тиристорного моста 4 (фиг. 2ж) обуславливает включение указанных тиристоров, что приводит к подаче напряжения на исполнительный электродвигатель 9 (фиг. 2и). Необходимо отметить, что минимальная разница между j, и Т не

Q должна быть меньше времени включения тиристоров Ьйкл тиристорного моста 4, в противном случае включения последних не произойдет, то есть необходимо выполнение условия

и - Чклв связи с тем, что импульсы напряжения с выхода усилителя 2(3) следуют с частотой тока электростанции через отрезки времени, равные периоду Т, вышеизложенные процессы будут повторяться, то есть на исполнительный электродвигатель 9 будут поступать импульсы напряжения длительностью Т-(т +-t ), следующие с частотой тока электростанции (фиг. 2и). Исполнительный электродвигатель 9 через редуктор 10 производит поворот дроссельной заслонки 34 двигателя 35, изменяя подачу горючей смеси и, соответственно, скорость вращения вала двигателя 35 и частрту тока генератора 36, пока частота не примет заданного значения ц±д-, где: 2b.f faf зона нечувствительности регулятора частоты.

Использование новых элементов дополнительного мультивибратора,дифференцируквдих цепочек, дополнительного усилителя, развязывающих диодов, порогового устройства, транзисторного ключа, импульсных трансформаторов тиристорного ключа и их взаимосвязей, а также форма выполнения импульсного устройства в виде тиристорного моста выгодно отличает предлагаемый регулятор от прототипа, так как практически отсутствует задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения.

Наибольшее значение времени, отсчитываемого с момента появления отклонения частоты от заданного значения до момента включения исполнительного электродвигателя, как следует из описания работы регулятора, составит Т (v Например, для промышленной частоты ц 50 Гц задержка составит приблизительно 20 мс.

Таким образом, время задержки работы исполнительного электродвигателя при появлении отклонения частоты, по сравнению с прототипом, уменьшается в 5-50 раз, и, в конечном счете, существенно повышается быстродействие регулирования частоты.

Формула изобретения

Автоматический регулятор частоты ередвижной электростанции с генератором переменного тока с приводом, на пример, от двигателя автомобиля, содержащий чувствит-ельный элемент с чатырехплечим мостом, в одну диагональ которого включен дроссель, а в другую, через диоды, - входы усилителей и выходы мультивибратора, вход которого через дифференцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, образованному резистором,усилители и илр1Ульснре устройство с подключенным к его выходу исполнительным электродвигателем с редуктором, отличающийся,тем.

что, с целью повышения быстрод йствия регулирования частоты, он снабжен дополнительным мультивибратором, дополнительными дифференцирукнцими цепочками, 1пороговым элементом, дос полнительным усилителем, транзисторным и тиристорньм ключами и развязывающими диодами, причем вход дополнительного мультивибратора подключи через первую дополнительную дифференцируквдую цепочку, дополнительный усилитель и развязывакедие диоды к выходам усилителей, а выходом - через пороговый элемент к входу транзисторного ключа, включенного последовательно с импульсным устройством,

5 которое выполнено в виде тиристорно,го моста, управляемого импульсными трансформаторами, причем управляющие электроды тиристоров моста соединены с вторичными обмотками импульсных

0 трансформаторов, первичные обмотки « последних одними выводами через тиристорныйiключ, вход которого через вторую дополнительную дифференцирующую цепочку подключен к выходу дополнительного мультивибратора, соединены с минусовой шиной питания, а другими - через третью и четвертую дополнительные- дифференцирующие цепочки и развязывающие диоды с соотfj ветствуквдими выходами усилителей.

Источники информации, принятЕле во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 237232, кл. Н 02 Р 9/04, 1966.

2.Авторское свидетельство СССР 605302, кл. Н 02 Р 9/04, 1976.

3.Авторское свидетельство СССР № 525218, кл. Н 02 Р 9/04, 1974.

Jtt

1w

II