Система электроснабжения Советский патент 1981 года по МПК H02P9/30 

(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения электромашинных генераторов постоянного тока в установившихся и переходных режимах работы, вызванных возмущениями скорости вращения якоря и различной по величине и характеру нагрузки в пределах соответствующих диапазонов регулирования током возбуждения. Известно устройство для регулирования напряжения генераторов постоянного тока (ГПТ), работающее в импульсном режиме и содержащее регулирующий орган в виде силового транзистора, измерительный орган в виде усилителя постоянного тока на стабилитроне, сопротивлениях и транзисторе, обратный диод, шунтирующий обмотку возбуждения и дополнительные элементы, обеспечивающие повышение качества работы устройства 1. Однако такой регулятор напряжения практически не оказывает влияния на процессы возбуждения и развозбуждения системы ГПТ - нагрузка, так как, являясь по сути управляемым ключом, регулятор производит только периодические размыкания и замыкания цепи обмотки возбуждения. Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому является система электроснабжения, содержащая электромащинный генератор постоянного тока, в цепь обмотки возбуждения которого включен импульсный регулятор напряжения, обратный диод, щунтирующий обмотку возбуждения и добавочный резистор, включенный последовательно с обратным диодом 2. . К недостаткам известного устройства относится то, что напряжение U на запертом регулирующем транзисторе этого регулятора в момент размыкания цепи обмотка воз-буждения-якорь ГПТ больще номинального напряжения генератора UH на величины падения напряжения на добавочном резисторе Ujoi. от коммутируемого тока возбуждения и ЭДС самоиндукции е якоря ГПТ и« Ин + Ujoi. -fе, что приводит к увеличению мощности, рассеиваемой в транзисторе при переключениях, так как величина Ugoe. имеет максимальное значение во время запирания, что, естественно, снижает надежность регулятора, так как наибольшей составляющей потерь

в силовых переключающих устройствах являются потери переключения. Кроме того, под действием высокого напряжения U возможно необратимое разрушение (пробой) коллекторного перехода транзисторов, которые, как известно, не допускают даже кратковременного превышения предельно допустимого значения напряжения на коллекторе. Указанное обстоятельство определяет необходимость учитывать величину et и на основании этого, а также с учетом допустимого значения Uit ограничивать величину добавочного резистора, что снижает его эффективность.

Цель изобретения - повышение надежности системы электроснабжения.

Указанная цель достигается тем, что в системе электроснабжения добавочный резистор, включенный последовательно с обратным диодом, зашунтирован конденсатором.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемой сиетемы электроснабжения.

Система содержит импульсный регулятор 1 напряжения, представленный в виде ключа, имеющего два устойчивых состояния -, замкнутое или разомкнутое, обмотку 2 возбуждения, шунтированную обратным диодом 3, добавочный конденсатор 4, шунтирующий добавочный резистор 5, включенный последовательно с диодом 3, ГПТ б, напряжение которого стабилизируется с помощью регулятора 1.

Система работает следующим образом.

В замкнутом положении ключа 1 обеспечивается надежное самовозбуждение ГПТ 6, так как обмотка 2 возбуждения полностью подключена к шинам генератора. При размыкании ключом 1 цепи обмотки 2 возбуждения в моменты достижения напряжением и величины напряжения размыкания Up под действием возникающей ЭДС самоиндукции происходит переключение тока возбуждения Ij в цепь диода 3 и с этого момента ток возбуждения начинает уменьщаться по величине.

При соблюдении условия

4LgCR (R CR -Lg)(1)

процесс спадания тока возбуждения носит колебательный характер и описывается уравнением

IB (t) iep-costot-u; i« BU.-J..Xx

Lfto

xsinwtj-e (г)

,

где A и ti - действительная и мнимая части корней характеристического уравнения для тока Те .

Л - IT. CR(о

(3)

где LJ и Rg - суммарные параметры обмотки возбуждения;

С - емкость конденсатора 4; R - сопротивление резистора 5; Ц- остаточное значение напряжения на конденсаторе 4, если к моменту размыкания он заряжен;

tp -время спадания тока Ig до момента замыкания ключа I;

Itf- значения тока Ig , соответствующее началу процесса спадания.

Напряжение Up на конденсаторе 4 при этом возрастает согласно уравнению

Г,ж 1 ffe .,,A.u;-Jii,fau-R)

U«(()«l,U.C05tobLV e Л . ЧГ-ад

-Uwlej«into.e,1

o4t4tp

от исходного значения Uo до некоторого значения Uta. к моменту окончания процесса иаавозбуждения, когда спадающее напряжение U достигает величинь напряжения замыкания Uj и ключ 1 замыкает цепь обмотки возбуждения. За отрезок времени, в течение которого ключ 1 замкнут, время возбуждения t конденсатора 4 разряжается согласно уравнения

..t

Uc(t) Ue.3-.e

(5)

с постоянной времени т RC до величины и.

Соответствующим выбором величин R и С легко добиться условия, чтобы величина остаточного напряжения UQ была мала, в этом случае напряжение на разомкнутом ключе 1 в момент размыкания цепи обмотки возбуждения равно

+е

(6)

так Как и с Ue « О согласно уравнению (4) для момента t О, поэтому и мощность, рассеиваемая в ключе 1,-сравнительно невелика. Дальнейщее увеличение напряжения UK до (U + Uc.j.) происходит при разомкнутом ключе 1 (запертом регулирующем органе).

Для процесса развозбуждения системы справедливо уравнение

ЧЙ -(IeR, + U,(7)

0; t Т

ИЗ которого следует, что в данной системе

обеспечивается и форсировка процесса развозбуждения, так как ЭДС Е генератора

с вязана с током 1, изв,естным соотноще„ьшем

Е C n-K-Ig.

(8) Изложенное остается справедливым и для переходных режимов системы, обусловленных сбросом (набросом) нагрузки ГПТ или резким изменением скорости вращения якоря, так как и в этих случаях ключ I занимает одно из своих положений. При использовании предлагаемой системы электроснабжения существенно уменьшается составляющая потерь мощности, рассеиваемой в регулирующем транзисторе за время его запирания в режиме непрерывных переключений, к обеспечивается защита от возможного пробоя (разрушения) переходов указанного транзистора, обусловленных влиянием резистора 5. В результате повышается надежность системы, что расширяет область ее использования. Предлагаемая система по сравнению с известной обеспечивает высокую надежность при высокой скорости переключения (до 3 мкс)

V

Se

fM

5J-St

+

А

k

-а регулирующего транзистора (ГТ 806Б) при тех ж-е параметрах и элементах системы. Формула изобретения Система электроснабжения, содержащая электромашинный генератор постоянного тока, в цепь обмотки возбуждения которого включен импульсный регулятор напряжения, обратный диод, шунтирующий обмотку возбуждения, и добавочный резистор, включенный последовательно с обратным диодом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности системы, упомянутый резистор зашуитирован конденсатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 237231, кл. Н 02 Р 9/30, 1968. 2.Патент ФРГ № 1105966, кл. 21 с 64/50, 1961 (прототип).