OpubWki BB^C"* POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 45191 KI. 21 c, 46/50 Politechnika Gdanska (Katedra Elektroenergetgki)*) Gdansk, Polska Transduklorowy regulator impulsowy Patent trwa od dnia 8 sierpnia 1960 r.Przedmiot wynalazku stanowi transduktoro- wy regulator impulsowy.Do regulacji procesów elektrycznych, fizycz¬ nych, technologicznych itp. stosuje sie regu¬ latory róznych typów. Obecnie szerokie za¬ stosowanie znajduja regulatory elektryczne transduktorowe, w których zasadniczymi ele¬ mentami sa transduktory.Znane rozwiazania regulatorów transdukto- rowych oparte sa na zastosowaniu transduk- torów'o charakterystyce ciaglej. Transduktory o charakterystyce skokowej sa stosowane ja-* ko elementy laczeniowe albo elementy po¬ mocnicze w ukladach regulacji. Przykladami moga byc: zastosowanie transduktora o cha¬ rakterystyce skokowej w celu uzyskania nie¬ aktywnego sprzezenia zwrotnego w ukladzie (regulacji elektrod pieca lukowego oraz za- •*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca ^OOialazku; jest mgr inc. Jerzy Soldek. stosowanie transduktora' o charakterystyce skokowej, sterowanego przez element opóznia¬ jacy RC, w transduktorowym przekazniku cza¬ sowym. Praca transduktorów w znanych ukla¬ dach charakteryzuje sie jednym ustalonym jednoznacznie punktem pracy, wystapieniem pradu maksymalnego lub minimalnego, a wiec stanem statycznym.Przedmiotem wynalazku jest regulator trans- duktorowy, pracujacy impulsowo, regulujacy wedlug dynamicznej charakterystyki transdu¬ ktora. Zastosowany w regulatorze transduktor posiada dwa ustalone stany pracy: nasycenia i nienasycenia, ale znajduje sie w stanie ciag¬ lej oscylacji pomiedzy nimi. W rezultacie na wyjsciu z transduktora, stanowiacego samoist¬ ny regulator, wystepuja równiez posrednie wartosci pradu tj. wartosci zawarte pomiedzy wartoscia maksymalna, a wartoscia minimal¬ na, a to wskutek oddzialywania funkcjonal¬ nego sprzezenia zwrotnego od wielkosci na-stawczej lub regulowanej. W Wyniku tego dzialania ma miejsce oscylacyjny przebieg pradu wyjsciowego regulatora. Wartosci po¬ srednie pradu sa zalezne od wartosci pradu sterujacego. Mianowicie w zaleznosci od war¬ tosci pradu sterujacego zmienia sie stosunek czasów trwania stanu zmiany w kierunku na¬ sycenia do czasu trwania zmiany stanu w kie¬ runku nienasycenia. Srednia wartosc pradu roboczego transduktora na wyjsciu regulatora zalezy od stosunku tych czasów.Zasade dzialania transduktorowego regula¬ tora impulsowego mezna obrazowo porównac wiec z dzialaniem przekaznikowego stykowego regulatora wibracyjnego typu Tirilla, który wywoluje równiez plynna zmiane sredniej wartosci regulowanej w zaleznosci od wartos¬ ci regulowanej pomimo tego, ze jego element wyjsciowy w postaci zestyków posiada cha¬ rakter dwustanowy: stan rozwarcia lub stan zwarcia zestyków.Transduktorowy regulator impulsowy np. do regulowania napiecia pradnicy synchronicz¬ nej, sklada sie z transduktora o charaktery¬ styce przekaznikowej z uzwojeniami: roboczym, pomiarowym, polaryzacji, sprzezenia zwrotne¬ go funkcjonalnego i dodatniego wewnetrznego sprzezenia zwrotnego, prostowników i oporów pomocniczych oraz dwóch zródel zasilania pradu zmiennego i pradu stalego. Prad rpbo- czy transduktora, po wyprostowaniu w pro¬ stowniku o ukladzie mostkowym, przeplywa przez opornik obciazenia, znajdujacy sie jed¬ noczesnie w obwodzie roboczym zródla nasi¬ lania pradu stalego *i wplywa dzieki temu na wartosc pradu nastawczego. Uzwojenie po¬ miarowe, uzwojenie polaryzacji oraz uzwoje¬ nie sprzezenia zwrotnego funkcjonalnego po¬ siadaja tak wzajemnie dobrane amperozwoje, iz przy zgodnosci wartosci wielkosci regulo¬ wanej z wartoscia zadana, okresy zmitfny sta¬ nu w kierunku nasycenia i w kierunku nie¬ nasycenia transduktora, nastepujace periodycz¬ nie i skokowo wskutek pulsacji pradu w uzwo¬ jeniu sprzezenia zwrotnego funkcjonalnego, sa sobie równe. Uzwojenie sprzezenia zwrot¬ nego funkcjonalnego wytwarza