Устройство для регулирования напряжения генератора постоянного тока

 

ОП ИСАН И ЕИЗОБРЕТЕНИЯ (и) 475718

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.02.72 (21) 1750197/24-7 с присоединением заявки М (32) Приоритет

Опубликовано 30.06.75. Бюллетень М 24

Дата опубликования описания 22.09.75 (51) М. Кл. Н 02р 9/30

Государственный комитет

Совста Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДЫ 621.313.12.02..024.07 (088.8) (72) Автор изобретения

В. H. Мелешкин

Московский институт инженеров железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для напряжения генераторов постоянного тока и может быть использовано для стабилизации напряжения в системах электроснабжения транспортных средств.

Известны устройства для регулирования напряжения генератора постоянного тока, содержащие тиристор в цепи обмотки возбуждения, схему коммутации с коммутирующим конденсатором и трансформатором в контуре гашения, измерительный орган и широтноимпульсный модулятор с формирователем импульсов напряжения пилообразной формы и транзисторной схемой сравнения их с напряжением рассогласования на выходе измерительного органа.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение надежности регулирования.

Это достигается тем, что вторичная обмотка трансформатора контура гашения, соединенная последовательно с выпрямительным диодом, подключена параллельно накопительному конденсатору, одна из обмоток которого подсоединена к разрядному резистору и к базе транзистора схемы сравнения, коллектор которого через разделительный диод подключен к управляющему электроду тиристора, а эмиттер и другая обкладка конденсатора подсоединены к выходным зажимам измерительного органа.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где 1 — якорь генератора; 2 — обмотка возбуждения; 3 — отрицательный зажим генератора; 4 — положительный зажим якоря;

5 — положительный зажим обмотки возбуждения; 6 — основно"; 7 — коммути10 рующий конденсатор; 8 — перезарядный резистор; 9 — вспомогательный тиристор; 10— первичная обмотка трансформатора; 11 — вторичная обмотка трансформатора; 12 — диод;

13 —; 14 — диод; 15 — раздели15 тельный диод; 16 — транзистор схемы сравнения; 17 — вторичная обмотка трансформатора; 18 — выпрямительный диод; 19 — накопительный конденсатор; 20 — разрядный резистор; 21 — конденсатор; 22 — стабилитрон;

23 — 25 — резисторы; 26 — транзистор; 27— резистор.

Предлагаемое устройство содержит основной тиристор 6, схему коммутации (элементы 7 — 14), модулятор (элементы 15 — 20) и измерительный орган (элементы 21 — 27) .

Основной тиристор б соединяет положительный зажим 4 якоря 1 генератора с поло5 обмотки возбу ждения 2. Отрицательные зажимы якоря 1 и об475718

С0

65 мотки возбуждения 2 объединены в точке А.

Управляющий электрод основного тиристора

6 соединен с выходом модулятора.

Схема коммутации состоит из коммутирующего конденсатора 7, перезарядного резистора 8, вспомогательного тиристора 9, трансформатора с обмотками 10, 11 и li, диода 12 и элементов схемы управления вспомогательным тиристором 9 — стабилитрона 13 и диода 14.

Коммутирующий конденсатор 7 и перезарядный резистор 8 соединены последовательно и подключены соответственно к отрицательному 3 и положительному 4 зажимам генератора. Общая точка конденсатора 7 и резистора 8 подсоединена к аноду вспомогательного тиристора 9, катод которого подключен к точке соединения обмоток 10 и 11 трансформатора, включенных по BBTQTpilHcформаторной схеме. Обмотка 10 подсоединена к отрицательному зажиму 3 генератора, а обмотка 11 через диод 12 — к точке соединения катода основного тиристора 6 и положительного зажима 5 обмотки возбуждения 2.

Управляющий электрод вспомогательного тиристора 9 соединен с его анодом через последовательно включенные диод 14 и стабилитрон 13.

Модулятор состоит из формирователя пилообразных импульсов, содержащего вторичную обмотку li трансформатора, выпрямительный диод 18, накопительный конденсатор

19 и разрядный резистор 20, и схемы сравнения, выполненнои на транзисторе 16. Обмотка 17 трансформатора соединена последовательно с диодом 18. Зта последовательная цепь подключена параллельно конденсатору

19. К точке соединения катода диода 18 и конденсатора 19 подключены база транзистора

16 и резистор 20, соединяющий базу транзистора 16 с отрицательным зажимом 3 генератора. Коллектор транзистора 16 через разделительный диод lб подсоединен к управляющему электроду основного тиристора б. Змиттер транзистора 16 и точка соединения обмотки 17 и конденсатора 19 являются входными зажимами модулятора, которые подключены к выходу измерительного органа.

Измерительный орган содержит нелинейный мост, составленный из стабилитрона 22 и резисторов 23 — 25 и схему сравнения на транзисторе 26.

Катод стабилитрона 22 и резистор 24 подсоединены к положительному зажиму 4, а резисторы 23 и 25 к отрицательному зажиму 3 генератора. В диагональ нелинейного моста включен транзистор 26, так что его эмиттер соединяется с общей точкой стабилитрона 22 и резистора 23, а база — с точкой соединения резисторов 24 и 25. Коллектор транзистора 26 через резистор 27 подключается к отрицательному зажиму 3 генератора. Змиттер и коллектор транзистора 26 зашунтированы конденсатором 21 и являются выходными зажимами измерительного органа, так что эмиттер

50 транзистора 26 соединяется с эмиттером транзистора 16, а коллектор транзистора 26 — с гочкой соединения оомотки трансформатора

17 и конденсатора 19.

