RU2633359C1 - Stabilized three-input axial generator plant - Google Patents
Stabilized three-input axial generator plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633359C1 RU2633359C1 RU2016144946A RU2016144946A RU2633359C1 RU 2633359 C1 RU2633359 C1 RU 2633359C1 RU 2016144946 A RU2016144946 A RU 2016144946A RU 2016144946 A RU2016144946 A RU 2016144946A RU 2633359 C1 RU2633359 C1 RU 2633359C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- multiphase
- output
- operational amplifier
- generator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of dc sources
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим машинам, и предназначено для суммирования механической энергии (например, энергии ветра), световой энергии (например, световой энергии Солнца, с предварительным преобразованием ее фотоэлектрическими преобразователями в электрическую энергию постоянного тока) и тепловой энергии (например, тепловой энергии Земли или Солнца, с предварительным преобразованием ее тепловым преобразователем в электрическую энергию постоянного тока) с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию постоянного тока высокого качества и может быть использовано для генерирования электрической энергии постоянного тока для нужд локальных объектов, например, фермерских хозяйств и др.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric machines, and is intended to summarize mechanical energy (for example, wind energy), light energy (for example, the light energy of the Sun, with its preliminary conversion by photoelectric converters into direct current electric energy) and thermal energy (for example , thermal energy of the Earth or the Sun, with its preliminary conversion by a heat converter into direct current electric energy) with simultaneous conversion obtained total energy into high-quality direct current electric energy and can be used to generate direct current electric energy for the needs of local facilities, for example, farms, etc.
Известна аксиальная двухвходовая бесконтактная электрическая машина-генератор (пат. РФ №2450411, авторы Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. и др.), содержащая корпус, подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, установленные на одном валу, при этом подвозбудитель состоит из постоянного многополюсного магнита индуктора подвозбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря подвозбудителя, возбудитель состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения возбудителя и магнитопровода с обмоткой якоря возбудителя, основной генератор состоит из магнитопровода с обмоткой возбуждения основного генератора и магнитопровода с обмоткой якоря основного генератора, при этом постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и магнитопроводы, в пазы которых уложены обмотки подвозбудителя, возбудителя и основного генератора, выполнены аксиальными, при этом боковые аксиальные магнитопроводы жестко установлены в корпусе, а постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и внутренний аксиальный магнитопровод жестко установлены на валу с возможностью вращения относительно боковых аксиальных магнитопроводов, при этом постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя установлен с торца одного бокового аксиального магнитопровода, а внутренний аксиальный магнитопровод установлен между боковыми аксиальными магнитопроводами, внутренний аксиальный магнитопровод и боковой аксиальный магнитопровод, с торца которого установлен постоянный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя, выполнены с двумя активными торцовыми поверхностями с пазами, а другой боковой аксиальный магнитопровод выполнен с одной активной торцовой поверхностью с пазами, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с двумя активными торцовыми поверхностями со стороны постоянного многополюсного магнита подвозбудителя уложена многофазная обмотка якоря подвозбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения возбудителя, которая подключена к обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, и дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, подключенная к источнику постоянного тока, в пазы внутреннего аксиального магнитопровода со стороны обмотки возбуждения возбудителя и дополнительной обмотки возбуждения возбудителя уложена многофазная обмотка якоря возбудителя, а с противоположной стороны уложена однофазная обмотка возбуждения основного генератора, которая подключена к обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, при этом в пазы бокового аксиального магнитопровода с одной активной торцовой поверхностью уложена многофазная обмотка якоря основного генератора.Known axial two-input non-contact electric machine-generator (US Pat. RF No. 2450411, authors Gait B.Kh., Kashin Ya.M. and others) containing a housing, exciter, pathogen and main generator mounted on the same shaft, while exciter consists of a permanent multi-pole magnet of the exciter exciter and a magnetic circuit with a winding of the exciter armature, the pathogen consists of a magnetic circuit with an excitation winding of the pathogen and a magnetic circuit with a winding of the exciter armature, the main generator consists of a magnetic circuit with the excitation winding of the main generator and the magnetic circuit with the winding of the armature of the main generator, while the permanent multipolar magnet of the exciter exciter and the magnetic circuits, in the slots of which the windings of the exciter, exciter and main generator are laid, are made axial, while the lateral axial magnetic circuits are rigidly installed in the housing, and the permanent the multi-pole magnet of the exciter inductor and the internal axial magnetic circuit are rigidly mounted on the shaft with the possibility of rotation relative to the side axial magnetic cores, while the permanent multipolar magnet of the exciter exciter is installed from the end of one side axial magnetic circuit, and the internal axial magnetic circuit is installed between the lateral axial magnetic circuits, the internal axial magnetic circuit and the lateral axial magnetic circuit, from the end of which there is a permanent multipolar magnet of the exciter exciter, are made with two active end surfaces with grooves, and the other lateral axial magnetic circuit is made with one ac an active end surface with grooves, while in the grooves of the lateral axial magnetic circuit with two active end surfaces from the side of the permanent multipolar magnet of the exciter, a multiphase winding of the exciter armature is laid, and on the opposite side, a single-phase excitation winding is connected, which is connected to the multipath sub-winding of the armature , and an additional excitation winding of the pathogen connected to a direct current source into the grooves internally on the axial magnetic circuit from the side of the exciter winding and the additional excitation winding of the pathogen laid multiphase winding of the exciter arm, and on the opposite side laid the single-phase excitation winding of the main generator, which is connected to the winding of the armature of the exciter through a multiphase two-half-wave rectifier, while in the grooves of the axial side axial an active end surface has a multiphase winding of the armature of the main generator.
Однако известная из пат. РФ №2450411 электрическая машина не может суммировать энергию разного вида (механическую, световую и тепловую), поступающую от трех различных источников с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию, так как имеет только два входа: один механический вход - вал ротора, один электрический - контакты для подключения дополнительной обмотки возбуждения возбудителя.However, known from US Pat. RF №2450411 an electric machine cannot summarize different types of energy (mechanical, light and thermal) coming from three different sources with the simultaneous conversion of the received total energy into electrical energy, as it has only two inputs: one mechanical input - the rotor shaft, one electric - contacts for connecting an additional excitation winding of the pathogen.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является трехвходовая аксиальная генераторная установка (ТАГУ) (пат. РФ №2589730, авторы Кашин Я.М., Кашин А.Я., Князев А.С.), содержащая корпус, в котором установлены блок управления, датчики положения ротора, в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотка и обмотка возбуждения, боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, боковой аксиальный магнитопровод с дополнительной многофазной обмоткой, внутренний аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, основной и дополнительной однофазными обмотками возбуждения возбудителя, и ротор, на валу которого посредством дисков жестко закреплены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителяи аксиальный вращающийся магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения основного генератора, при этом постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами положения ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, а корпус датчика положения ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения ротора и перпендикулярной оси вращения ротора, при этом каждый датчик положения ротора закреплен на внутренней поверхности корпуса посредством штанги и равноудален от соседних датчиков положения ротора, а вал ротора закреплен в подшипниковых узлах, закрыт крышкой с одной стороны и выходит за пределы корпуса с другой стороны, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя подключена к многофазной обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, а многофазная обмотка якоря основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю. В верхней части корпуса установлен фотоэлектрический преобразователь, подключенный к дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю, в нижней части корпуса установлен тепловой преобразователь, выполненный с возможностью подключения к дополнительной многофазной обмотке через блок управления, а на конце вала ротора, выходящем за пределы корпуса, установлен магнитный редуктор, состоящий из вала магнитного редуктора, ведущего и ведомого дисков, выполненных из немагнитного материала, и постоянных магнитов, размещенных на ведущем и ведомом дисках разноименными полюсами навстречу друг к другу, при этом ведущий диск жестко закреплен на валу магнитного редуктора, ведомый диск жестко закреплен на валу ротора трехвходовой аксиальной генераторной установки, а выходной многофазный двухполупериодный выпрямитель выполнен с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии аккумуляторной батарее, при этом дополнительная многофазная обмотка выполнена с возможностью подключения через блок управления к внешнему тепловому преобразователю.Of the known technical solutions, the three-input axial generator set (TAGU) (Pat. RF No. 2589730, authors Kashin Ya.M., Kashin A.Ya., Knyazev A.S.) is closest to the claimed invention in terms of technical nature and the technical result achieved. comprising a housing in which a control unit is installed, rotor position sensors, each of which has a signal winding and an excitation winding, a lateral axial magnetic circuit with a multiphase armature of the armature of the main generator, a lateral axial magnetic circuit One with an additional multiphase winding, an internal axial magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature, the main and additional single-phase excitation windings of the pathogen, and a rotor, on the shaft of which are fixed the permanent axial multipolar magnet of the exciter exciter and an axial rotating magnetic circuit with a multiphase winding of the armature through the disks excitation of the main generator, while the constant axial multipolar magnet of the inductor the rod is made with permanent rotor position magnets mounted on it along the outer radius, and the rotor position sensor housing with a signal winding and an excitation winding is installed on the line of intersection of the plane passing through the axis of symmetry of the permanent magnets of the rotor position and perpendicular to the axis of rotation of the rotor, with each sensor the position of the rotor is fixed on the inner surface of the housing by means of a rod and is equidistant from neighboring rotor position sensors, and the rotor shaft is fixed in the bearing units, closed It is covered with a cover on one side and extends beyond the housing on the other hand, while the single-phase excitation winding of the main generator is connected to the multiphase winding of the exciter armature through a multiphase bisimple half-wave rectifier, the main single-phase excitation winding of the pathogen is connected to the multiphase exciter armature winding through a multiphase biswitch the armature winding of the main generator is connected to the output multiphase two-half-wave rectifier. A photovoltaic converter is installed in the upper part of the housing, connected to an additional single-phase excitation winding of the pathogen, which is configured to connect to an external photovoltaic converter, a thermal converter is installed in the lower part of the housing, which is configured to be connected to an additional multiphase winding through the control unit, and on the shaft end a rotor extending beyond the housing, a magnetic gearbox is installed, consisting of a shaft of a magnetic gearbox, drive and drive disks made of non-magnetic material, and permanent magnets placed on the drive and driven drives with opposite poles facing each other, while the drive drive is rigidly mounted on the shaft of the magnetic gearbox, the drive drive is rigidly mounted on the rotor shaft of a three-input axial generator set, and the output a multiphase two-half-wave rectifier is configured to be connected to an external backup energy source by a storage battery, while an additional multiphase winding is made with possibility of connection through the control unit to an external heat transducer.
