Регулятор напряжения электромашинного генератора переменного тока Советский патент 1981 года по МПК H02P9/30 

(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАШИИНОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1

Изобре-гение относится к электротехнике,а именно к автоматическому регулированию напряжения генераторов переменного тока,и может быть использовано для регулирования напряжения самовозбуждающихся синхронных генераторов , работающих со стабильной частотой вращения в электромеханических источниках с приводом от двигателей внутреннего сгорания.

Известны регуляторы напряжения для электромашинных генераторов . . переменного тока, содержащие измерительный орган напряжения в виде мостовой схемы со стабилитроном в одном из плеч, модулятор ширины импульсов , усилитель мощности на тиристорах 1 .

Недостатком работы регуляторов с электромашинными генераторами пе ременного тока является то, что у генераторов с приводом от двигателя внутреннего сгорания (дизельного и бензинового) в процессе пуска и остановки возникают опасные для цег пей возбуждения перегрузки по току, в несколько раз превышающие допустимые значения.

По правилам эксплуатации двигателя внутреннего сгорания при пуске

не выводятся сразу на номинальную частоту вращения, а в течение некоторого времени (20-30 мин) работают на пониженной частоте вращения. Перед остановкой двигатель также должен поработать несколько минут на пониженной частоте вращения.

Таким образом, синхронные генераторы, работающие в .указанных

10 электромеханических источниках со стабильной частотой вращения в рабочих режимах, при пуске и останове источника вращаются с частотой в 2-3 раза меньшей номинальной.

15

, При этом гок возбуждения генератора превышает в 2-3 раза номинальное значение, что при длительности пуска и останова в 20 - 30 мин может привести к выходу из строя эле20ментов цепи возбуждения генератора и регулятора напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является регулятор напряжения для электрома25шннного генератора переменного тока/ содержащий измерительный орган напряжения, выполненный в виде мостовой схемы.со стабилитроном в одном из плеч, модулятор ширины импуль30сов с формирователем пилообразного напряжения и усилитель мощности на тиристорах 2.

Недостатком известного регулятора является также низкая надежность из-за перегрузки цепей возбуждения при пониженной частоте вращения на этапе пуска и останова.

Цель изобретения - повышение надежности регулятора.

Поставленная цель достигаемся тем, что регулятор напряжения для электромашинного генератора напряжения переменного тока, содержащий измерительный орган напряжения, выполненный в виде мостовой схемы со стабилитроном в.одном из плеч, моду лятор ширины импульсов с формирователем пилообразного напряжения и усилитель мощности на тиристорах, снабжен частоточувствительным элементом в виде одновибратора, управляемого от формирователя импульсов, с входом для подключения на напряжение генератора и последовательно содиненными транзистором и стабилитроном с напряжением стабилизации в 2-3 раза меньшим, чем у стабилитрона измерительного .органа напряжения, причем выход одновибратора соединен с переходом эмиттер-база транзистора, последовательно включенного со стабилй доном, а последовательно соединенные транзистор и стабилитрон включены параллельно стабилитрону измерительного органа напряжения.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема регулятора напряжения для электромашинного генератора переменного тока; на фиг. 2 - эпюры управляющих импульсов одновибратора и импульсов на выходе одновибратора при трех различных частотах вращения генератора.

Регулятор содержит частоточувствительный элемент в виде одновибратора 1, формирователь 2 импульсов для управления одновибратором, выходную цепь из последовательно соединенных транзистора 3 и стабилитрона 4, подключенных параллельно стабилитрону 5 измерительного органа напряжения, и стабилизированный источник б питания.

