Устройство для стабилизации напряжения бесконтактных генераторов переменного тока
Владельцы патента RU 2366072:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (RU)
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования напряжения переменного тока бесконтактных асинхронных генераторов и синхронных генераторов с постоянными магнитами автономных систем электроснабжения. Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение стабилизации напряжения в несимметричных режимах работы и повышение его быстродействия. Устройство для стабилизации напряжения бесконтактных генераторов переменного тока содержит генератор электроэнергии (1), каждая из статорных обмоток содержит по три ответвления (2, 3, 4), начало обмоток (5, 6, 7), средние выводы и (8, 9, 10) концы обмоток, причем начала обмоток объединены и соединены с первым входом блока питания 16, средние выводы (5, 6, 7) и концы обмоток (8, 9, 10) через блоки стабилизации напряжения (13, 14 и 15) соединены с выводами (17, 18 и 19) для подключения нагрузки генераторов, к концам обмоток (8, 9) и (10) подключены первый и второй трехфазные блоки конденсаторов возбуждения (11, 12), соединенных по схеме «треугольник», выходы блока питания (16) соединены с блоками стабилизации напряжения (13, 14 и 15), каждый из которых содержит первый и второй оптосимисторы (20 и 21) соответственно, нуль-орган (22), генератор пилообразного напряжения (23), компаратор (24), первый и второй формирователи импульсов (25 и 26) соответственно. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для регулирования напряжения переменного тока бесконтактных асинхронных генераторов и синхронных генераторов с постоянными магнитами автономных систем электроснабжения.
Известно устройство (а.с. СССР № 469200, 1975), состоящее из конденсаторов возбуждения, дополнительных конденсаторов, выпрямительного моста и управляемого электромагнита. Недостатками устройства являются повышенная масса конденсаторов и низкий КПД.
Наиболее близким по техническому решению является устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора (по патенту РФ № 2262182, кл. H02P 9/46, 2005 г.), состоящее из конденсаторов возбуждения, 3-фазного генератора со статорными обмотками, блока стабилизации напряжения с управляющими элементами, генератора пилообразного напряжения, формирователей импульсов.
Недостатками устройства являются отсутствие стабилизации напряжения в несимметричных режимах и низкое его быстродействие.
Техническим решением предлагаемого изобретения является отсутствие стабилизации напряжения в несимметричных режимах работы и повышение его быстродействия.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для стабилизации напряжения генератора, содержащее 3-фазный генератор со статорными обмотками, конденсаторы возбуждения и блок стабилизации напряжения, состоящий из управляющих элементов, генератора пилообразного напряжения, формирователей импульсов, согласно изобретению дополнительно содержит блоки стабилизации напряжения, блок питания, нуль-органа, компаратор, каждая статорная обмотка имеет средние выводы, а конденсаторы возбуждения объединены в трехфазные блоки, где конденсаторы соединены по схеме «треугольник», при этом начала статорных обмоток генератора объединены и соединены с первым входом блока питания, концы статорных обмоток соединены с первыми входами, а средние выводы статорных обмоток - со вторыми входами блоков стабилизации напряжения, концы статорных обмоток соединены с первым трехфазным блоком конденсаторов, а средние выводы статорных обмоток соединены со вторым трехфазным блоком конденсаторов, выходы блоков стабилизации напряжения подключены к выводам для подключения нагрузки генератора и ко второму, третьему и четвертому входам блока питания, выходы которого соединены с третьим и четвертым входами блоков стабилизации напряжения, каждый из блоков стабилизации напряжения содержит первый и второй управляющие элементы, в качестве которых использованы оптосимисторы, входы которых соединены с первым и вторым входами блоков стабилизации напряжения соответственно, выходы - оптосимисторы соединены и являются выходами блоков стабилизации напряжения, четвертый вход блоков стабилизации напряжения соединен со входом нуль-органа, первый вход которого через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является третьим входом блока стабилизации напряжения, выход компаратора через второй формирователь импульсов соединен с управляющим входом второго оптосимистора, второй выход нуль-органа через первый формирователь импульсов соединен с управляющим входом первого оптосимистора.
Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что в устройстве используется несколько блоков стабилизации напряжения с управляющими элементами, в качестве которых использованы оптосимисторы, а статорные обмотки имеют выводы, к которым подключены трехфазные блоки конденсаторов возбуждения. Применение нескольких блоков стабилизации напряжения позволяет стабилизировать напряжение генераторов в несимметричных режимах, снизить инерционность системы стабилизации и тем самым повысить ее быстродействие.
По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема устройства стабилизации напряжения бесконтактного генератора, на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип его работы.
Устройство для стабилизации напряжения бесконтактных генераторов переменного тока (фиг.1) содержит генератор электроэнергии 1, каждая из статорных обмоток содержит по три ответвления, где 2, 3, 4 - начало обмоток; 5, 6, 7 - средние выводы и 8, 9, 10 - концы обмоток, которые подключены к соединенным по схеме «треугольник» первому и второму трехфазным блокам конденсаторов возбуждении, 11, 12 и к блокам стабилизации напряжения 13, 14 и 15. Начала обмоток 2, 3 и 4 объединены и соединены с первым входом блока питания 16, средние выводы 5, 6, 7 и концы обмоток 8, 9, 10 через блоки стабилизации напряжения 13, 14 и 15 соединены с выводами 17, 18 и 19 для подключения нагрузки генераторов, выходы блока питания 16 соединены с блоками стабилизации напряжения 13, 14 и 15, каждый из которых содержит первый и второй оптосимисторы 20 и 21 соответственно, нуль-орган 22, генератор пилообразного напряжения 23, компаратор 24, первый и второй формирователи импульсов 25 и 26 соответственно.