Блок управления ТАГУ содержит дифференциально-минимальное реле, блок питания, выполненный с возможностью подключения посредством дифференциально-минимального реле к тепловому преобразователю, к внешнему тепловому преобразователю или к внешнему резервному источнику энергии аккумуляторной батарее и имеющий выходы высокого уровня и низкого уровня напряжения, и блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы дополнительной многофазной обмотки.The TAGU control unit contains a differential-minimum relay, a power supply unit configured to connect by means of a differential-minimum relay to a heat converter, to an external heat converter or to an external backup power source of a storage battery and having outputs of a high level and a low voltage level, and generating units pulses, one for each phase of the additional multiphase winding.
Каждый из блоков формирования импульсов ТАГУ содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый ограничительные резисторы, первый и второй управляющие транзисторы, первую и вторую пары переключающих транзисторов и два транзистора, образующих логический элемент «НЕ».Each of the TAGU pulse generating units contains the first, second, third, fourth and fifth limiting resistors, the first and second control transistors, the first and second pairs of switching transistors, and two transistors forming the “NOT” logic element.
Логический элемент «НЕ» каждого блока формирования импульсов ТАГУ через пятый ограничительный резистор подключен к низкоуровневому выходу блока питания, а его вход и база первого управляющего транзистора подключены к сигнальной обмотке датчика положения ротора, при этом база второго управляющего транзистора подключена к выходу логического элемента «НЕ», а коллекторы первого и второго управляющих транзисторов через первый и третий ограничительные резисторы подключены к низкоуровневому выходу блока питания, при этом эмиттеры первого и второго управляющих транзисторов заземлены, а базы каждой пары переключающих транзисторов соединены между собой, при этом базы первой пары переключающих транзисторов подключены к коллектору первого управляющего транзистора, а базы второй пары переключающих транзисторов подключены к коллектору второго управляющего транзистора, при этом коллекторы переключающих транзисторов по одному из каждой пары подключены к высокоуровневому выходу блока питания, а их эмиттеры через второй и четвертый ограничительные резисторы подключены к соответствующим выводам соответствующей фазы дополнительной многофазной обмотки и к коллекторам переключающих транзисторов другой пары.The “NOT” logic element of each TAGU pulse generating unit is connected to the low-level output of the power supply unit through the fifth limiting resistor, and its input and the base of the first control transistor are connected to the signal winding of the rotor position sensor, while the base of the second control transistor is connected to the output of the “NOT ”, And the collectors of the first and second control transistors are connected to the low-level output of the power supply through the first and third limiting resistors, while the emitters and the second control transistors are grounded, and the bases of each pair of switching transistors are interconnected, while the bases of the first pair of switching transistors are connected to the collector of the first control transistor, and the bases of the second pair of switching transistors are connected to the collector of the second control transistor, while the collectors of switching transistors are one at a time of each pair are connected to the high-level output of the power supply, and their emitters through the second and fourth limiting resistors are connected to tvetstvuyuschim terminals corresponding phase further polyphase winding and to the collectors of switching transistors of the other pair.
Однако, выходное напряжение известной из пат. РФ №2589730 генераторной установки зависит от скорости вращения ротора, на валу которого посредством дисков жестко закреплены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальный вращающийся магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения основного генератора:However, the output voltage is known from US Pat. RF No. 2589730 of the generator set depends on the rotor speed, on the shaft of which the permanent axial multipolar magnet of the exciter exciter and the axial rotating magnetic circuit with a multiphase winding of the exciter armature and a single-phase excitation winding of the main generator are rigidly fixed to the shaft:
где С - конструктивный коэффициент, w - скорость вращения ротора, Φ - магнитный поток возбуждения.where C is the design coefficient, w is the rotor speed, Φ is the magnetic flux of excitation.
В связи с тем, что интенсивность поступления механической, световой и тепловой энергии может быть неравномерной, величина выпрямленного (выходного) напряжения ТАГУ является нестабильной. Это ограничивает область применения принятой за прототип известной ТАГУ, которая может быть использована только для питания потребителей, некритичных к качеству выпрямленного напряжения.Due to the fact that the intensity of the supply of mechanical, light and thermal energy can be uneven, the value of the rectified (output) voltage of the TAGU is unstable. This limits the scope of the well-known TAGU adopted as a prototype, which can only be used to power consumers that are not critical to the quality of the rectified voltage.
Задачей предполагаемого изобретения является расширение области применения трехвходовой аксиальной генераторной установки.The objective of the proposed invention is to expand the scope of the three-input axial generator set.
Техническим результатом заявленного изобретения является стабилизация выпрямленного напряжения.The technical result of the claimed invention is the stabilization of the rectified voltage.
