устройство для стабилизации напряжения бесконтактных генераторов переменного тока

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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 U_н (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 U_4,7 (фиг 2, д). Синхронизирующие импульсы поступают также на вход генератора пилообразного напряжения 23, на выходе которого формируется опорный сигнал U_oc пилообразной формы (фиг.2, в), который поступает на первый вход компаратора 24 (фиг.1). На второй вход компаратора 24 поступает ведущий сигнал U_вс1 напряжения постоянного тока (фиг.2, в), который пропорционален напряжению генератора U_н. Когда величина опорного сигнала больше, чем величина ведущего сигнала, т.е. когда U_oc>U _вс1 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 U_4,10 (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 U_вых1 (фиг.2, д). Если, к примеру, напряжение на нагрузке уменьшается, тогда уменьшается величина напряжения источника ведущего сигнала, т.е. U_вс2<U_вс1 (фиг.2, е). Угол управления оптосимистороим 21 уменьшится ( ₂< ₂, фиг.2, г, ж), и напряжение U_вых2 увеличится (U_вых2<U_вых, 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.