RU2239273C1

RU2239273C1 - Ac/dc generator

Info

Publication number: RU2239273C1
Application number: RU2003112548/09A
Authority: RU
Inventors: Н.И. Богатырев (RU); Н.И. Богатырев; Б.И. Жидков (RU); Б.И. Жидков; Ю.С. Огарь (RU); Ю.С. Огарь; В.Н. Темников (RU); В.Н. Темников; А.В. Пронченко (RU); А.В. Пронченко; А.М. Поддубный (RU); А.М. Поддубный
Original assignee: Кубанский государственный аграрный университет
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-10-27

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: proposed invention can be also used for designing generators for autonomous electric power stations. Ac/dc converter is additionally provided with power transistor, control circuit composed by integral stabilizer provided with current-limiting resistance, filter capacitor and voltage divider. Resistor and potentiometer of the voltage divider are connected in series. Load can be energized with alternating and direct current.

EFFECT: stabilized output alternating and direct current voltage.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для проектирования синхронных машин малой и средней мощности, преимущественно генераторов для автономных электростанций.The invention relates to electrical engineering and can be used for the design of synchronous machines of small and medium power, mainly generators for autonomous power plants.

Известен синхронный генератор с двумя обмотками на статоре и роторе, имеющий систему стабилизации напряжения (патент РФ №2107378, Н 02 К 19/30, от 20.03.98 г.). Недостатком известного генератора является сложность конструкции и схемы управления.Known synchronous generator with two windings on the stator and rotor having a voltage stabilization system (RF patent No. 2107378, N 02 K 19/30, from 03.20.98). A disadvantage of the known generator is the complexity of the design and control circuit.

Наиболее близким по техническому решению является генератор переменного тока с комбинированным возбуждением по патенту РФ №2145763, Н 02 К 19/36, содержащий трехфазную обмотку на статоре, трехфазный выпрямитель, обмотку возбуждения на роторе. Стабилизация напряжения осуществляется за счет шунтирования обмотки возбуждения регулирующим элементом.The closest in technical solution is an alternating current generator with combined excitation according to the patent of the Russian Federation No. 2145763, N 02 K 19/36, containing a three-phase winding on the stator, a three-phase rectifier, the excitation winding on the rotor. Voltage stabilization is achieved by shunting the field winding by the regulating element.

Недостатком известного генератора являются большие массогабаритные показатели за счет конденсаторов, небольшой диапазон регулирования выходного напряжения, ограниченная область применения.A disadvantage of the known generator is the large overall dimensions due to capacitors, a small range of regulation of the output voltage, limited scope.

Техническим решением предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, расширение диапазона регулирования выходного напряжения и возможность питать нагрузку на постоянном и переменном токе различного выходного напряжения.The technical solution of the invention is to eliminate these drawbacks, expand the range of regulation of the output voltage and the ability to power the load with direct and alternating current of various output voltages.

Поставленная цель достигается тем, что генератор переменного и постоянного тока, содержащий трехфазную обмотку на статоре, трехфазный выпрямитель, обмотку возбуждения на роторе, содержит силовой транзистор, схему управления, состоящую из интегрального стабилизатора с токоограничивающим сопротивлением, конденсатор фильтра, делитель напряжения, содержащий резистор и потенциометр, соединенные между собой последовательно, а с другой стороны - с "плюсом" и "минусом" трехфазного выпрямителя, ползунок потенциометра соединен с конденсатором фильтра и входом интегрального стабилизатора, общая точка которого соединена с "минусом" трехфазного выпрямителя, а его выход соединен с токоограничивающим сопротивлением и базой силового транзистора, эмиттер которого соединен с "плюсом" трехфазного выпрямителя, а коллектор - с обмоткой возбуждения, зашунтированной диодом, последние соединены с "минусом" трехфазного выпрямителя, при этом нагрузка переменного тока подключается к трехфазной обмотке, а постоянного тока - к выходу трехфазного выпрямителя с напряжением Ud или к нулевой точке трехфазной обмотки и одному из выводов трехфазного выпрямителя, при этом выходное напряжение равно Ud/2.This goal is achieved in that the alternating and direct current generator containing a three-phase winding on the stator, a three-phase rectifier, an excitation winding on the rotor, contains a power transistor, a control circuit consisting of an integral stabilizer with current-limiting resistance, a filter capacitor, a voltage divider containing a resistor and a potentiometer connected in series with each other, and on the other hand with a “plus” and “minus” of a three-phase rectifier, the potentiometer slider is connected to a capacitor filter and the input of the integral stabilizer, the common point of which is connected to the "minus" of the three-phase rectifier, and its output is connected to the current-limiting resistance and the base of the power transistor, the emitter of which is connected to the "plus" of the three-phase rectifier, and the collector - to the excitation winding, shunted by the diode, the last connected to the "minus" of the three-phase rectifier, while the AC load is connected to the three-phase winding, and the DC current is connected to the output of the three-phase rectifier with voltage Ud or to the zero point t rephase winding and one of the terminals of a three-phase rectifier, while the output voltage is Ud / 2.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что генератор переменного и постоянного тока дополнительно содержит силовой транзистор, схему управления, состоящую из интегрального стабилизатора (например, Я 120-А, Я 112-А) с токоограничивающим сопротивлением, конденсатор фильтра, делитель напряжения, содержащий резистор и потенциометр, соединенные определенным образом, что позволяет питать нагрузку переменным и постоянным током, а также стабилизировать и регулировать выходное переменное и постоянное напряжение в широком диапазоне.The novelty of the claimed technical solution is due to the fact that the alternating current and direct current generator additionally contains a power transistor, a control circuit consisting of an integral stabilizer (for example, I 120-A, I 112-A) with current-limiting resistance, a filter capacitor, a voltage divider containing a resistor and a potentiometer connected in a certain way, which allows you to power the load with alternating and direct current, as well as stabilize and regulate the output alternating and constant voltage in a wide range azone.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам не известна 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.According to the scientific, technical and patent literature, the authors are not aware of the claimed combination of features aimed at achieving the task, and this solution does not follow clearly from the prior art, which allows us to conclude that the solution corresponds to the level of the invention.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема генератора переменного и постоянного тока.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of an alternating and direct current generator.

