Opublikowano: 20.XI.1965 50388 KI. 21 d2, 6/01 MKP H02 9/iO UKD EH p 1,1 O '¦¦ v 1 Twórca wynalazku: dr inz. Zbigniew Tadus Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Katedra Automatyki i Elektroniki Przemyslowej), Kraków (Polska) Tranzystorowy regulator impulsowy napiecia generatora synchronicznego Przedmiotem wynalazku jest tranzystorowy re¬ gulator impulsowy napiecia generatora synchro¬ nicznego, sluzacy do stabilizacji napiecia genera¬ torów synchronicznych o mocy do okolo 100 kVA, których uzwojenie wzbudzenia jest zasilane z prad¬ nicy bocznikowej samowzbudnej.W zespolach malej mocy generator synchronicz¬ ny-wzbudnica moze zrealizowac stabilizacje na¬ piecia generatora przez zastosowanie kompaundo- wania fazowego z ewentualna korekcja napiecia lub przy pomocy automatycznej regulacji pradu magnesujacego wzbudnicy. Wyposazenie jednak ta¬ kich generatorów w uklad kompaundowania fazo¬ wego moze byc czesto klopotliwe, a ponadto kosz¬ towne, przy czym rezygnuje sie z jednego istnieja¬ cego elementu obwodu regulacji to jest wzmacnia¬ cza mocy, którym jest wzbudnica. Regulator wzbu¬ dzenia, pracujacy w obwodzie magnesujacym wzbudnicy daje wprawdzie nieco mniejsze szyb¬ kosci regulacji napiecia jednak jest mniej kosz¬ towny, gdyz pracuje na znacznie nizszym poziomie mocy.Znane regulatory z lampami elektronowymi próz¬ niowymi jak tez regulatory z lampami gazowany¬ mi lub regulatory weglowe maja badz to ogra¬ niczony zakres zastosowania badz tez sa zawodne w dzialaniu lub wrecz malo dokladne. Natomiast znane regulatory tranzystorowe o pracy ciaglej jak tez impulsowej maja ograniczony zakres zastoso- 2 wania ze wzgledu na niskie dopuszczalne napiecie kolektor-emiter tranzystora.W celu podwyzszenia napiecia na wylaczniku tranzystorowym stosuje sie czesto szeregowe la- 5 czenie tranzystorów mocy. Wówczas tranzystory sa sterowane za pomoca ukladów zawierajacych magnetyczny modulator szerokosci impulsu i tran¬ sformator dla galwanicznego oddzielenia bez tran¬ zystorów. Takie uklady sterujace maja nietypowe io elementy magnetyczne, sa skomplikowane i kosz¬ towne.Tych wad nie ma tranzystorowy regulator im¬ pulsowy napiecia generatora synchronicznego we¬ dlug wynalazku, przedstawiony w przykladowym 15 rozwiazaniu na rysunku. ;: Regulator wedlug wynalazku jest wyposazony w tranzystorowy przekaznik w ukladzie kaskody, zbudowany wylacznie z typowych elementów pól¬ przewodnikowych i umozliwiajacy prace ukladu 20 przy napieciu dwa razy wyzszym niz dopuszczalne napiecie jednego tranzystora oraz w urzadzenia do przyspieszania przebiegów regulacji i kompensacji wplywu temperatury.Napiecie generatora jest podawane do czlonu po- 25 miarowego, który sklada sie z transformatora Tri, prostownika Prl, filtru Lp—Cp i mostka nielinio¬ wego, wyposazonego w stabilitrony pólprzewodni¬ kowe DZ (diody Zenera) i opory liniowe Rm. W tym czlonie napiecie zmienne proporcjonalne do napie- 30 cia generatora zostaje wyprostowane i porównane 50388.;. ,:,' .^.:V .; 50&88 * ;¦ * , \ z napieciem wzorcowym otrzymywanym jako spa¬ dek napiecia na stabilitronach DZ. Wyprostowane napiecie zawiera oprócz skladowej stalej propor¬ cjonalnej do amplitudy napiecia generatora takze niewielka skladowa zmienna tetnien, pelniaca w s ukladzie role impulsatora. Róznica napiecia zmien¬ nego i napiecia wzorcowego zostaje przekazana do wzmacniacza wstepnego wykonanego jako wzmacniacz róznicowy zawierajacy tranzystory Ti i T^eraz opory Rk i opór Re.Napiecie wyjsciowe wzmacniacza wstepnego ste¬ ruje wzmacniacz mocy, którym jest tranzystorowy przekaznik w ukladzie kaskody TPK, zalaczajacy i wylaczajacy okresowo