Технический результат достигается тем, что в блоке управления предлагаемой стабилизированной трехвходовой аксиальной генераторной установки, содержащей корпус, в котором установлены блок управления, датчики положения ротора, в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотка и обмотка возбуждения, боковой аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря основного генератора, боковой аксиальный магнитопровод с дополнительной многофазной обмоткой, внутренний аксиальный магнитопровод с многофазной обмоткой якоря подвозбудителя, основной и дополнительной однофазными обмотками возбуждения возбудителя, и ротор, на валу которого посредством дисков жестко закреплены постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя и аксиальный вращающийся магнитопровод с многофазной обмоткой якоря возбудителя и однофазной обмоткой возбуждения основного генератора, при этом постоянный аксиальный многополюсный магнит индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами положения ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, а корпус датчика положения ротора с сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов положения ротора и перпендикулярной оси вращения ротора, при этом каждый датчик положения ротора закреплен на внутренней поверхности корпуса посредством штанги и равноудален от соседних датчиков положения ротора, а вал ротора закреплен в подшипниковых узлах, закрыт крышкой с одной стороны и выходит за пределы корпуса с другой стороны, при этом однофазная обмотка возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, основная однофазная обмотка возбуждения возбудителя подключена к многофазной обмотке якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель, а многофазная обмотка якоря основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю. В верхней части корпуса установлен фотоэлектрический преобразователь, подключенный к дополнительной однофазной обмотке возбуждения возбудителя, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю, в нижней части корпуса установлен тепловой преобразователь, выполненный с возможностью подключения к дополнительной многофазной обмотке через блок управления, а на конце вала ротора, выходящем за пределы корпуса, установлен магнитный редуктор, состоящий из вала магнитного редуктора, ведущего и ведомого дисков, выполненных из немагнитного материала, и постоянных магнитов, размещенных на ведущем и ведомом дисках разноименными полюсами навстречу друг к другу, при этом ведущий диск жестко закреплен на валу магнитного редуктора, ведомый диск жестко закреплен на валу ротора стабилизированной трехвходовой аксиальной генераторной установки, а выходной многофазный двухполупериодный выпрямитель выполнен с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии аккумуляторной батарее, при этом дополнительная многофазная обмотка выполнена с возможностью подключения через блок управления к внешнему тепловому преобразователю, при этом блок управления содержит дифференциально-минимальное реле, блок питания, выполненный с возможностью подключения посредством дифференциально-минимального реле к тепловому преобразователю, к внешнему тепловому преобразователю или к внешнему резервному источнику энергии аккумуляторной батарее и имеющий выходы высокого уровня и низкого уровня напряжения, и блоки формирования импульсов по одному для каждой фазы дополнительной многофазной обмотки, а каждый из блоков формирования импульсов содержит первый, второй, третий, четвертый и пятый ограничительные резисторы, первый и второй управляющие транзисторы, первую и вторую пары переключающих транзисторов и два транзистора, образующих логический элемент «НЕ», вход которого и база первого управляющего транзистора подключены к сигнальной обмотке датчика положения ротора, при этом база второго управляющего транзистора подключена к выходу логического элемента «НЕ», а эмиттеры первого и второго управляющих транзисторов заземлены, при этом базы каждой пары переключающих транзисторов соединены между собой, базы первой пары переключающих транзисторов подключены к коллектору первого управляющего транзистора, а базы второй пары переключающих транзисторов подключены к коллектору второго управляющего транзистора, при этом коллекторы переключающих транзисторов по одному из каждой пары подключены к высокоуровневому выходу блока питания, а их эмиттеры через второй и четвертый ограничительные резисторы подключены к соответствующим выводам соответствующей фазы дополнительной многофазной обмотки и к коллекторам переключающих транзисторов другой пары, дополнительно устанавливается стабилизатор напряжения, содержащий блок сравнения, блок формирования пилообразного сигнала, выход которого подключается к инвертирующему входу блока сравнения, блок формирования управляющего сигнала, выход которого подключается к неинвертирующему входу блока сравнения, к выходу которого через пятый ограничительный резистор подключается логический элемент «НЕ», через первый ограничительный резистор подключается коллектор первого управляющего транзистора, а через третий ограничительный резистор подключается коллектор второго управляющего транзистора каждого блока формирования импульсов.The technical result is achieved by the fact that in the control unit of the proposed stabilized three-input axial generator set, comprising a housing in which a control unit is installed, rotor position sensors, a signal winding and an excitation winding, a lateral axial magnetic circuit with a multiphase armature of the armature of the main generator are placed in each of the housings , lateral axial magnetic circuit with additional multiphase winding, internal axial magnetic circuit with multiphase winding of the wake-up device, the main and additional single-phase excitation windings of the pathogen, and a rotor, on the shaft of which the permanent axial multi-pole magnet of the exciter exciter and an axial rotating magnetic circuit with a multiphase winding of the armature of the exciter and a single-phase excitation winding of the main generator are rigidly fixed to the shaft through the disks, with a constant axial multipolar inductor magnet made with permanent rotor position magnets mounted on it along the outer radius, and the sensor housing An indicator of the position of the rotor with a signal winding and an excitation winding is installed on the line of intersection of the plane passing through the axis of symmetry of the permanent magnets of the rotor position and perpendicular to the axis of rotation of the rotor, with each rotor position sensor mounted on the inner surface of the housing by means of a rod and equidistant from neighboring rotor position sensors, and the rotor shaft is fixed in the bearing units, closed by a cover on one side and extends beyond the housing on the other hand, while the single-phase field winding novnogo multiphase generator connected to the exciter armature winding through the multiphase full-wave rectifier, a single-phase main exciter field winding is connected to the polyphase armature winding podvozbuditelya through the multiphase full-wave rectifier, a multiphase armature winding of the main generator connected to an output multi-phase full-wave rectifier. A photovoltaic converter is installed in the upper part of the housing, connected to an additional single-phase excitation winding of the pathogen, which is configured to connect to an external photovoltaic converter, a thermal converter is installed in the lower part of the housing, which is configured to be connected to an additional multiphase winding through the control unit, and on the shaft end a rotor extending beyond the housing, a magnetic gearbox is installed, consisting of a shaft of a magnetic gearbox, drive and drive disks made of non-magnetic material, and permanent magnets placed on the drive and driven drives with opposite poles facing each other, while the drive drive is rigidly mounted on the shaft of the magnetic gearbox, the drive drive is rigidly mounted on the rotor shaft of a stabilized three-input axial generator set, and the output multiphase two-half-wave rectifier is configured to be connected to an external backup power source of the storage battery, with an additional multiphase exchange the fabric is configured to connect via a control unit to an external heat converter, the control unit comprising a differential-minimum relay, a power supply unit configured to connect via a differential-minimum relay to a heat converter, to an external heat converter, or to an external backup battery power source the battery and having outputs of high level and low voltage level, and pulse forming units, one for each phase additionally multiphase windings, and each of the pulse-forming units contains first, second, third, fourth and fifth limiting resistors, first and second control transistors, first and second pairs of switching transistors and two transistors forming the “NOT” logic element, the input of which and the base of the first the control transistor is connected to the signal winding of the rotor position sensor, while the base of the second control transistor is connected to the output of the logic element "NOT", and the emitters of the first and second control trans the stors are grounded, while the bases of each pair of switching transistors are interconnected, the bases of the first pair of switching transistors are connected to the collector of the first control transistor, and the bases of the second pair of switching transistors are connected to the collector of the second control transistor, while the collectors of switching transistors are connected to one of each pair to the high-level output of the power supply, and their emitters are connected to the corresponding outputs through the second and fourth limiting resistors of the operating phase of the additional multiphase winding and to the collectors of the switching transistors of another pair, an additional voltage stabilizer is installed, containing a comparison unit, a sawtooth signal generating unit, the output of which is connected to the inverting input of the comparison unit, a control signal generating unit, the output of which is connected to the non-inverting input of the comparison unit, the output of which through the fifth limiting resistor is connected to the logic element "NOT", through the first limiting resistor Op connects the collector of the first control transistor and through the third limiting resistor connects the collector of the second driving transistor of each block pulse shaping.
Блок сравнения (БСР) предлагаемой СТАГУ выполняется на первом операционном усилителе, а блок формирования пилообразного сигнала (БФПС) содержит:The comparison unit (BSS) of the proposed STAGU is performed on the first operational amplifier, and the sawtooth signal generation block (BPSF) contains:
- генератор прямоугольных импульсов, состоящий из второго операционного усилителя генератора прямоугольных импульсов, первого резистора положительной обратной связи, подключенного к выходу и неинвертирующему входу второго операционного усилителя генератора прямоугольных импульсов;- a rectangular pulse generator, consisting of a second operational amplifier of a rectangular pulse generator, a first positive feedback resistor connected to the output and a non-inverting input of a second operational amplifier of a rectangular pulse generator;
- генератор пилообразного сигнала, состоящий из третьего операционного усилителя генератора пилообразного сигнала, второго резистора положительной обратной связи, подключенного к выходу третьего операционного усилителя генератора пилообразного сигнала и неинвертирующему входу второго операционного усилителя генератора прямоугольных импульсов, интегрирующего конденсатора отрицательной обратной связи, подключенного к выходу и инвертирующему входу третьего операционного усилителя генератора пилообразного сигнала;- a sawtooth signal generator, consisting of a third operational amplifier of a sawtooth signal generator, a second positive feedback resistor connected to the output of a third operational amplifier of a sawtooth signal generator and a non-inverting input of a second operational amplifier of a rectangular pulse generator, integrating a negative feedback capacitor connected to the output and inverting the input of the third operational amplifier of the sawtooth signal generator;
- подключенный к низкоуровневому выходу блока питания делитель напряжения, состоящий из первого и второго резисторов делителя напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя генератора прямоугольных импульсов и к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя генератора пилообразного сигнала;- a voltage divider connected to the low-level output of the power supply unit, consisting of the first and second resistors of the voltage divider, the output of which is connected to the inverting input of the second operational amplifier of the rectangular pulse generator and to the non-inverting input of the third operational amplifier of the sawtooth signal generator;
- резистор, подключенный к выходу второго операционного усилителя генератора прямоугольных импульсов и инвертирующему входу третьего операционного усилителя генератора пилообразного сигнала.- a resistor connected to the output of the second operational amplifier of the rectangular pulse generator and the inverting input of the third operational amplifier of the sawtooth signal generator.
