Регулятор возбуждения электрических машин Советский патент 1983 года по МПК H02P9/34 

(5) РЕГУЛЯТОР ВОЗБУЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения или частоты электрических машин.

Известен регулятор возбуждения электрических машин, в котором регулирование осуществляется способом широтно-импульсной модуляции, в качестве модулятора ширины импульсов применяют магнитный усилитель, подключенный к транзисторному усилителю мощности, соединенному последовательно с обмоткой возбуждения машины. При изменении входного сигнала измерительного органа, подключенного к объекту регулирования, изменяется коэффициент заполнения импульсов напряжения в обмотке возбуждения и тем самым меняется средний ток возбуждения и регулируется выходное напряжение или частота tl3.

Однако применение этого регулятора возбуждения требует наличия измерительного органа, постоянно реагирующего на изменение входного сигнала и передающего это изменение на вход модулятора ширины импульсов, непрерывно отрабатывающего и преоб разующего этот сигнал. Таким, образом, вся система управления (измерительный орган, модулятор ширины импульсов) работает в непрерывном режиме,

д что приводит к уменьшению КПД и уве личению габаритов устройства.

Наиболее близким к изобретению является регулятор возбуждения электрических машин, содержащий транзис5 торный усилитель мощйости, к выходной цепи которого подключена первичная обмотка токового трансформатора, а к входной цепи - вторичная обмотка токового трансформатора, измери20тельный орган, связанный с измерительными выводами регулятора, и генератор задающих импульсов, подключенный к источнику питания t23. 98 Б известном регуляторе токовый трансформатору определяющий режим и цикл работы транзисторного усилителя мои ности, 8 конце каждого рабочего цикла полностью размагничивается при полном токе нагрузки, что при водит к принудительному запиранию указанного усилителя, т.е. в конце каждого рабочего цикла осуществляется полное неуправляемое размагничивание при полном токе нагрузки, при этом потребляется значительная мощность. Кроме того, измерительный орган работает в непрерывном режиме, что приводит к ухудшению энергетических показателей регулятора. Цель изобретения - улучшение энер гетических показателей регулятора путем уменьшения потребляемой мощности и повышение его надежности. Поставленная цель достигается тем что в регуляторе возбуждения электрических машин, содержащем транзисторный усилитель мощности, к выходной цепи которого подключена первичная обмотка токового трансформатора, а к входной цепи - вторичная обмотка токового трансформатора, измерительный орган, связанный с измерительными выводами регулятора, и генератор задающих импульсов, под ключенный к источнику питания, ука занный токовый трансформатор снабже размагничивающей обмоткой, связанной с выходом измерительного органа вход которого подключен к одному из измерительных выводов регулятора через выходную цепь генератора задающих импульсов. Кроме того, с целью повышения надежности токовый трансформатор снабжен намагничивающей обмоткой, связанной с источником питания. 1 На чертеже представлена схема ре гулятора возбуждения электрических машин. Регулятор содержит транзисторный усилитель 1 мощности, к выходной це пи которого подключена первичная об мотка 2 токового трансформатора 3, а к входной цепи - вторичная обмотка k токового трансформатора 3 изм рительный орган 5 связанный с измерительными выводами 6 и 7 регулятора, генератор 8 задающих импульсов, подключенный к источнику 9 питания, размагничивающую 10 и намагничивающую 11 обмотки токового 4 ранссрорматора 3. При этом один коец размагничивающей обмотки 10 одключен к первому измерительному ыводу 6 регулятора, а другой коец через усилитель 12 подключен второму измерительному выводу 7 егулятора. Намагничивающая обмотка 11 токового трансформатора 3 подключена к источнику 9 питания через окоограничивающий элемент 13 (резистор). В качестве источника 9 питания может служить, например, нератор постоянного тока с обмоткой 14 возбуждения, зашунтированной вентилем 15, выходные выводы которого являются измерительными выводами регулятора. Регулятор возбуждения электрических машин работает следующим образом. Предположим, что изменилось напряжение на выходе генератора 9 постоянного тока. Тогда при появлении импульса на генераторе 8 задающих импульсов измерительный орган 5 подключается к измеряемому напряжению генератора 9 постоянного тока и на вход усилителя 12 подается сигнал, пропорциональный разности величин измеряемого и эталонного напряжений, который подает напряжение на размагничивающую обмотку 10 токового трансформатора 3 транзисторного усилителя 1 мощности. Токовый трансформатор 3 транзисторного усилителя 1 размагничивается на определенную величину. После пропадания импульса с генератора 8 задающих импульсов измерительный орган 5, усилитель 12 и размагничивающая обмотка 10 обесточиваются. За счет намагничивалхцей обмотки 11, включенной в намагничивающем направлении для токового трансформатора 3, усилитель 1 мощности лавинообразно открывается и переходит в режим насыщения (резитор 13 служит для ограничения тока через намагничивающую обмотку 11. В мастном случае цепочку обмотки 11 резистор 13 можно исключить, и запуск усилителя будет осуществляться за счет ЭДС самоиндукции размэ - ничивающей обмотки 10), По обмотке 1 и возбуждения потечет ток. Тран.зисторный усилитель 1 мощности будет оставаться в открытом состоянии до тех пор пока сердечник токового трансформатора 3 не насытится, после этого усилитель 1 мощности закроется так как его вход зашунтиро ван омическим сопротивлением вторичной обмотки Ц насыщенного токово го трансформатора 3« На обмотке 1 возбуждения возникает ЭДС самоиндук ции, которая замыкается через шунтирующий вентиль 15. При следующем включении генератора 8 задающих импульсов процесс повторяется. Время открытого состояния усилителя 1 мощности, а значит и среднее значение тока возбуждения, зависит от времени размагниченного состояния сердечника токового трансформатора 3 транзисторного усилителя 1 мощности с токовой положительной об ратной связью, которое определяется величиной сигнала, поступающего от измерительного органа. При нулевом сигнале измерительного органа 5 к размагничивающей обмотке 10 не прикладывается размагничивающее напряжение, поэтому токовый трансформатор 3 усилителя 1 мощности насыщен и ток в обмотке Н возбуждения равен нулю. При максимальном сигнале измерительного органа 5 токовый трансформатор 3 полностью размагничен и транзисторный усилитель 1 мощ ности открыт, но открыт не весь период, так как токовый трансформатор необходимо размагнитить, поэтому во время импульса управления усилитель 1 заперт, т.е. коэфициент возбуждения меньше единицы. Так как из мерение напряжения осуществляют во время фиксированного тактового импульса, получаемого от генератора 8 задающих импульсов, а период переключения транзисторов значительно меньше постоянной времени обмотки возбуждения Тпер« о8 пер период переключения транзисторов. Т0g - постоянная времени обмотки во буждения, то изменения напряжения

