Opublikowano: 15.11.1971 61848 KI. 21 c, 64/50 MKP H 02 p, 9/30 Twórca wynalazku i Ludomir Jawniszko, Warszawa (Polska) wlasciciel patentu: Uklad stabilizatora napiecia dostosowany do stabilizacji napiecia generatorów maszynowych pradu zmiennego Przedmiotem wynalazku jest uklad stabilizatora napiecia generatorów maszynowych pradu zmien¬ nego, który majac glówne cechy wspólne z ukla¬ dem stabilizatora napiecia sieci energetycznej we¬ dlug patentu nr 61088 stanowi ulepszenie tego ukladu, dostosowujacego ten uklad do celu wy¬ mienionego na wstepie.Zadaniem ukladu 'wedlug wynalazku jest umoz¬ liwienie automatycznego utrzymania stalosci na¬ piecia wyjsciowego generatorów z duza dokladno¬ scia (rzedu ± 0,1%).Klasyczny sposób stabilizacji napiecia generato¬ rów pradu zmiennego polega na porównywaniu wyprostowanego napiecia zmiennego generatora z napieciem odniesienia z obcego zródla, w takim ukladzie, ze w przypadku zmian napiecia genero¬ wanego powstala róznica napiec wzorca i pradnicy jest skierowana na wzmacniacz pradu stalego, któ¬ ry z kolei zasila magnesy pradnicy przeciwdziala¬ jac odchyleniom generowanego napiecia w stosun¬ ku do wzorca odniesienia.Dokladnosc stabilizacji opisanego ukladu jest w najlepszym przypadku rzedu 1%, jezeli obciazenie pradnicy nie zmienia sie w zbyt duzych granicach.Jezeli natomiast zmienia sie charakter obciazenia z rzeczywistego na indukcyjny, lub odbiorniki energii zawieraja uklady prostownicze, to w takim przypadku uchyby napiecia moga siegac kilkuna¬ stu procent.Powodem takich duzych uchybów jest zmiana 30 zawartosci harmonicznych w napieciu wyjsciowym pradnicy, które maja zasadniczy wplyw na spraw¬ nosc prostowania, na skutek czego powstaje znacz¬ na rozbieznosc pomiedzy wartoscia skuteczna na¬ piecia pradnicy i napieciem wyprostowanym po¬ równywanym z wzorcem odniesienia.Wzorzec napiecia odniesienia moze byc zastapio¬ ny mostkiem zawierajacym element wrazliwy na zmiany napiecia np. neonówke, warystor, lub dio¬ de Zenera, co nie polepsza stabilizacji, poniewaz mostek taki musi byc zawsze zasilany napieciem wyprostowanym.Znacznie lepszym sposobem jest stosowanie w mostku sterujacym wolframowej diody nasyconej, której obwód zarzenia jest zasilany napieciem zmiennym z pradnicy. W takim przypadku mostek sterujacy reaguje na wartosc skuteczna napiecia zmiennego i dokladnosc stabilizacji takiego ukladu jest rzedu ± 0,5% niezaleznie od zmian wielkosci i charakteru obciazenia pradnicy.Wada ukladu z dioda nasycona jest mala trwa¬ losc diody (600 godz.), duza zmiennosc parametrów w czasie dlugotrwalej pracy oraz skomplikowany uklad, wymagajacy zasilania mostka sterujacego stalym napieciem bardzo dokladnie stabilizowa¬ nym.Uklad stabilizatora wedlug wynalazku oparty jest na ukladzie wedlug patentu glównego nr 61088 i zawiera mostek sterujacy z zarówka, zasilany zmiennym napieciem pulsujacym z obwodu wyj- 618483 61848 4 sciowego pradnicy, a napiecie z mostka pb wzmoc¬ nieniu w tranzystorowym wzmacniaczu mocy re¬ guluje prad w magnesach pradnicy, automatycz¬ nie utrzymujac stalosc jej napiecia wyjsciowego.Uklad ten nie moze byc jednak wprost zastoso¬ wany do stabilizacji napiecia pradnic, wymaga on mianowicie zmian uzupelniajacych, które sa przed¬ miotem niniejszego wynalazku.Nalezy nadmienic, ze konwencjonalny uklad tranzystorowego wzmacniacza mocy stosowany w stabilizatorach sieci energetycznej pozwala na za¬ silanie obwodów o napieciu nie przekraczajacym normalnego napiecia pracy tranzystora, czyli rzedu kilkunastu woltów, podczas gdy