Блок формирования управляющего сигнала (БФУС) содержитThe control signal generating unit (BFUS) contains
- четвертый операционный усилитель формирования управляющего сигнала;- the fourth operational amplifier generating a control signal;
- регулировочный резистор, подключенный к низкоуровневому выходу блока питания;- an adjustment resistor connected to a low-level output of the power supply;
- первый понижающий резистор, подключенный к положительному выходу многофазного двухполупериодного выпрямителя и инвертирующему входу четвертого операционного усилителя формирования управляющего сигнала;- the first step-down resistor connected to the positive output of the multiphase half-wave rectifier and the inverting input of the fourth operational amplifier generating the control signal;
- второй понижающий резистор, подключенный к регулировочному резистору и неинвертирующему входу четвертого операционного усилителя формирования управляющего сигнала;- a second step-down resistor connected to an adjustment resistor and a non-inverting input of a fourth operational amplifier for generating a control signal;
- резистор отрицательной обратной связи, подключенный к выходу и инвертирующему входу четвертого операционного усилителя формирования управляющего сигнала;- a negative feedback resistor connected to the output and inverting input of the fourth operational amplifier generating the control signal;
- резистор смещения, подключенный к неинвертирующему входу четвертого операционного усилителя формирования управляющего сигнала, определяющий величину смещения напряжения на неинвертирующем входе четвертого операционного усилителя формирования управляющего сигнала.- a bias resistor connected to a non-inverting input of the fourth operational amplifier for generating a control signal, which determines the amount of voltage bias at the non-inverting input of the fourth operational amplifier for generating a control signal.
Блоки формирования импульсов предлагаемой СТАГУ выполняются двухвходовыми, при этом первый вход каждого блока формирования импульсов сформирован соединением базы его первого управляющего транзистора с входом его логического элемента «НЕ», а второй вход каждого блока формирования импульсов сформирован соединением первого, третьего и пятого ограничительных резисторов, при этом со вторым входом через пятый ограничительный резистор каждого блока формирования импульсов соединяется его логический элемент «НЕ», через его первый ограничительный резистор соединяется коллектор его первого управляющего транзистора, а через его третий ограничительный резистор соединяется коллектор его второго управляющего транзистора, при этом первый вход каждого блока формирования импульсов подключается к сигнальной обмотке соответствующего ДПР, а второй вход каждого блока формирования импульсов подключается к выходу блока сравнения.The pulse shaping blocks of the proposed STAGU are two-input, with the first input of each pulse shaping block formed by connecting the base of its first control transistor to the input of its logical element “NOT”, and the second input of each pulse shaping block formed by connecting the first, third, and fifth limiting resistors, this is connected to the second input through the fifth limiting resistor of each pulse shaping unit its logical element "NOT", through its first limiting Tel'nykh resistor connects the collector of its first control transistor and through its third limiting resistor connected to the collector of its second control transistor, said first input of each pulse-shaping unit is connected to the signal coil respective RVP and the second input of each pulse-shaping unit is connected to the output of the comparator.
Предлагаемое изобретение, в отличие от прототипа, позволяет расширить область применения трехвходовой аксиальной генераторной установки за счет стабилизации выпрямленного (выходного) напряжения.The present invention, in contrast to the prototype, allows you to expand the scope of the three-input axial generator set by stabilizing the rectified (output) voltage.
Возможность стабилизации выпрямленного (выходного) напряжения обеспечивается за счет регулирования скорости вращения ротора путем изменения скважности импульсов, подаваемых на фазы дополнительной многофазной обмотки. Для этого в блоке управления предлагаемой СТАГУ дополнительно устанавливается стабилизатор напряжения, в блоке сравнения которого осуществляется сравнение пилообразного сигнала, формируемого блоком формирования пилообразного сигнала, выход которого подключается к инвертирующему входу БСР, с управляющим сигналом постоянного напряжения, формируемым блоком формирования управляющего сигнала в зависимости от величины отклонения фактического значения выпрямленного напряжения от заданного регулировочным резистором. Для этого выход БФУС подключается к неинвертирующему входу БСР, к выходу которого через пятый ограничительный резистор подключаются логические элементы «НЕ», через первые ограничительные резисторы подключаются коллекторы первых управляющих транзисторов, а через третьи ограничительные резисторы подключаются коллекторы вторых управляющих транзисторов каждого блока формирования импульсов.The ability to stabilize the rectified (output) voltage is provided by controlling the rotor speed by changing the duty cycle of the pulses supplied to the phases of the additional multiphase winding. For this, a voltage stabilizer is additionally installed in the control unit of the proposed STAGU, in the comparison unit of which the sawtooth signal generated by the sawtooth signal generating unit is compared, the output of which is connected to the inverting input of the BDS with a constant voltage control signal generated by the control signal generating unit depending on the value deviation of the actual value of the rectified voltage from the set control resistor. For this, the output of the BFUS is connected to the non-inverting input of the BSR, the output of which through the fifth limiting resistor is connected to the logic elements “NOT”, the collectors of the first control transistors are connected through the first limiting resistors, and the collectors of the second control transistors of each pulse forming unit are connected through the third limiting resistors.
ШИМ-сигнал с выхода БСР через пятый ограничительный резистор поступает на логические элементы «НЕ», через первые ограничительные резисторы поступает на коллекторы первых управляющих транзисторов, а через третьи ограничительные резисторы поступает на коллекторы вторых управляющих транзисторов каждого блока формирования импульсов, которые формируют импульсы требуемой скважности, подаваемые на фазы дополнительной многофазной обмотки.The PWM signal from the output of the BSR through the fifth limiting resistor is fed to the logic elements “NOT”, through the first limiting resistors it is supplied to the collectors of the first control transistors, and through the third limiting resistors it is fed to the collectors of the second control transistors of each pulse forming unit, which form the pulses of the required duty cycle supplied to the phases of the additional multiphase winding.
В зависимости от скважности импульсов за период импульса меняется время протекания тока в дополнительной многофазной обмотке, что приводит к изменению величины среднего крутящего момента, приводящего во вращение ротор предлагаемой СТАГУ. При этом меняется частота вращения ротора, что, в свою очередь, вызывает изменение значения напряжения на выходе предлагаемой СТАГУ.Depending on the duty cycle of the pulses for the period of the pulse, the current flow time in the additional multiphase winding changes, which leads to a change in the average torque that rotates the rotor of the proposed STAGU. In this case, the rotor speed changes, which, in turn, causes a change in the voltage value at the output of the proposed STAGU.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемой стабилизированной трехвходовой аксиальной генераторной установки, на фиг. 2 - структурная схема предлагаемой стабилизированной трехвходовой аксиальной генераторной установки, на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема блока управления, на фиг. 4 - принципиальная электрическая схема предлагаемой стабилизированной трехвходовой аксиальной генераторной установки с блоком управления, на фиг. 5 - график напряжений на выходе блоков формирования импульсов, на фиг. 6 - формирование ШИМ-сигнала в блоке сравнения, на фиг. 7 - ШИМ-регулирование при уменьшении (а) и увеличении (б) напряжения на выходе стабилизированной трехвходовой аксиальной генераторной установки.In FIG. 1 shows a general view of the proposed stabilized three-input axial generator set; FIG. 2 is a structural diagram of a proposed stabilized three-input axial generator set; FIG. 3 is a circuit diagram of a control unit; FIG. 4 is a circuit diagram of a proposed stabilized three-input axial generator set with a control unit; FIG. 5 is a graph of voltages at the output of pulse shaping units; FIG. 6 shows the generation of a PWM signal in a comparison unit; FIG. 7 - PWM regulation with decreasing (a) and increasing (b) voltage at the output of a stabilized three-input axial generator set.