Генератор переменного и постоянного тока (далее генератор) содержит статорную обмотку 1, соединенную с одной стороны в "звезду" с выходным зажимом 2, с другой стороны - с выходными зажимами трехфазного тока 3 и трехфазным выпрямителем 4 с выходными зажимами 5 и 6 ("плюс", "минус"), которые соединены через силовой транзистор 7 с обмоткой возбуждения 8, зашунтированной диодом 9, и схему управления, состоящую из интегрального стабилизатора 10 с токоограничивающим сопротивлением 11, делителя напряжения, содержащего резистор 12, потенциометр 13 и конденсатор фильтра 14, причем резистор 12 и потенциометр 13 соединены между собой последовательно, а с другой стороны - с "плюсом" и "минусом" трехфазного выпрямителя 4, ползунок потенциометра 13 соединен с конденсатором фильтра 14 и входом интегрального стабилизатора 10, общая точка которого соединена с "минусом" трехфазного выпрямителя 4, а его выход соединен с токоограничивающим сопротивлением 11 и базой силового транзистора 7.The alternating and direct current generator (hereinafter referred to as the generator) comprises a stator winding 1, connected on one side to a "star" with an output terminal 2, on the other hand, with output terminals of a three-phase current 3 and a three-phase rectifier 4 with output terminals 5 and 6 ("plus "," minus "), which are connected through a power transistor 7 to an excitation winding 8, shunted by a diode 9, and a control circuit consisting of an integral stabilizer 10 with a current-limiting resistance 11, a voltage divider containing a resistor 12, a potentiometer 13, and a condensate filter 14, and the resistor 12 and potentiometer 13 are connected together in series, and on the other hand, with the "plus" and "minus" of the three-phase rectifier 4, the slider of the potentiometer 13 is connected to the filter capacitor 14 and the input of the integral stabilizer 10, the common point of which is connected with the "minus" of the three-phase rectifier 4, and its output is connected to the current-limiting resistance 11 and the base of the power transistor 7.

В качестве силового транзистора 7 могут использоваться транзисторы с допустимым током коллектора и допустимым обратным напряжением или биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT - (Insulated Gate Bipolar Transistors), которые имеют малые токи управления.As the power transistor 7 can be used transistors with a valid collector current and a valid reverse voltage or insulated gate bipolar transistors IGBT - (Insulated Gate Bipolar Transistors), which have low control currents.

В качестве интегрального стабилизатора 10 используется серийный регулятор типа Я 112-А, Я 120-А (или аналогичный) с фиксированным напряжением стабилизации. Напряжение стабилизации Я 112-А лежит в пределах 14,1±0,2 В, а Я 120-А - в пределах 28,5±0,3 В (см. Электротехнический справочник в 3-х томах: Том 3, книга 2, стр.272-274 / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова, П.Г.Грудинского, Л.А. Жукова и др. - 6-е изд. - М.: Энергоиздат, 1982 г.).As an integral stabilizer 10, a serial regulator of the type I 112-A, I 120-A (or similar) with a fixed stabilization voltage is used. The stabilization voltage I 112-A lies within 14.1 ± 0.2 V, and I 120-A within 28.5 ± 0.3 V (see Electrical Manual in 3 volumes: Volume 3, Book 2 , p. 272-274 / Under the general editorship of professors of MPEI V.G. Gerasimov, P.G. Grudinsky, L.A. Zhukov, etc. - 6th ed. - M .: Energoizdat, 1982) .

