Устройство регулирования частоты автономного синхронного генератора электроагрегата
Владельцы патента RU 2727922:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах регулирования частоты наземных средств энергоснабжения воздушных судов. Технический результат - уменьшение колебаний частоты автономного синхронного генератора, сокращение времени наступления установившегося режима по частоте при коммутации мощных нагрузок. Устройство регулирования частоты автономного синхронного генератора содержит генератор опорной частоты, устройство сравнения, сумматор, регулятор оборотов приводного двигателя, блок формирования управляющего воздействия, дешифратор, шифратор, датчик включения нагрузки, ручной коммутационный аппарат. 1 ил.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам регулирования частоты автономных синхронных генераторов.
Известно устройство, [Патент на полезную модель №99910 МПК Н02Р 9/02. Регулятор частоты синхронного генератора / Г.Н. Утляков, А.Р. Валеев, В.М. Асадуллин, В.И. Каримов, А.С. Есаулов. Заявлено 29.06.2010, опубл. 27.11.2010. Бюл. №33]. Регулятор частоты синхронного генератора, содержащий первый измерительный орган частоты, соединенный с синхронным генератором, первое усилительное устройство, соединенное с первым исполнительным устройством, второе усилительное устройство, соединенное со вторым исполнительным устройством, связанным с приводом постоянной частоты вращения, подключенный к синхронному генератору и второму измерительному органу частоты, связанному со вторым устройством усиления и первым исполнительным устройством, отличающийся тем, что содержит датчик тока, подключенный к синхронному генератору и интеллектуальному регулятору, соединенным с первым усилительным устройством и первым измерительным органом частоты.
Недостатками устройства являются значительные колебания частоты генератора, при коммутации мощных нагрузок, обусловленные низким быстродействием системы регулирования частоты и инерционностью приводного двигателя.
Техническим результатом изобретения является уменьшение колебаний частоты автономного синхронного генератора, сокращение времени наступления установившегося режима по частоте при коммутации мощных нагрузок.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство регулирования частоты автономного синхронного генератора электроагрегата дополнительно введены дешифратор, блок формирования управляющего воздействия и сумматор, второй вход сумматора соединен с выходом устройства сравнения, а выход - со входом регулятора оборотов приводного двигателя, а на каждом потребителе установлен датчик включения нагрузки, расположенный на рукоятке ручного коммутационного аппарата и последовательно соединенный с шифратором, при этом выход шифратора n-го потребителя, где (N - количество потребителей), соединен с входом дешифратора линией связи.
Сущность изобретения заключается в дополнительном увеличении оборотов приводного двигателя перед включением нагрузки за счет формирования и передачи по линии связи упреждающего сигнала о намерении ее включения, обеспечивая тем самым технический результат изобретения.
Структурная схема регулирования частоты автономного синхронного генератора электроагрегата изображена на чертеже.
Устройство содержит: 1 - генератор опорной частоты, 2 - устройство сравнения, 3 - сумматор, 4 - регулятор оборотов приводного двигателя, 5 - блок формирования управляющего воздействия, 6 - дешифратор, 7 - шифратор, 8 - датчик включения нагрузки, 9 - ручной коммутационный аппарат.
Датчик включения нагрузки установлен на рукоятке ручного коммутационного аппарата и предназначен для фиксации момента прикосновения оператора к рукоятке ручного коммутационного аппарата.
В качестве датчика включения нагрузки может быть применен тензодатчик с возможностью определения направления воздействия [см. например «Шушкевич, В.А. Основы электротензометрии [Текст] / В.А. Шушкевич. - Минск: Вышейшая школа, 1975, с. 121-122].
Блок формирования управляющего воздействия предназначен для выбора из массива согласно полученному от дешифратора сигналу импульса, хранящегося в памяти блока, причем величина изменения оборотов должна соответствовать амплитуде импульса, а длительность воздействия - времени включения нагрузки.
Блок формирования управляющего воздействия может быть выполнен в виде микропроцессорного устройства с энергонезависимой памятью [см. например «Компоненты и технологии» №7, 2012 с. 12-14].
Линия связи между шифратором и дешифратором может быть выполнена на основе соответствующей интегральной микросхемы, реализующей на физическом уровне беспроводную передачу данных по интерфейсу Wi-Fi, Zig-Bee, Bluetooth, GSM или CDMA с возможностью задания адреса передатчика [см. например «Новости электроники» №13, 2009, с. 25-28].
Назначение элементов сумматора - 3, дешифратора - 6, шифратора - 7 понятно из их названия. Все эти элементы могут быть выполнены по известным радиотехническим схемам.
Устройство работает следующим образом: При включении нагрузки путем воздействия оператора на ручной коммутационный аппарат 9 до момента замыкания его контактов происходит срабатывание датчика включении нагрузки 8. На выходе датчика появляется упреждающий сигнал, свидетельствующий о предстоящем включении нагрузки, соответствующий ее мощности и типу. Далее сигнал с датчика 8 поступает на шифратор 7, где происходит формирование сигнала о порядковом номере нагрузки. Далее по линии связи данный сигнал поступает на дешифратор 6, где происходит определение порядкового номера нагрузки и передача этой информации в блок формирования управляющего воздействия 5. Там по порядковому номеру нагрузки происходит выбор импульса, соответствующего поступающему сигналу из массива, хранящегося в памяти, причем мощность нагрузки соответствует амплитуде импульса, а длительность работы нагрузки - его продолжительности. Далее данный импульс поступает на сумматор, где алгебраически складывается с сигналом штатного регулятора частоты и через регулятор оборотов приводного двигателя увеличивает либо уменьшает его обороты.
Таким образом, начало регулирования частоты синхронного генератора наступает с необходимым опережением по отношению к моменту включения нагрузки.
При сбросе нагрузки последовательность работы элементов в схеме сохраняется прежней, причем вместо увеличения оборотов приводного двигателя происходит их уменьшение для исключения выбросов частоты.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как существующий на данный момент уровень техники позволяет его реализовать.
Использование предлагаемого устройства позволит повысить качество регулирования частоты синхронных генераторов при коммутации мощных нагрузок, а именно снизить провалы и выбросы частоты, время наступления установившегося режима и, тем самым, повысить надежность работы потребителей, чувствительных к качеству регулирования частоты питающего напряжения.
Устройство регулирования частоты автономного синхронного генератора электроагрегата, содержащее последовательно соединенные генератор опорной частоты, устройство сравнения, а также регулятор оборотов двигателя и n ручных коммутационных аппаратов, где 
(N - количество потребителей), отличающееся тем, что дополнительно введены дешифратор, блок формирования управляющего воздействия и сумматор, второй вход сумматора соединен с выходом устройства сравнения, а выход - с входом регулятора оборотов приводного двигателя, а на каждом потребителе установлен датчик включения нагрузки, расположенный на рукоятке ручного коммутационного аппарата и последовательно соединенный с шифратором, при этом выход шифратора n-го потребителя, где 
соединен с входом дешифратора линией связи.