Стабилизированная трехвходовая аксиальная генераторная установка (СТАГУ) содержит: корпус 1, в котором установлены блок управления 20, датчики положения ротора 24 (ДПР), в корпусе каждого из которых размещена сигнальная обмотка 25 и обмотка возбуждения (на фиг. 1-7 не показана), боковой аксиальный магнитопровод 10 с многофазной обмоткой 11 якоря основного генератора, боковой аксиальный магнитопровод 21 с дополнительной многофазной обмоткой 22, внутренний аксиальный магнитопровод 3 с многофазной обмоткой 4 якоря подвозбудителя, основной 5 и дополнительной 6 однофазными обмотками возбуждения возбудителя, и ротор, на валу 12 которого посредством дисков 15 и 16 жестко закреплены постоянный аксиальный многополюсный магнит 2 индуктора подвозбудителя и аксиальный вращающийся магнитопровод 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора, при этом постоянный аксиальный многополюсный магнит 2 индуктора подвозбудителя выполнен с постоянными магнитами 23 положения ротора, закрепленными на нем по внешнему радиусу, а корпус ДПР 24 с сигнальной обмоткой 25 и обмоткой возбуждения (на фиг. 1-7 не показана) установлен на линии пересечения плоскости, проходящей через оси симметрии постоянных магнитов 23 положения ротора и перпендикулярной оси вращения ротора, при этом каждый ДПР 24 закреплен на внутренней поверхности корпуса 1 посредством штанги 26 и равноудален от соседних ДПР 24, а вал 12 ротора закреплен в подшипниковых узлах 13 и 14, закрыт крышкой 55 с одной стороны и выходит за пределы корпуса 1 с другой стороны, при этом однофазная обмотка 9 возбуждения основного генератора подключена к многофазной обмотке 8 якоря возбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель 18, основная однофазная обмотка 5 возбуждения возбудителя подключена к многофазной обмотке 4 якоря подвозбудителя через многофазный двухполупериодный выпрямитель 17, а многофазная обмотка 11 якоря основного генератора подключена к выходному многофазному двухполупериодному выпрямителю 19, который выполнен с возможностью подключения к внешнему резервному источнику энергии аккумуляторной батарее (АБ) 40. В верхней части корпуса 1 установлен фотоэлектрический преобразователь (ФЭП) 32, подключенный к дополнительной однофазной обмотке 6 возбуждения возбудителя, которая выполнена с возможностью подключения к внешнему фотоэлектрическому преобразователю (на фиг. 1-7 не показан), через контакты 56 (фиг. 2). В нижней части корпуса 1 установлен тепловой преобразователь (ТП) 33, выполненный с возможностью подключения к дополнительной многофазной (на фиг. 2 - трехфазной) обмотке 22 через блок управления (БУ) 20, а на конце вала 12 ротора, выходящем за пределы корпуса 1 установлен магнитный редуктор 27, состоящий из вала 34 магнитного редуктора, ведущего 28 и ведомого 29 дисков, выполненных из немагнитного материала, и постоянных магнитов 30 и 31, размещенных на ведущем 28 и ведомом 29 дисках разноименными полюсами навстречу друг к другу, при этом ведущий диск 28 жестко закреплен на валу 34 магнитного редуктора 27, ведомый диск 29 жестко закреплен на валу 12 ротора СТАГУ. Дополнительная многофазная обмотка 22 выполнена с возможностью подключения через БУ 20 к внешнему тепловому преобразователю (ВТП) 57 (фиг. 2, 3, 4).The stabilized three-input axial generator set (STAGU) contains: a
БУ 20 (фиг. 3, 4) содержит дифференциально-минимальное реле (ДМР) 38, блок питания (БП) 39, выполненный с возможностью подключения посредством ДМР 38 к ТП 33, внешнему тепловому преобразователю (ВТП) 57 или к внешнему резервному источнику энергии АБ 40, и имеющий выходы высокого уровня (ВУ) и низкого уровня (НУ) (фиг. 3) напряжения, блоки формирования импульсов (ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 по одному для каждой фазы (А, В и С соответственно) дополнительной многофазной обмотки 22, и стабилизатор напряжения (СН) 58 (фиг. 3, 4).BU 20 (Fig. 3, 4) contains a differential-minimum relay (DMR) 38, a power supply unit (BP) 39, configured to connect via
Низкий уровень (НУ) БП 39 обеспечивает работу электронных компонентов схемы, в частности, транзисторов, ДПР 24 и СН 58; высокий уровень (ВУ) обеспечивает возможность получения в дополнительной многофазной обмотке 22 большой силы тока, при протекании которого возникает магнитный поток, участвующий в создании вращающего электромагнитного момента, приводящего в движение ротор СТАГУ.The low level (NU)
Резервное питание БУ 20 осуществляется от АБ 40 (фиг. 2, 3, 4) (в состав БУ 20 не входит).The backup power supply of the
Каждый из блоков ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 блока управления 20 (фиг. 3, 4) содержит первый 49 (R1), второй 50 (R2), третий 51 (R3), четвертый 52 (R4) и пятый 53 (R5) ограничительные резисторы, первый и второй управляющие транзисторы 41 (VT6) и 42 (VT7), первую и вторую пары переключающих транзисторов 45 (VT2) и 46 (VT3) - первая пара, 47 (VT1) и 48 (VT4) - вторая пара и два транзистора 43 (VT5) и 44 (VT8), образующих логический элемент «НЕ» 54.Each of the blocks FI “A” 35, FI “B” 36 and FI “C” 37 of the control unit 20 (Figs. 3, 4) contains a first 49 (R1), a second 50 (R2), a third 51 (R3), a fourth 52 (R4) and fifth 53 (R5) limiting resistors, the first and second control transistors 41 (VT6) and 42 (VT7), the first and second pairs of switching transistors 45 (VT2) and 46 (VT3) - the first pair, 47 (VT1 ) and 48 (VT4) - the second pair and two transistors 43 (VT5) and 44 (VT8), forming the logical element "NOT" 54.
Вход логического элемента «НЕ» 54 каждого блока ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 и база первого управляющего транзистора 41 (VT6) подключены к сигнальной обмотке 25 ДПР 24, а база второго управляющего транзистора 42 (VT7) подключена к выходу логического элемента «НЕ» 54, при этом эмиттеры первого 41 (VT6) и второго 42 (VT7) управляющих транзисторов заземлены, а базы каждой пары переключающих транзисторов соединены между собой: база переключающего транзистора 45 (VT2) с базой переключающего транзистора 46 (VT3) - первая пара, база переключающего транзистора 47 (VT1) с базой переключающего транзистора 48 (VT4) - вторая пара, при этом базы первой пары переключающих транзисторов 45 (VT2) и 46 (VT3) подключены к коллектору первого управляющего транзистора 41 (VT6), а базы второй пары переключающих транзисторов 47 (VT1) и 48 (VT4) подключены к коллектору второго управляющего транзистора 42 (VT7), при этом коллекторы переключающих транзисторов по одному из каждой пары (транзистор 45 (VT2) из первой пары и транзистор 47 (VT1) из второй пары) подключены к высокоуровневому (ВУ) выходу БП 39, а их эмиттеры через второй и четвертый ограничительные резисторы 50 (R2) и 52 (R4) соответственно, подключены к соответствующим выводам соответствующей фазы (для блока ФИ «А» 35: эмиттер переключающего транзистора 45 (VT2) первой пары через четвертый ограничительный резистор 52 (R4) подключен к началу А фазы А, а эмиттер переключающего транзистора 47 (VT1) второй пары через второй ограничительный резистор 50 (R2) подключен к концу X фазы А) дополнительной многофазной (на фиг. 2 - трехфазной) обмотки 22 и к коллекторам переключающих транзисторов другой пары (эмиттер переключающего транзистора 45 (VT2) первой пары через четвертый ограничительный резистор 52 (R4) подключен к коллектору переключающего транзистора 48 (VT4) второй пары, эмиттер переключающего транзистора 47 (VT1) второй пары через второй ограничительный резистор 50 (R2) подключен к коллектору переключающего транзистора 46 (VT3) первой пары).The input of the logical element "NOT" 54 of each block of FI "A" 35, FI "B" 36 and FI "C" 37 and the base of the first control transistor 41 (VT6) are connected to the signal winding 25 of the
В БУ 20 предлагаемой СТАГУ установлен стабилизатор напряжения (СН) 58, содержащий блок сравнения (БСР) 61, блок формирования пилообразного сигнала (БФПС) 59, выход которого подключен к инвертирующему входу второго БСР 61, блок формирования управляющего сигнала (БФУС) 60, выход которого подключен к неинвертирующему входу БСР 61, к выходу которого через пятый ограничительный резистор 53 (R5) подключен логический элемент «НЕ» 54, через первый ограничительный резистор 49 (R1) подключен коллектор первого управляющего транзистора 41 (VT6), а через третий ограничительный резистор 51 (R3) подключен коллектор второго управляющего транзистора 42 (VT7) каждого блока ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37.In
БСР 61 выполнен на первом операционном усилителе (ОР1) 73.BSR 61 is made on the first operational amplifier (OP1) 73.