Устройство стабилизации напряжения работает следующим образом.
При вращении ротора генератора 1 (фиг.1) от приводного двигателя он возбуждается за счет емкостного тока трехфазных блоков конденсаторов возбуждения 11 или 12 и на выводах статорных обмоток 5, 6, 7 или 8, 9, 10 наводится ЭДС.
На примере блока стабилизации напряжения 15 рассмотрим принцип работы устройства. В номинальном режиме работы фазное напряжение Uн (фиг.2, а) поступает на вход нуль-органа 22, на выходе которого формируются импульсы, синхронные с нулевыми значениями напряжения генератора Uн (фиг 2, б). Синхронизирующие импульсы через первый формирователь импульсов 25 поступают на управляющий вход оптосимостора 20. Оптосимистр 20 открывается и на выводах генератора 4 и 7 формируется напряжение U4,7 (фиг 2, д). Синхронизирующие импульсы поступают также на вход генератора пилообразного напряжения 23, на выходе которого формируется опорный сигнал Uoc пилообразной формы (фиг.2, в), который поступает на первый вход компаратора 24 (фиг.1). На второй вход компаратора 24 поступает ведущий сигнал Uвс1 напряжения постоянного тока (фиг.2, в), который пропорционален напряжению генератора Uн. Когда величина опорного сигнала больше, чем величина ведущего сигнала, т.е. когда Uoc>Uвс1 на выходе компаратора 24 формируются управляющие импульсы (фиг.2, г), которые через формирователь импульсов управления 26 поступают на управляющий вход оптосимистора 21 (фиг.1). Оптосимистр 21 включается, это приводит к естественной коммутации (закрытию) оптосимистора 20 и на выходах статорной обмотки генератора 4 и 10 формируется напряжение U4,10 (фиг.2, д). После того как изменится полярность напряжения, прикладываемого к оптосимистору 21, он закрывается и далее физические процессы повторяются. В результате при поочередной работе оптосимисторов 20 и 21 формируется напряжение Uвых1 (фиг.2, д). Если, к примеру, напряжение на нагрузке уменьшается, тогда уменьшается величина напряжения источника ведущего сигнала, т.е. Uвс2<Uвс1 (фиг.2, е). Угол управления оптосимистороим 21 уменьшится (α2<α2, фиг.2, г, ж), и напряжение Uвых2 увеличится (Uвых2<Uвых, фиг.2, д, з).
Использование двух ответвлений каждой статорной обмотки генератора и подключенных к ним двух трехфазных блоков конденсаторов возбуждения, а также применение в каждой фазе генератора блока стабилизации напряжения, содержащих по два оптосимистора и систему управления, выгодно отличает предлагаемое устройство стабилизации напряжения бесконтактных генераторов переменного тока от известного, так как обеспечивается стабилизация напряжения в несимметричных режимах работы и повышается быстродействие устройства.
Устройство для стабилизации напряжения генератора, содержащее 3-фазный генератор со статорными обмотками, конденсаторы возбуждения и блок стабилизации напряжения, состоящий из управляющих элементов, генератора пилообразного напряжения, формирователей импульсов, отличающееся тем, что дополнительно содержит блоки стабилизации напряжения, блок питания, нуль-органа, компаратор, каждая статорная обмотка имеет средние выводы, а конденсаторы возбуждения объединены в трехфазные блоки, где конденсаторы соединены по схеме «треугольник», при этом начала статорных обмоток генератора объединены и соединены с первым входом блока питания, концы статорных обмоток соединены с первыми входами, а средние выводы статорных обмоток - со вторыми входами блоков стабилизации напряжения, концы статорных обмоток соединены с первым трехфазным блоком конденсаторов, а средние выводы статорных обмоток соединены со вторым трехфазным блоком конденсаторов, выходы блоков стабилизации напряжения подключены к выводам для подключения нагрузки генератора и ко второму, третьему и четвертому входам блока питания, выходы которого соединены с третьим и четвертым входами блоков стабилизации напряжения, каждый из блоков стабилизации напряжения содержит первый и второй управляющие элементы, в качестве которых использованы оптосимисторы, входы которых соединены с первым и вторым входами блоков стабилизации напряжения соответственно, выходы оптосимисторов соединены и являются выходами блоков стабилизации напряжения, четвертый вход блоков стабилизации напряжения соединен со входом нуль-органа, первый вход которого через генератор пилообразного напряжения соединен с первым входом компаратора, второй вход которого является третьим входом блока стабилизации напряжения, выход компаратора через второй формирователь импульсов соединен с управляющим входом второго оптосимистора, второй выход нуль-органа через первый формирователь импульсов соединен с управляющим входом первого оптосимистора.