natezenie póla magnetycznego o amplitudzie pulsacji równej lub wiekszej od szerokosci petli charaktery¬ styki przekaznikowej transduktora. Przy zgod¬ nosci wartosci regulowanej z zadana, wartosc amperozwojów wypadkowych, bedacych róz¬ nica amperozwojów uzwojenia pomiarowego i amperozwojów uzwojenia polaryzacji odpo¬ wiada srodkowemu punktowi szerokosci petli przekaznikowej transduktora (fig. 2). Kieru¬ nek róznicy amperorozwojów jest taki, ze przy wystapieniu wiekszej wartosci regulowanej niz zadana, amperozwoje wypadkowe uzwojenia pDiniarOwego i uzwojenia polaryzacji, dziala¬ ja w kierunku zwiekszenia pradu roboczego transduktora.Niniejsze rozwiazanie regulatora umozliwia skrócenie czasu odpowiedzi regulatora i po¬ lepsza stabilnosc pracy. Transduktorowy regu¬ lator impulsowy wedlug wynalazku posiada nastepujace zalety w porównaniu z regulato¬ rem transduktorowym o dzialaniu ciaglym: znacznie wieksza jest szybkosc odpowiedzi re¬ gulatora, lepsza jest jakosc regulacji co po¬ zwala na pominiecie specjalnych srodków sta¬ bilizujacych np. transformatorów impulsowych i regulator posiada prostszy schemat, mniej¬ sza ilosc elementów, mniejsze gabaryty oraz jest tanszy.Transduktorowy regulator impulsowy we¬ dlug wynalazku moze byc zastosowany jako regulator wzbudzenia pradnicy synchronicz¬ nej, regulator wzbudzenia pradnicy pradu sta¬ lego, regulator czestotliwosci pradnicy, regu¬ lator obrotów itp. W przypadku regulacji wzbudzenia pradnicy synchronicznej praca regulatora w obwodzie regulacji przedstawia sie nastepujaco. Prad pomiarowy odwzorowu¬ je wartosc regulowanego napiecia na zacis¬ kach pradnicy, a prad sprzezenia zwrotnego — wartosc i przebieg w czasie napiecia wzbu¬ dnicy. Prad polaryzujacy, plynacy przez uzwo¬ jenie polaryzacji transduktora przedstawia wartosc zadana. Opornik, znajdujacy sie w ob¬ wodzie pradu roboczego, spelnia role elemen¬ tu nastawczego, sluzac do regulacji pradu wzbudzenia wzbudnicy, bowiem przez opor¬ nik ten przeplywa suma pradu nastawczego i pradu regulatora. Dzieki temu wzrasta war¬ tosc opornosci dla obwodu nastawczego wraz ze wzrostem pradu regulatora. Prostownik, znajdujacy sie w obwodzie omawianym, spel¬ nia role blokujaca, ograniczajac dzialanie re¬ gulatora na obwód wzbudnicy tylko do opor¬ nika regulacyjnego.Transduktorowy regulator impulsowy wedlug wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ukladu, a fig. 2 — wykres pracy transduktora. Regu¬ lator sklada sie z transduktora lj posiadajacego uzwojenia: robocze a, pomiarowe b, polaryzacji c, sprzezenia zwrotnego funkcjonalnego d oraz dodatniego wewnetrznego sprzezenia zwrotnego — i —e, prostownika * w ukladal* mostkowym, opor¬ nika obciazenia i, prostownika blokujacego 4 w ukladzie jsdnopolówkowym, opornosci dodat¬ kowej 8 spnsatenia zwrotnego pras dwóch zró- del zasilania; pradu zmiennego & oraz pradu stalego &, Uzwojenie polaryzacji c moze spel¬ niac fala porównawczej wartosci zadanej w przypadku gdy wartosc ta ma byc stala.Dzialania regulatora jest nastepujace. W tranaduktorse I, bedacym zasadniczym elemen¬ tem regulatora, odbywa sie porównania ampe- mewojów od pradu iP, plynacego przez uzwo¬ jenia pomiarowa b, z amperozwojami od pradu I0, plynacego przez uzwojenie polaryzacji c.Równoczesnie prad 1^ plynacy przez uzwoje¬ nie sprzezenia zwrotnego funkcjonalnego d, stabilizuje proces regulacji, a ponadto oddzia- lywujac na atan nasycenia magnetycznego transduktora i wywoluje atan nieustajacych os¬ cylacji pradu rcbpczego U, plynacego przez uzwojenia roboczo a i uzwojenia dodatniego wewnetrznego sprzezenia zwrotnego e. Stan ten jest wynikiem wyposazenia tego uzwojenia sprzezenia zwrotnego funkcjonalnego d w ilosc zwojów, wywolujaca natezenia pola magnetycz¬ nego, wystarczajace do nasycania nasyconego rdzenia magnetycznego transduktora X, a tym samym do wywolania skokowej zmiany pradu roboczego lr od wartosci lr m»* do wartosci lF min (fig. Z). Uzyskiwane sprzezenie zwrotne jest tak silne, iz po