БФПС 59 содержит:BFPS 59 contains:
- генератор прямоугольных импульсов, состоящий из второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов, первого резистора 65 (R14) положительной обратной связи, подключенного к выходу и неинвертирующему входу второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов;- a rectangular pulse generator, consisting of a second operational amplifier 75 (OP2) of a rectangular pulse generator, a first positive feedback resistor 65 (R14) connected to the output and a non-inverting input of a second operational amplifier 75 (OP2) of a rectangular pulse generator;
- генератор пилообразного сигнала, состоящий из третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала, второго резистора 66 (R15) положительной обратной связи, подключенного к выходу третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала и неинвертирующему входу второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов, интегрирующего конденсатора 72 (С1) отрицательной обратной связи, подключенного к выходу и инвертирующему входу третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала;- a sawtooth signal generator, consisting of a third operational amplifier 76 (OP3) of the sawtooth signal generator, a second positive feedback resistor 66 (R15) connected to the output of the third operational amplifier 76 (OP3) of the sawtooth signal generator and a non-inverting input of the second operational amplifier 75 (OP2 ) a rectangular pulse generator integrating a negative feedback capacitor 72 (C1) connected to the output and inverting input of the third operational amplifier 76 (OP3) of the generator saw figurative signal;
- подключенный к низкоуровневому выходу (НУ) БП 39 делитель напряжения, состоящий из первого 62 (R11) и второго 63 (R12) резисторов делителя напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов и к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала;- a voltage divider connected to the low-level output (NU) of the
- резистор 64 (R13), подключенный к выходу второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов и инвертирующему входу третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала.a resistor 64 (R13) connected to the output of the second operational amplifier 75 (OP2) of the square-wave generator and the inverting input of the third operational amplifier 76 (OP3) of the sawtooth signal generator.
Блок формирования управляющего сигнала (БФУС) 60 содержит:The control signal generating unit (BFUS) 60 contains:
- четвертый операционный усилитель 74 (ОР4) формирования управляющего сигнала;- the fourth operational amplifier 74 (OP4) generating a control signal;
- регулировочный резистор 67 (R6), подключенный к низкоуровневому выходу БП 39;- adjustment resistor 67 (R6) connected to the low-level output of the
- первый понижающий резистор 68 (R7), подключенный к положительному выходу многофазного двухполупериодного выпрямителя 19 и инвертирующему входу четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) формирования управляющего сигнала;- the first step-down resistor 68 (R7) connected to the positive output of the multiphase half-
- второй понижающий резистор 69 (R8), подключенный к регулировочному резистору 67 (R6) и неинвертирующему входу четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) формирования управляющего сигнала;- the second step-down resistor 69 (R8) connected to the control resistor 67 (R6) and the non-inverting input of the fourth operational amplifier 74 (OP4) generating the control signal;
- резистор отрицательной обратной связи 70 (R9), подключенный к выходу и инвертирующему входу четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) формирования управляющего сигнала;- a negative feedback resistor 70 (R9) connected to the output and inverting input of the fourth operational amplifier 74 (OP4) generating the control signal;
- резистор 71 (R10) смещения, подключенный к неинвертирующему входу четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) формирования управляющего сигнала, определяющий величину смещения напряжения на неинвертирующем входе четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) формирования управляющего сигнала.a bias resistor 71 (R10) connected to a non-inverting input of the fourth operational amplifier 74 (OP4) generating a control signal, which determines the amount of voltage offset at the non-inverting input of the fourth operational amplifier 74 (OP4) generating a control signal.
Первый 62 (R11) и второй 63 (R12) резисторы делителя напряжения БФПС 59 выбираются одинакового номинала и подбираются таким образом, чтобы на инвертирующий вход второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов с выхода делителя напряжения БФПС 59 подавалась половина питающего напряжения, поступающего с низкоуровневого выхода БП 39.The first 62 (R11) and second 63 (R12) resistors of the
Второй операционный усилитель 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов за счет наличия положительной обратной связи, обеспечиваемой первым 65 (R14) и вторым 66 (R15) резисторами положительной обратной связи работает в генераторном режиме, выдавая прямоугольные импульсы на инвертирующий вход третьего операционного усилителя 76 (ОР3) через резистор 64 (R13). Первый 65 (R14) и второй 66 (R15) резисторы положительной обратной связи также влияют на высоту пилообразного сигнала относительно нуля.The second operational amplifier 75 (OP2) of the rectangular pulse generator, due to the positive feedback provided by the first 65 (R14) and second 66 (R15) positive feedback resistors, operates in the generator mode, producing rectangular pulses to the inverting input of the third operational amplifier 76 (OP3 ) through resistor 64 (R13). The first 65 (R14) and second 66 (R15) positive feedback resistors also affect the ramp height relative to zero.
Третий операционный усилитель 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала работает в режиме интегратора, превращая прямоугольные импульсы на выходе второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов в сигнал пилообразной формы (фиг. 6 и 7 - UвыхБФПС). Значение емкости интегрирующего конденсатора 72 (С1) отрицательной обратной связи третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала и сопротивление резистора 64 (R13) определяют частоту прямоугольных импульсов и, соответственно, частоту пилообразного сигнала. Чем меньше емкость интегрирующего конденсатора 72 (С1), тем выше частота пилообразного сигнала, и наоборот. Частота этого пилообразного сигнала определяет частоту импульсов опорного сигнала. Чем выше эта частота, тем точнее осуществляется регулирование частоты вращения ротора. Однако частота опорного сигнала не должна превышать допустимого значения частоты, определяемой характеристиками транзисторов блоков формирования импульсов.The third operational amplifier 76 (OP3) of the sawtooth signal generator operates in the integrator mode, converting the square-wave pulses at the output of the second operational amplifier 75 (OP2) of the square-wave generator into a sawtooth signal (Fig. 6 and 7 - U outfBPS ). The capacitance value of the negative feedback integrating capacitor 72 (C1) of the third operational amplifier 76 (OP3) of the sawtooth signal generator and the resistance of the resistor 64 (R13) determine the frequency of the rectangular pulses and, accordingly, the frequency of the sawtooth signal. The smaller the capacitance of the integrating capacitor 72 (C1), the higher the frequency of the sawtooth signal, and vice versa. The frequency of this sawtooth signal determines the pulse frequency of the reference signal. The higher this frequency, the more accurately the rotor speed is controlled. However, the frequency of the reference signal should not exceed the permissible value of the frequency determined by the characteristics of the transistors of the pulse forming units.