zasilanie magne¬ sów pradnicy wymaga napiecia znacznie przekra¬ czajacego 100 V, stosowanie bowiem nizszych na¬ piec uniemozliwia samowzbudzenie sia pradnicy, której obwód magnesowania jest normalnie zasi¬ lany jej napieciem wyjsciowym przez prostownik, posiadajacy dosc znaczny napieciowy próg dziala¬ nia.Uklad stabilizatora napiecia wedlug wynalazku jest tak rozwiazany, ze pozwala na stosowanie nie¬ mal dowolnie wysokich napiec w obwodzie magne¬ sowania przez zastosowanie w ukladzie wedlug patentu nr 61088 na wyjsciu wzmacniacza ukladu kaskadowego, zawierajacego dwa lub wiecej tran¬ zystorów mocy polaczonych oporami w ukladzie mostkowym tak dobranymi, ze napiecia na kole¬ ktorach wszystkich tranzystorów mocy sa . jedna¬ kowe, niezaleznie od wielkosci wysterowania ca¬ lego ukladu kaskadowego.Oprócz tego konieczne jest zastosowanie ukladu korekcyjnego, polegajacego na dobraniu we wzma¬ cniaczu sprzezenia zwrotnego o charakterze nieli¬ niowym, dostosowanego do charakterystyki danej pradnicy, odmiennej niz charakterystyka obwodu magnesowania transduktora w stabilizatorach na¬ piecia sieci energetycznej, co wymaga stosowania zarówki jako nieliniowej opornosci sprzegajacej (rzadziej diody pólprzewodnikowej).Na rysunku przedstawiono schematycznie przy¬ klad wykonania ukladu wedlug wynalazku.Mostek sterujacy z zarówka 2l zasilany jest tyl¬ ko jednym napieciem zmiennym przez transfor¬ mator Tl z pradnicy G napedzanej silnikiem S.Napiecie z transformatora Tl zostaje nastepnie za¬ mienione wysókosprawnym prostownikiem krze¬ mowym PI na napiecie zmienne pulsujace, przez co napiecie to zachowujac w dalszym ciagu cha¬ rakter sinusoidalny spelnia podwójna role: podgrze¬ wa wlókno zarówki z taka sama skutecznoscia jak skuteczna wartosc pradu zmiennego i równoczes¬ nie jako napiecie jednokierunkowe jest zródlem napiecia sterujacego, pojawiajacego sie na przekat¬ nej mostka w przypadku odchylenia napiecia wyj¬ sciowego od wartosci nominalnej.Napiecie sterujace z mostka po wzmocnieniu we wzmacniaczu mocy W zawierajacym uklad ¦ kaska- 5 dowy tranzystorów TZ1 i TZ2 polaczonych z opo¬ rami Rl, R2, R4 i R5 w ukladzie mostkowym za¬ salanym przez transformator T2 i prostownik P2 automatycznie reguluje prad w obwodzie magnesu¬ jacym M pradnicy, utrzymujac stala wartosc jej io napiecia wyjsciowego.Zaleta opisanego ukladu jest niezwykla prosto¬ ta wykonania, bardzo duza stabilnosc zarówno chwilowa jak i w czasie dlugotrwalej pracy.Zarówka w mostku pracuje przy obnizonym na¬ pieciu do 20% wartosci nominalnej, jest zatem praktycznie niezniszczalna i niezmienna co do wlasciwosci w czasie.Uklad ten zastosowany np. w zespole maszyno¬ wym pradu zmiennego mocy 8 kVA 220 V utrzy¬ muje wyjsciowe napiecie zmienne pradnicy w granicach ± 0,1% niezaleznie od zmian obciazenia od zera do maksymalnego nominalnego.Wysoka dokladnosc stabilizacji jest wynikiem urzadzenia korekcyjnego, którego dzialanie polega na zastosowaniu sprzezenia zwrotnego we wzmac¬ niaczu mocy przez wykorzystanie w tym celu spad¬ ku napiecia pradu regulacyjnego na ukladzie opo¬ rowym o charakterystyce nieliniowej, który zawie¬ ra zarówke 22 lub rzadziej diode pólprzewodniko¬ wa, zaleznie od charakterystyki maszyny, przy czym charakterystyka nieliniowego ukladu sprze¬ gajacego jest tak dobrana, ze jest lustrzanym od¬ biciem charakterystyki uchybów wyjsciowego na¬ piecia pradnicy.Calkowita niezaleznosc napiecia stabilizowanego pradnicy od temperatury otoczenia uzyskano przy pomocy termistora Tr wlaczonego w obwód most¬ ka sterujacego. PL