Предлагаемое устройство работаст следующим образом, В исходном положении якорь 1 генератора неподвижен и напряжение на его зажимах 3 и 4 равно нулю. 11ри увеличении скорости вращения за счет остаточного намагничивания и с помощью специальных средств, которые на схеме не изображены, происходит процесс самовозбуждения генератора. Напряжение на якоре возрастает и достигает уровня, при котором ток базы транзистора

16, определяемый разностью напряжений на якоре 1 и на стабилитроне 22 и ограниченный сопротивлением резистора 20, оказывается достаточным для протекания по его коллекторной цепи тока, равного току включения основного тиристора б.

В результате обмотка возбуждения 2 подключается к якорю 1 генератора и процесс самовозбуждения продолжается. Одновременно осуществляется процесс заряда коммутирующего конденсатора 7 (через резистор 8) и в момент времени, когда напряжение на конденсаторе 7 достигает напряжения стабилизации стабилитрона 13, происходит включение вспомогательного тиристора 9. При этом конденсатор 7 оказывается подключенным к первичной обмотке 10 трансформатора, а индуктирусмая во вторичной обмотке 11 электродвижугцая сила обеспечивает выключение основного тиристора 6. Затем по истечении полупериода собственных колебаний контура конденсатор 7 перезаряжается до напряжения обратной полярности, ток в контуре уменьшается до «нуля», и вспомогательный тиристор 9 выключается. Далее начинасгся перезаряд конденсатора 7 через резистор 8 и описанные выше процессы повторяются — в схеме коммутации устанавливается автоколебательный режим. Автоколебания существуют независимо от состояния основного тиристора 6, а их период определяется, главным образом, постоянной времени цепи заряда— емкостью конденсатора 7 и сопротивлением резистора 8.

В процессе самовозбуждения генератора, когда напряжение на якоре 1 меньше номинального значения, транзистор 26 находится в непроводящем состоянии, а транзистор 16 открыт, благодаря чему обеспечивается регулярное включение основного тиристора б непосредственно после воздействия очередного импульса, поступающего от схемы коммутации. Включение вспомогательного тиристора

9 сопровождается также возникновением импульса напряжения и на обмотке 17, но величина его не превышает напряжения на выходе измерительного органа (транзистор 26 закрыт) и поэтому диод 18 остается в непро водящем состоянии, предотвращая воздейст475718 вие индуктируемой в обмотке э.д.с. на состояние транзистора 16.

По окончании процесса самовозбуждения, когда напряжение на якоре 1 генератора достигает заданного уровня, транзистор 26 переходит в проводящее состояние, напряжение на конденсаторе 21 уменьшается, причем величина его тем меньше, чем больше превышение регулируемого напря>кения над заданным уровнем.

Регулятор вступает в действие с тех пор, когда напряжение на конденсаторе 21 становится меньше э. д.с., периодически индуктнруемой в обмотке 17 при вк;почсн:.:-. вспомогательного тиристора 9. 11ри этом происходит перезаряд конденсатора 19 до напряж .ния, практически равного величине пндуктируемой э.д.с., и последующий разряд его 1ерез резистор 20. В процессе разряда конденсатора 19 потенциал базы транзистора 16 в течение некоторого времени оказывается выше потенциала его эмиттера, вследств ie чего транзистор 16 переходит в непроводящее состояние, задерживая включение основного TIIристора 6. По окончании процесса разряда конденсатора 19 (напря>кение на его обкладках уменьшается практически до напряжения на выходе измерительного органа) транзистор

i16 открывается и обеспечивает включение основного тиристора 6. Длительность задер>ккп соответствует паузе между импульсами напряжения на обмотке возбуждения 2, что позволяет управлять величиной тока в ней и. следовательно, стабилизировать напряжение на якоре 1 при измене ии режима работы гене р ат ор а.

Соответс1вующим выбором и".;.à::eTðoH элементов схемь1 мо>кно Обеспечить ние длительности пауз в пределах от нуля до величины, соответствующей периоду автоколебан>ш схсмы коммутации, В последнем случае транз,i Тор 16 будет находиться в непроводящем состоянии, а основной тиристор 6—

5 выключен. Лвтоколебания в схеме коммутации ".ðè этом сохраняются, но форма импульсов напряжения, поступающих на обмотку возбуждения 2 от схемы при этом будет иметь вид косинусоиды (на интервале от 0 до 180 )

10 и среднее значение его уменьшится практически до нуля.

Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется широтно-импульсный способ регулирования с гьрактпчески неограниченной

15 кратностью измсцс.1ия тока возбуждения.

Предмет изобретения

Устройство для регулирования напряжения

2р генератора пос1оянного тока, содержащее тиристор в цспп о мотки возбуждения генератора, коммутиругсщий орган с конденсатором II конт,;.; гашен:., o трансформатором, измериTå.-tû:ûè Орган, широтно-импульсный модуля;>5 тор с фор:,1.1ро=:.тел м импульсов напряжения пилообразной;i;oðìû и орга11 сравнения напри>1>сипя гь1!сообразной формы с напря>кенис.,; рассогласования на выходе измерительного органа, причем выход оргHIIà сравнен:;я подключен к управляюцьсм э,. ктро;,у тпрпстора. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повь:шенпя надежности регулирования, вторичная обмотка трансфор35 матора через выпрям!!тель подкл10чена пара.1лель1!о коп-.,: -сатору и оое параллельные цс! i зкл:эчены х1ежду выходом H3>iepHTeльного органа и входом органа сравнения, соединснного с разрядным резистором.