Таким образом, в БФПС 59 формируется сигнал пилообразной формы UвыхБФПС (фиг. 6, 7).Thus, in the
В БФУС 60 формируется управляющий сигнал, уровень напряжения которого зависит от напряжения на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19. Регулировочным резистором 67 (R6) вручную устанавливается заданная величина напряжения на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19, относительно которого осуществляется стабилизация. Первый 68 (R7) и второй 69 (R8) понижающие резисторы подбираются таким образом, чтобы напряжение на инвертирующем и неинвертирующем входах четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) были равны при условии, что напряжение на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19 (т.е. на выходе СТАГУ) равно установленному регулировочным резистором 67 (R6). Номинальные сопротивления первого 68 (R7) и второго 69 (R8) понижающих резисторов определяют значение коэффициента усиления четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) - 
В первом операционном усилителе 73 (ОР1) БСР 61 осуществляется сравнение уровня напряжения пилообразного сигнала, снимаемого с выхода третьего операционного усилителя 76 (ОР3) БФПС 59, с уровнем напряжения управляющего сигнала, снимаемого с выхода четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) БФУС 60, величина которого зависит от величины отклонения фактического значения выпрямленного напряжения, снимаемого с выхода многофазного двухполупериодного выпрямителя 19, от заданного регулировочным резистором 67 (R6). Причем, чем больше коэффициент усиления к, тем более узким будет окно регулирования, тем быстрее скважность выходного импульсного сигнала на выходе первого операционного усилителя 73 (ОР1) БСР 61 будет изменяться от минимального до максимального значения при небольших отклонениях напряжения на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19 от заданного уровня.In the first operational amplifier 73 (OP1)
На фиг. 6, 7 обозначено: UвыхБФПС - сигнал на выходе БФПС 59, UвыхБФУС - сигнал на выходе БФУС 60, UвыхБСР - сигнал на выходе БСР 61.In FIG. 6, 7 are indicated: U outbfps - signal at the output of
Параметры элементов СН 58 выбираются таким образом, чтобы при напряжении на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19, равном заданному регулировочным резистором 67 (R6), уровень управляющего сигнала на выходе четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) БФУС 60 располагался посередине пилообразного сигнала (фиг. 6, верхний график), формируемого БФПС 59. В этом случае длительность импульсов на выходе БСР 61 равна длительности паузы (фиг. 6, нижний график), поэтому возможность стабилизации выходного напряжения генератора UВЫХ как при уменьшении, так и при увеличении напряжения UВХ, снимаемого с положительного выхода многофазного двухполупериодного выпрямителя 19, относительного заданного регулировочным резистором 67 (R6) значения, будет одинакова.The parameters of the
СТАГУ работает следующим образом. Ротор СТАГУ приводится во вращение от внешнего источника механической энергии (вход механической энергии) через магнитный редуктор 27. Кроме того, ротор приводится во вращение при возникновении электромагнитного вращающего момента, создаваемого за счет преобразования тепловой энергии в электрическую.STAGU works as follows. The STAGU rotor is driven into rotation from an external source of mechanical energy (input of mechanical energy) through a
При вращении вала 34 ротора магнитного редуктора 27 с установленным на нем ведущим диском 28 с постоянным магнитом 30 за счет силового взаимодействия постоянных магнитов 30 и 31, вызванного их стремлением притянуться противоположными полюсами, создается вращающий момент, который через ведомый диск 29 магнитного редуктора 27 передается на вал 12 ротора СТАГУ, закрепленный в подшипниковых щитах 13 и 14 и закрытый с одной стороны крышкой 55. Этот вращающий момент вызывает вращение постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя, жестко закрепленного на валу 12 посредством диска 15, и аксиального вращающегося магнитопровода 7, жестко закрепленного на валу 12 посредством диска 16, с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора.When the
При этом, если напряжение на выходе ТП 33 (или на выходе ВТП 57 при его подключении) выше напряжения АБ 40 на 1B, то ДМР 38 подключает выход ТП 33 (или соответственно выход ВТП 57) (тепловой вход СТАГУ) к БП 39 блока управления 20 (фиг. 3, 4).Moreover, if the voltage at the output of the TP 33 (or at the output of the
При этом от БП 39 на обмотку возбуждения (на схемах не показана) ДПР 24, закрепленного на внутренней поверхности корпуса 1 посредством штанги 26, подается напряжение постоянного тока низкого уровня (НУ) (фиг. 3, 4). В результате этого тока в обмотке возбуждения ДПР 24 протекает ток, под действием которого вокруг сигнальных обмоток 25 в корпусе ДПР 24 возникает магнитный поток, который создает поперечное магнитное поле, и сигнальные обмотки 25 становятся чувствительными к магнитному потоку, создаваемому постоянными магнитами 23 положения ротора (фиг. 1, 2). При вращении постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя с закрепленными на нем постоянными магнитами 23 положения ротора магнитный поток, создаваемый этими магнитами взаимодействует с созданным обмотками возбуждения ДПР 24 поперечным магнитным полем, в котором находятся сигнальные обмотки 25. В результате этого взаимодействия в сигнальных обмотках 25 возникает напряжение постоянного тока низкого уровня, причем напряжение на выходе сигнальных обмоток 25 возникает при наличии постоянных магнитов 23 положения ротора вблизи сигнальных обмоток 25 как при неподвижном состоянии ротора СТАГУ, так и при его вращении. Сигналы UДПР (фиг. 5) с выхода сигнальных обмоток 25 каждого ДПР 24 поступают на первый вход соответствующего блока ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 БУ 20. Сигнал с выхода первого операционного усилителя 73 (OP 1) БСР 61 поступает на второй вход соответствующего блока ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 (фиг. 4, 5).In this case, from the
При подаче импульсов UвыхФИ (фиг. 5) от блоков ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 БУ 20 на соответствующие фазы дополнительной многофазной обмотки 22, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 21, магнитный поток, создаваемый дополнительной многофазной обмоткой 22, взаимодействует с магнитным потоком, создаваемым постоянным аксиальным многополюсным магнитом 2 индуктора подвозбудителя, придавая ротору СТАГУ (постоянный аксиальный многополюсный магнит 2 индуктора подвозбудителя и аксиальный вращающийся магнитопровод 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора) дополнительный момент вращения, который направлен согласно с моментом вращения от источника механической энергии и суммируется с ним.When applying pulses U vyfFI (Fig. 5) from blocks FI “A” 35, FI “B” 36 and FI “C” 37
Если напряжение на выходе ТП 33 (или на выходе ВТП 57 при его подключении) становится ниже напряжения АБ 40 на 1B, то ДМР 38 переключает БП 39 на АБ 40. При этом формирование сигналов на входах блоков ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 осуществляется также, как и при подключении БП 39 через ДМР 38 к ТП 33 (или к ВТП 57 соответственно).If the voltage at the output of the TP 33 (or at the output of the
При вращении постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя и аксиального вращающегося магнитопровода 7 с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя и однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора магнитный поток постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя взаимодействует с многофазной обмоткой 4 якоря подвозбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3, жестко установленного в корпусе 1, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 17 и подается на основную однофазную обмотку 5 возбуждения возбудителя, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 3. При этом в основной однофазной обмотке 5 возбуждения возбудителя создается магнитный поток.When the permanent axial
Одновременно в ФЭП 32 (и во внешнем ФЭП при его подключении) (в состав СТАГУ не входит, на фиг. 1-7 не показан)) (световой вход) происходит преобразование световой энергии в электрическую энергию постоянного тока. Протекающий по дополнительной однофазной обмотке 6 возбуждения возбудителя, подключенной к ФЭП 32 (и/или к внешнему ФЭП при его подключении к ней через контакт 56) (фиг. 2), постоянный ток создает магнитный поток, сонаправленный с магнитным потоком, создаваемым основной однофазной обмоткой 5 возбуждения возбудителя.At the same time, in a photomultiplier 32 (and in an external photomultiplier when connected) (it is not a part of STAGU, it is not shown in Fig. 1-7)) (light input), light energy is converted into direct current electric energy. The exciter flowing through the additional single-phase excitation winding 6 connected to the photomultiplier 32 (and / or to the external photomultiplier when connected to it through pin 56) (Fig. 2), the direct current creates a magnetic flux, co-directional with the magnetic flux generated by the main single-phase winding 5 excitations of the pathogen.