Формирователь импульсов для управления одновибратором (резисторы 7, 8 и 9, диоды 10 и 11, стабилитрон 12, конденсатор 13) преобразую синусоидальное напряжение генератор в сериюкоротких импульсов, т. е. один импульс в начале каждого периода напряжения.. Эти импульсы поступают на вход одновибратора (транзисторы. 14 и 15.-, диод 16, стабилитрон 17, конденсатор l8, резисторы 19, 20, 21 и 22). Cx&iJa одновибратора выполнена так,, что время f.закрытого состояния

транзистора 15 постоянно и определяется величиной постоянной времени RC-цецочки, состоящей из конденсатора 18 и резисторов 19 и 20. Поэтому на выходе одновибратора получаются импульсы, длительность которых определяется разностью между длительностью периода напряжения генератора и длительностью закрытого состояния транзистора 15.

Амплитуда импульсов одновибратора постоянна, так как она определяется стабилизированным источником б питания, состоящим из выпрямительного моста 23, стабилитрона 24, резистора 25 и конденсатора 26.

С выхода одновибратора 1 импульсы поступают на базу транзистора 3 через диоды 27 и 28 и резистор 29. Конденсатор 30 служит для поддержания напряжения на базе транзистора 15 в промежутках между импульса-ми.

Регулятор напряжения содержит также модулятор 31 ширины импульсов и усилитель 32 мощности в цепи обмотки возбуждения.

Длительность закрытого состояния транзистора выбирается такой, чтобы она равнялась длительности периода напряжения генератора при частоте вращения, равной примерно 0,9 п ном При увеличении частоты вращения| генератора длительность импульсов н выходе одновибратора уменьшается и при граничной частоте, равной примерно 0,9 п ном, она равна нулю. Импульсы с одновибратора, поступая на базу транзистора 3 через диоды 27 VI 28 и резистор 29, открывают его и заряжают конденсатор 30. Величина емкости конденсатора 30 выбирается такой, чтобы практически при любой скважности импульсов он не успевал разряжаться через резистор 29, диод 28 и переход база-коллектор транзистора 3. Диод 27 служит для предотвращения разряда конденсатора 30 через резистор 22.

Следовательно, к переходу базаэмиттер транзистора 3 будет постоян но приложено напряжение и транзистор 3 будет находиться в открытом состоянии при любой скважности импульсов одновибратора. При этом последовательно соединенный с транзистором 3 стабилитрон 4 будет опредег лять величину регулируемого напряжения генератора.

Как только частота вращения достигнет граничного значения, импульсы на выходе одновибратора исчезнут и транзистор 3 закроется (фиг. 2) .. В этом случае величина регулируемого напряжения генератора будет определяться стабилитроном 5 измерительного органа напряжения.

Трансформатор 33 служит для развязки цепей питания одновибратора и управления им.

Регулятор напряжения, позволяющи путем уменьшения напряжения ограничивать ток возбуждения при пониженных частотах вращения, обеспечивает повышение надежности работы и генератора и регулятора напряжения, а в конечном итоге и всей системы электроснабжения.

Формула изобретения

Регулятор напряжения для электромашинного генератора переменного тока, содержащий измерительный орган напряжения, выполненный в виде мостовой схемы со стабилитроном в одном из плеч, модулятор ширины импульсов с формирователем пилообразного напряжения и усилитель мощности на тиристорах, отличающийся

тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен частоточувствительным элементом в виде одновибратора,управляемого от формирсжателя импульсов, с входом для подключения на напряжеf ние генератора и последовательно соединенньми транзистором и стабилитроном с напряжением стабилизации в 23 раза меньшим, чем у стабилитрона измерительного органа напряжения.

причем выход одновибратора соединен

0

с переходом эмиттер-база транзистора, последовательно включенного со стабилитроном, а последовательно соединенные транзистор и стабилитрон вклю чены параллельно стабилитрону изме5рительного органа напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бунаков В.Л. и Гаспаров Р.Г. Полупроводниковые регуляторы напряжения и частоты электрических машин. Энергия , 1966, с. 4 - 14.

2.Авторское св1 цетельство СССР № 636767, кл. Н 02 Р 9/30, 1976.