uzwojenie wzbudzenia wzbudnicy. Sterowanie odbywa sie przez zmiane wspólczynnika wypelnienia impulsu. Modulacja szerokosci impulsu zrealizowana jest w czlonie pomiarowym przez zmiane poziomu skladowej zmiennej tetnien. Zmiana, poziomu tej skladowej uzalezniona od przyrostu napiecia stalego, propor¬ cjonalnego do napiecia generatora zmienia stosu¬ nek czasu zalaczenia do calego okresu. W wyniku zmiany napiecia generatora zmienia sie wiec na¬ piecie wzbudnicy i tym samym prad wzbudzenia generatora.Zastosowanie napiecia forsujacego Ud, dzialaja¬ cego w okresie zalaczenia uzwojenia magnesuja¬ cego wzbudnicy i powiekszajacego szybkosc nara¬ stania jej napiecia oraz opornosci dodatkowej Rg, dzialajacej w obwodzie gaszenia pola i przyspie¬ szajacej zanikanie pradu magnesujacego — umoz¬ liwia powiekszenie szybkosci przebiegów regulacji.Napiecie forsujace Ud jest dostarczane przez tran¬ sformator Tr2 i prostownik Pr2 oraz wygladzane przy pomocy dlawika Ld. Wstepnym obciazeniem prostownika jest opornik Rd.Uklad posiada stabilizujace sprzezenie zwrotne rózniczkujaco-calkujace Ri, R2, Ci, C2.Wzmacniacz wstepny zabezpiecza przed przecia¬ zeniem stabilitrony mostka nieliniowego i obwód wejsciowy wzmacniacza mocy przy wiekszych zmianach napiecia generatora. Jego zadaniem jest takze zmniejszenie wplywu strefy niejednoznacz¬ nosci wzmacniacza mocy na prace regulatora.Zastosowanie tranzystorowego przekaznika w ukladzie kaskady TPK pozwala na uzyskanie mie¬ dzy punktami a i b, w stanie wylaczenia napiecia dwa razy wyzszego niz dopuszczalne napiecie ko¬ lektor—emiter tranzystora mocy bez uzycia dodat¬ kowych elementów magnetycznych i styków me¬ chanicznych. Przekaznik ten posiada wylacznie typowe, latwo dostepne elementy pólprzewodni¬ kowe i oporniki.W czlonie pomiarowym zastosowano uklad kom¬ pensacji wplywu temperatury, skladajacy sie z diod Di....Dn wlaczonych szeregowo w obwód zasilania mostka nieliniowego oraz dwójnika tranzystoro¬ wego T3, R3, R4, R5 i oporu Rbl o regulowanej cha¬ rakterystyce. Uklad kompensacji cieplnej obejmu¬ jacy swym dzialaniem mostek nieliniowy i wzmac¬ niacz róznicowy eliminuje praktycznie zupelnie wplyw zmiany temperatury otoczenia o okolo 20— —30°C na napiecie wzorcowe i napijcie] wyjsciowe wzmacniacza.. Przelaczenia z regulacji automatycznej na reczna dokonuje sie przelacznikiem Pa — r. Do zmiany napiecia generatora przy regulacji, recznej sluzy regulowany opornik Rr.W regulatorze istnieje mozliwosc wprowadzenia do czlonu pomiarowego po stronie pradu zmienne¬ go napiecia proporcjonalnego do pradu dla ewen¬ tualnej kompensacji statyki lub potrzebnej staty- zacji charakterystyki zewnetrznej przy pracy rów¬ noleglej, co na rysunku oznaczono symbolem S.W razie potrzeby stosowania ograniczenia pradu generatora, napiecie wyprostowane z ogranicznika mozna doprowadzic do bazy tranzystora Tx w punkcie A. Wartosc napiecia generatora nastawia sie potencjometrem P.Tranzystorowy regulator impulsowy napiecia generatora synchronicznego wedlug wynalazku ce¬ chuje duza szybkosc regulacji, maly wspólczynnik statyki nie przekraczajacy 0,5°/o, stalosc nastawio¬ nego napiecia generatora przy zmianach tempera¬ tury, a ponadto male wymiary, wysoki stopien nie¬ zawodnosci, duza trwalosc i odpornosc na wstrzasy oraz niski koszt budowy. W przeciwienstwie do znanych regulatorów moze miec zastosowanie na¬ wet wtedy, gdy napiecie na wylaczniku tranzy¬ storowym przekracza dopuszczalne napiecie kolek¬ tor—emiter tranzystora mocy. Dzieki tej wlasnosci moze sluzyc do regulacji wzbudzenia wiekszosci spotykanych zespolów malej mocy, generator syn- chroniczny-wzbudnica. PL