при внешних возмущениях не происхо дит за период переключения транзисторного усилителя, т.е. за это время ток в обмотке возбуждения практи- . чески не изменяется, поэтому измерять напряжение можно только во время импульса.

Таким образом, в предлагаемом рвгуляторе осуществляется управляемое

тания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бунаков В.Л., Гаспаров Р.Г. Полупроводниковые регуляторы напряжения и частоты электрических машин.

Н., Энергия, 1966, с. 5.

2.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Р 9/02, t972. размагничивание токового трансформатора на холостом ходу во всех режимах его работы, что приводит к уменьшению потребляемой мощности токовым трансформатором. Применение изобретения обеспечивает также резкое уменьшение мощности измерительного органа до величины, позволяющей перевести измерение и управление регулятором с энергетической точки зрения на гибридно-интегральную технологию без применения дополнительных каскадов усиления, и повышение помехозащищенности, так как измерение осзтцествляется за короткий промежуток времени. Формула изобретения 1.Регулятор возбуждения электрических машин, содержащий транзисторный усилитель мощности, к выходной цепи которого подключена первичная обмотка токового трансформатора, к входной цепи - вторичная обмотка токового трансформатора, измерительный орган, связанный с измерительными выводами регулятора, и генератор задающих импульсов, подключенный к источнику питания, отличающийс я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей путем уменьшения потребляемой мощности, токовый трансформатор снабжен размагничивающей обмоткой, связанной с выходом измерительного органа, вход которого подключен к одному из измерительных выводов регулятора через выходную цепь генератора задающих импульсов. 2.Регулятор по п. 1, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения надежности, токовый трансформатор снабжен намагничивающей обмоткой, связанной с источником пи