wystapieniu maksimum pradu roboczego ir wymusza powrót tego pra¬ du roboczego If transduktora 1 do stanu po¬ przedniego, kiedy tP prad roboczy h jest znów minimalny. Wtedy sprzezenie zwrotne silnie maleje, pozwalajac na kolejny, skokowy, wzrost pradu roboczego Zr do maksimum.Prad roboczy h* po wyprostowaniu Przez prostownik 2, przeplywa przez opornik obcia¬ zenia 3t wywolujac dzialania nastawcse w ob¬ wodzie zewnetrznym zródla zasilania Et. Mia¬ nowicie, wywolujac odpowiedni spadek napie¬ cia na oporniku obciazenia 3, prad ten wplywa na wartosc pradu nastawczego I„ przezen ply¬ nacego.Prostownik blokujacy 4 lokalizuje dzialanie regulatora w obwodzie zewnetrznym tylko do opornika obciazenia 3.Dalsze powiazania w obwodzie regulacyjnym zaleza od wlasciwosci regulowanego procesu 1 na fig. 1 sa oznaczone symbolem A.Transduktor 1 moze równiez pracowac w ukladzie amplistatu z dodatkowym uzwojeniem dodatniego sprzezenia zwrotnego, zapewniaja¬ cym uzyskania sptftezynnifce sumarycznego we¬ wnetrznego sprzezenia zwrotnego wiekszego od jednascl Charakterystyka tranjsduktora Zr*=f {lp—Uz) jeat przekaznikowa (fig. 2) to znaczy, za posia¬ da dwa ustalona punkty pracy h min i h m*jc- W wyniku wspóldzialania uzwojenia pomia¬ rowego b, przez która plynie prad Ip, i uzwo¬ jenia sprzezenia zwrotnego funkcjonalnego d, przez która pftynie prad Ue, transduktor 1 znaj¬ duja sie w stania nieustajacych oscylacji.Charakter tych oscylacji zalezy od wartosci pra du sterujacego U m lp —l$* Mianowicie stosu¬ nek czasu Impulsu do czasu przerwy t{ i tp (fig, 2) oraz wartosc pradu roboczego Ir na wyjsciu transduktora i zaleza od wartosci pra¬ du sterujacego It.Na fig. 2 rozpatrzono trzy przypadki oscylacji.Przypadek 1. Gdy wartosc wielkosci re¬ gulowanej jest zgodna z zadana oraz odpowia* da wartosci pradu lP\, wtedy transduktor przez czas ta jest sterowany w kierunku osiagniecia pradu h mnx* a przez czas t^r^w kierunku osiag¬ niecia pradu lr mi* przy czym stosunek czasów tol: Jpj "I i na wyjsciu transduktora wystepu¬ je srednia wartosc pradu roboczego h* i, Przypadek 2. Gdy wartosc wielkosci re¬ gulowanej jest wieksza od zadanej i odpowia¬ da wartosci pradu Ip?, wtedy transduktor przez czas t\z jest sterowany w kierunku osiagniecia pradu lr mT, a przez czas t^ w kierunku osia¬ gniecia pradu /, min* przy czym stosunek czesów *& mh%l * na wyjsciu z transduktora wy¬ stepuje srednia wartosc pradu roboczego fr y$, 2* lt ar- I.Przypadek 3, Gdy wartosc wielkosci re¬ gulowanej jest mniejsza i odpowiada wartosci pradu 1&, wtedy transduktor przez czas U* jest sterowany w kierunku osiagniecia pradu ^n, a przez czas V w kierunku osiagniecia pradu It min, przy czym stosunek czasów tis; tpn£ 1 i na wyjsciu z transduktora wystepuje srednia wartosc pradu roboczego It sr. 3 < Ir *r 1.Szybkosc narastania pradu Ir zalezy od war¬ tosci pradu sterujacego U = lp — I9g.W celu uproszczenia rozwazan konstrukcje wykresów na fig. 2 wykonano przy pewnych zalozeniach upraszczajacych. We wszystkich trzech przypadkach mianowicie przyjeto jedna¬ kowy przebieg pradu sprzezenia zwrotnego l$t.W rzeczywistosci bedzie on zalezal od przebie¬ gu pradu roboczego Ir i dzieki temu bedzie wplywal stabilizujaco na przebieg procesu re- ~ « —gull4cji^pfzy":zaóhÓWaniu oscylacyjnego charak¬ teru pracy transduktora. Pominieto równiez opóznienia czasowe i bezwladnosci w obwodzie regulacji, ^uwzgledniajac jedynie zaleznosc szyb¬ kosci narastania pradu roboczego Ir. transduk¬ tora od wartosci pradu sterujacego J«. W rze¬ czywistjosci prady Ir i Isz beda mialy nieco iany przebieg od opisanego, ale bedzie zacho¬ wany ogólny charakter pracy regulatora.Transduktorowy regulator impulsowy moze byc stosowany do regulacji napiecia pradnic synchronicznych i innych wielkosci szybko- zmjennych. Moze on byc stosowany do regula¬ cji wielkosci wolnozmiennych np. do regulacji poziomu wody w zbiorniku elektrowni wodnej, ale w tym przypadku nalezy go wyposazyc w elementy opózniajace- PL