Новая схема включения известных интегральных стабилизаторов позволяет получить различное стабилизированное напряжение генератора и регулируемое с помощью потенциометра 13.The new inclusion circuit of the known integrated stabilizers makes it possible to obtain a different stabilized voltage of the generator and adjustable using a potentiometer 13.

Генератор переменного и постоянного тока работает следующим образом.The alternating and direct current generator operates as follows.

За счет остаточного намагничивания ротора в трехфазной обмотке 1 наводится ЭДС, которая выпрямляется трехфазным выпрямителем 4 и подается на выходные зажимы 5 и 6 ("плюс", "минус") и одновременно через открытый (посредством токоограничивающего сопротивления и интегрального стабилизатора 10) транзистор 7 на обмотку возбуждения 8, при этом увеличивается магнитный поток и ЭДС обмотки 1. Происходит процесс самовозбуждения генератора. Напряжение на зажимах 5 и 6 растет. Это напряжение через резистор 12 и потенциометр 13 поступает на вход интегрального стабилизатора 10. При определенном значении напряжения (например, 14,1 В для Я 112-А) происходит переключение интегрального стабилизатора 10, который управляет работой силового транзистора 7, и в конечном итоге регулируется ток возбуждения в обмотке 8.Due to the residual magnetization of the rotor in the three-phase winding 1, an EMF is induced, which is rectified by a three-phase rectifier 4 and fed to the output terminals 5 and 6 (plus, minus) and simultaneously through the open transistor 7 (by means of current-limiting resistance and integral stabilizer 10) 7 the excitation winding 8, while increasing the magnetic flux and EMF winding 1. There is a process of self-excitation of the generator. The voltage at terminals 5 and 6 rises. This voltage is supplied through the resistor 12 and the potentiometer 13 to the input of the integral stabilizer 10. At a certain voltage value (for example, 14.1 V for I 112-A), the integral stabilizer 10 switches, which controls the operation of the power transistor 7, and is ultimately regulated field current in winding 8.

Изменяя положение ползунка потенциометра 13, можно регулировать выходное напряжение на зажимах 3, 5 и 6. Причем при смещении ползунка вниз (по схеме) выходное напряжение растет и наоборот. Таким образом, при любом заданном значении выходного напряжения происходит его стабилизация.By changing the position of the slider of the potentiometer 13, you can adjust the output voltage at the terminals 3, 5 and 6. Moreover, when the slider is shifted down (according to the scheme), the output voltage increases and vice versa. Thus, at any given value of the output voltage, it stabilizes.

Нагрузка переменного тока подключается к зажимам 3 (А, В, С), а постоянного тока - к зажимам 5 и 6. При этом, если на этом выходе установить, например, 48 В, то на зажимах 2-6, 2-5 напряжение соответственно ±24 В.The AC load is connected to terminals 3 (A, B, C), and the DC load is connected to terminals 5 and 6. Moreover, if, for example, 48 V is installed at this output, then voltage is applied to terminals 2-6, 2-5 respectively ± 24 V.

Предлагаемое техническое решение имеет следующие достоинства:The proposed technical solution has the following advantages:

1. Имеется возможность питать нагрузку переменного и постоянного тока.1. It is possible to supply AC and DC loads.

2. Данный генератор можно использовать для зарядки аккумуляторных батарей различного напряжения, например 24 и 12В.2. This generator can be used to charge batteries of various voltages, such as 24 and 12V.

Claims

An alternating and direct current generator containing a three-phase winding on the stator, a three-phase rectifier, an excitation winding on the rotor, characterized in that it contains a power transistor, a control circuit consisting of an integral stabilizer with current-limiting resistance, a filter capacitor, a voltage divider containing a resistor and a potentiometer, interconnected in series, and on the other hand with the “plus” and “minus” of a three-phase rectifier, the potentiometer slider is connected to the filter capacitor and the input m of the integral stabilizer, the common point of which is connected to the “minus” of the three-phase rectifier, and its output is connected to the current-limiting resistance and the base of the power transistor, the emitter of which is connected to the “plus” of the three-phase rectifier, and the collector with the field winding, shunted by the diode, the latter are connected to “ minus ”a three-phase rectifier, while the AC load is connected to a three-phase winding, and a DC current is connected to the output of a three-phase rectifier with a voltage Ud or to the zero point of a three-phase bmotki and one of the three-phase rectifier, wherein the output voltage is Ud / 2.