Система генерирования напряжения

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электромашинных систем генерирования электроэнергии, предназначенных для электрооборудования летательных аппаратов и других автономных объектов. Техническим результатом является повышение надежности энергообеспечения потребителей электрической энергии. В рабочем режиме величина выходного напряжения генератора (1) регулируется за счет изменения тока обмотки управления (2), которое осуществляется с помощью трансформатора (6) и ключа (8), коммутируемого в соответствии с законом широтно-импульсной модуляции. При замыкании ключа (8) энергия источника электропитания (9) через трансформатор (6) передается в обмотку возбуждения (2) генератора (1). При размыкании ключа (8) трансформатор (6) перестает питать обмотку возбуждения (2) и размагничивается через цепь, образованную размагничивающей обмоткой (10), диодом (11) и источником питания (9), (непрерывность тока в обмотке (2) поддерживается за счет диода (3). При коротком замыкании ключа (8) напряжение на вторичной обмотке (5) трансформатора пропадает, ток через нее снижается до нуля, а следовательно, прекращается протекание тока и через управляющую обмотку (2) генератора (1). Генератор оказывается без возбуждения, что вызывает снижение до нуля его выходного напряжения. Система застрахована от неконтролируемого увеличения уровня выходного напряжения генератора при коротком замыкании в регулирующем ключе, а потребители электроэнергии защищены от перенапряжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электромашинных систем генерирования электроэнергии, предназначенных для электрооборудования летательных аппаратов и других автономных объектов.

Известны электромашинные источники электропитания, например, из кн. «Электрооборудование летательных аппаратов» под ред. С.П.Грузкова т.1 Москва МЭИ. 2005 г., с.287). В состав устройства входит синхронный генератор напряжения, имеющий независимую обмотку управления (возбуждения). Стабилизация выходного напряжения генератора осуществляется при помощи тиристорного регулятора, подсоединенного к обмотке управления. Система генерирования отличается сложной схемотехникой и, следовательно, относительно низкой надежностью и неудовлетворительным качеством регулирования, а именно, низкими динамическими показателями, обусловленными особенностями работы тиристорных преобразователей.

Наиболее близкой к изобретению является система генерирования напряжения, содержащая электрический, например, синхронный, генератор, обмотка управления (возбуждения) которого, зашунтированная диодом, через управляемый ключ присоединена к источнику электропитания («Электрооборудование летательных аппаратов» под ред. С.П.Грузкова, т.1, Москва МЭИ. 2005 г., с.289). Недостатком известного устройства является низкая надежность энергообеспечения потребителей при коротком замыкании в управляемом ключе, приводящем к возникновению сверхтоков в обмотке управления генератора (в режиме К.З. обмотка оказывается напрямую подключенной к источнику электропитания) и, соответственно, к перенапряжению на выходе генератора.

Техническим результатом, которого можно достичь при использовании изобретения, является повышение надежности энергообеспечения потребителей электрической энергии.

Технический результат достигается за счет того, что в системе генерирования напряжения, содержащей электрический генератор напряжения постоянного либо переменного тока, управляющая обмотка либо обмотка возбуждения которого, зашунтированная первым диодом, через второй диод подсоединена к вторичной обмотке трансформатора, причем первичная обмотка трансформатора через управляемый ключ присоединена к источнику электропитания и к размагничивающей цепи, состоящей из размагничивающей обмотки трансформатора и третьего диода, при этом второй диод включен в режиме прямой передачи электроэнергии при открытом управляемом ключе.

В источниках информации имеются сведения об однотактных прямоходовых преобразователях напряжения, выполненных аналогично регулятору тока обмотки управления (B.C.Моин «Стабилизированные транзисторные преобразователи». М. Энергоатомиздат, 1986 г.). Однако известные устройства предназначены непосредственно для питания потребителей заданным видом энергии, в то время как согласно изобретению известная схема используется для формирования тока обмотки управления генератора напряжения, входя в совокупность существенных признаков системы совместно с самим генератором, имеющим обмотку управления (возбуждения). Таким образом, использование известной схемы для организации питания обмотки возбуждения либо управления генератора обеспечивает достижение нового технического результата - обеспечение автоматической защиты потребителей от перенапряжений, обусловленных коротким замыканием регулирующего ключа, что позволяет говорить о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

На чертеже представлена электрическая схема устройства.

Система генерирования напряжения содержит электрический генератор 1 напряжения (постоянного либо переменного тока), обмотка управления 2 которого, зашунтированная диодом 3, через диод 4 подсоединена к вторичной обмотке 5 трансформатора 6. Первичная обмотка 7 трансформатора через управляемый ключ 8 присоединена к источнику электропитания 9 и к размагничивающей цепи, которая состоит из размагничивающей обмотки 10 трансформатора и диода 11. Диод 4 включен в режиме прямой передачи электроэнергии при открытом управляемом ключе. Полярность включения диода 3 обеспечивает режим непрерывного тока в обмотке возбуждения (управления) 2.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем режиме величина выходного напряжения генератора 1 регулируется путем изменения тока обмотки управления 2, которое осуществляется с помощью трансформатора 6 и ключа 8, коммутируемого в соответствии с законом широтно-импульсной модуляции, например, в функции выходного напряжения. При этом увеличение выходного напряжения генератора заданного уровня влечет за собой увеличение скважности управляющих импульсов (уменьшение коэффициента заполнения) и, соответственно, уменьшение тока возбуждения генератора, что, в свою очередь, приводит к снижению выходного напряжения генератора. И, наоборот, снижение выходного напряжения приводит к повышению коэффициента заполнения управляющих импульсов и росту напряжения генератора. Таким образом осуществляется регулирование (стабилизация) выходного напряжения генератора.

В зависимости от конструктивных особенностей генератора 1 обмотка 2 может использоваться в качестве обмотки возбуждения или управления либо одновременно выполнять обе функции.

При замыкании ключа 8 энергия источника электропитания 9 через трансформатор 6 передается в обмотку возбуждения 2 генератора 1. При размыкании ключа 8 трансформатор 6 перестает питать обмотку возбуждения 2 и размагничивается через цепь, образованную размагничивающей обмоткой 10, диодом 11 и источником питания 9, причем непрерывность тока в обмотке 2 поддерживается за счет диода 3.

При коротком замыкании ключа 8 напряжение на вторичной обмотке 5 трансформатора пропадает, ток через нее снижается до нуля, а следовательно, прекращается протекание тока и через управляющую обмотку 2 генератора 1. Генератор оказывается без возбуждения, что вызывает снижение до нуля его выходного напряжения.

Таким образом, система застрахована от неконтролируемого увеличения уровня выходного напряжения генератора при коротком замыкании в регулирующем ключе, а потребители электроэнергии защищены от перенапряжения.

Высокая надежность работы системы генерирования, застрахованной от неконтролируемых аварийных перенапряжений, позволяет рекомендовать ее при разработке электромашинных источников электропитания широкого назначения.

Система генерирования напряжения, содержащая электрический генератор напряжения постоянного либо переменного тока, управляющая обмотка либо обмотка возбуждения которого, зашунтированная первым диодом, через второй диод подсоединена к вторичной обмотке трансформатора, причем первичная обмотка трансформатора через управляемый ключ присоединена к источнику электропитания и к размагничивающей цепи, образованной размагничивающей обмоткой, третьим диодом и источником питания, через которую размагничивается трансформатор при размыкании управляемого ключа, при этом второй диод включен в режиме прямой передачи электроэнергии при открытом управляемом ключе.