Созданный основной 5 и дополнительной 6 однофазными обмотками возбуждения возбудителя суммарный магнитный поток взаимодействует с многофазной обмоткой 8 якоря возбудителя, уложенной в пазы внутреннего аксиального вращающегося магнитопровода 7, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется многофазным двухполупериодным выпрямителем 18 и подается на однофазную обмотку 9 возбуждения основного генератора, уложенную в пазы внутреннего аксиального магнитопровода 7.The total magnetic flux created by the main 5 and additional 6 single-phase excitation windings of the pathogen interacts with the multiphase winding 8 of the exciter armature, laid in the grooves of the internal axial rotating
Магнитный поток однофазной обмотки 9 возбуждения основного генератора взаимодействует с многофазной обмоткой 11 якоря основного генератора, уложенной в пазы бокового аксиального магнитопровода 10, и наводит в ней многофазную систему ЭДС, которая выпрямляется выходным многофазным двухполупериодным выпрямителем 19 и подается в сеть и на АБ 40 для ее зарядки.The magnetic flux of a single-phase excitation winding 9 of the main generator interacts with the multiphase winding 11 of the armature of the main generator, laid in the grooves of the lateral axial
Постоянные магниты 23 положения ротора, закрепленные по внешнему радиусу постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя, служат для формирования управляющих сигналов в каждом из блоков ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37. Полярность всех постоянных магнитов 23 индуктора подвозбудителя одинакова. Количество постоянных магнитов 23 положения ротора и их расположение выбирается таким образом, чтобы при их воздействии на сигнальную обмотку 25 ДПР 24 возникали управляющие сигналы, которые при вращении постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя с постоянными магнитами 23 положения ротора обеспечивали бы своевременное переключение направления протекания тока в соответствующих фазах дополнительной многофазной обмотки 22 для непрерывного создания нужного электромагнитного вращающего момента и придания ротору вращения в заданном направлении.
Блоки ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 идентичны по составу. Поэтому рассмотрим работу только одного блока, например ФИ «А» 35, подразумевая, что блоки ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 работают аналогичным образом.Blocks FI "A" 35, FI "B" 36 and FI "C" 37 are identical in composition. Therefore, we consider the operation of only one block, for example, FI “A” 35, implying that the blocks FI “B” 36 and FI “C” 37 work in a similar way.
При поступлении импульса с выхода первого операционного усилителя 73 (OP 1) БСР 61 на второй вход блока ФИ «А» 35 и одновременном поступлении от сигнальной обмотки 25 ДПР 24 (в момент прохождения постоянных магнитов 23 положения ротора мимо сигнальной обмотки 25 ДПР 24, соответствующего фазе дополнительной многофазной обмотки 22, которая подключена к рассматриваемому блоку ФИ «А» 35) управляющего сигнала на первый вход блока ФИ «А» 35 этот управляющий сигнал поступает на базу первого управляющего транзистора 41 (VT6) и на вход логического элемента «НЕ» 54. При этом первый управляющий транзистор 41 (VT6) открывается, переключающие транзисторы 45 (VT2) и 46 (VT3) первой пары закрываются.Upon receipt of a pulse from the output of the first operational amplifier 73 (OP 1)
В логическом элементе «НЕ» 54 транзистор 43 (VT5) закрывается, транзистор 44 (VT8) открывается, на выходе логического элемента «НЕ» 54 образуется напряжение, соответствующее логическому «0», при этом второй управляющий транзистор 42 (VT7) закрывается, а переключающие транзисторы 47 (VT1) и 48 (VT4) второй пары открываются.In the
В этом случае ток протекает от высокоуровневого выхода (ВУ) БП 39 через открытый переключающий транзистор 47 (VT1), второй ограничительный резистор 50 (R2), через соответствующую фазу (фазу «А» для блока ФИ «А» 35) дополнительной многофазной обмотки 22, через открытый переключающий транзистор 48 (VT4) на «землю». При этом магнитный поток, создаваемый током в соответствующей фазе (фазе «А» для блока ФИ «А» 35) дополнительной многофазной обмотки 22, воздействует на полюса одной полярности постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя.In this case, the current flows from the high-level output (VU) of the
При отсутствии управляющего сигнала от сигнальной обмотки 25 (в момент паузы между прохождением одного из постоянных магнитов 23 положения ротора мимо сигнальной обмотки 25 ДПР 24, соответствующего фазе дополнительной многофазной обмотки 22, которая подключена к рассматриваемому блоку ФИ «А» 35), первый управляющий транзистор 41 (VT6) закрывается, переключающие транзисторы 45 (VT2) и 46 (VT3) первой пары открываются.In the absence of a control signal from the signal winding 25 (at the time of a pause between the passage of one of the
В логическом элементе «НЕ» 54, подключенном к выходу БСР 61 через пятый ограничительный резистор 53 (R5), транзистор 43 (VT5) открывается, транзистор 44 (VT8) закрывается, на выходе логического элемента «НЕ» 54 образуется напряжение, соответствующее логической «1», при этом второй управляющий транзистор 42 (VT7) открывается, а переключающие транзисторы 47 (VT1) и 48 (VT4) второй пары закрываются.In the logical element “NOT” 54 connected to the output of the
В этом случае ток протекает от высокоуровневого выхода (ВУ) БП 39 через открытый переключающий транзистор 45 (VT2), четвертый ограничительный резистор 52 (R4), через соответствующую фазу (фазу «А» для блока ФИ «А» 35) дополнительной многофазной обмотки 22, через открытый переключающий транзистор 46 (VT3) на «землю». При этом магнитный поток, создаваемый током в соответствующей фазе (фазе «А» для блока ФИ «А» 35) дополнительной многофазной обмотки 22, воздействует на полюса другой полярности постоянного аксиального многополюсного магнита 2 индуктора подвозбудителя.In this case, the current flows from the high-level output (VU) of the
Формирование сигнала на выходе каждого из блоков ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С»37, возникающего при вращении ротора СТАГУ (т.е. при прохождении постоянных магнитов 23 положения ротора мимо сигнальной обмотки 25 ДПР 24, соответствующего фазе дополнительной многофазной обмотки 22, которая подключена к рассматриваемому блоку ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 соответственно), представлено на фиг.5.The formation of a signal at the output of each of the blocks FI "A" 35, FI "B" 36 and FI "C" 37 that occurs when the STAGU rotor rotates (that is, when the
При отсутствии импульса с выхода первого операционного усилителя 73 (OP 1) БСР 61 (в момент паузы между прохождением импульсов (фиг.6, нижний график)) на втором входе блока ФИ «А» 35 переключающие транзисторы 46 (VT3) и 48 (VT4) находятся в закрытом состоянии независимо от наличия импульсов управляющего сигнала от сигнальной обмотки 25 ДПР 24 на первом входе блока формирования импульсов (ФИ «А» 35 для фазы А многофазной обмотки 22). При этом ни первая пара переключающих транзисторов (45 (VT2) и 46 (VT3)), ни вторая пара переключающих транзисторов (47 (VT1) и 48 (VT4)) не могут обеспечить протекание тока через соответствующую фазу (фазу «А» для блока ФИ «А» 35) дополнительной многофазной обмотки 22. Таким образом, при отсутствии импульса с выхода первого операционного усилителя 73 (OP1) БСР 61 ни в одной из фаз дополнительной многофазной обмотки 22 ток протекать не будет.In the absence of a pulse from the output of the first operational amplifier 73 (OP 1) BSR 61 (at the time of a pause between the passage of pulses (Fig.6, the bottom graph)) at the second input of the FI unit “A” 35 switching transistors 46 (VT3) and 48 (VT4 ) are in a closed state regardless of the presence of pulses of the control signal from the signal winding 25
Стабилизация выходного напряжения Uвых на выходе СТАГУ осуществляется путем регулирования скважности импульсов в фазах многофазной обмотки 22 в зависимости от напряжения на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19. Происходит это следующим образом.Stabilization of the output voltage U output at the output of STAGU is carried out by regulating the duty cycle of the pulses in the phases of the multiphase winding 22 depending on the voltage at the output of the multiphase half-
С делителя напряжения, подключенного к низкоуровневому выходу (НУ) БП 39 и состоящего из первого 62 (R11) и второго 63 (R12) резисторов делителя напряжения, напряжение поступает на инвертирующий вход второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов, охваченного положительной обратной связью, обеспечиваемой первым резистором 65 (R14) положительной обратной связи, и на неинвертирующий вход третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала, охваченного отрицательной обратной связью, обеспечиваемой интегрирующим конденсатором 72 (С1). Сигнал в форме прямоугольных импульсов с выхода второго операционного усилителя 75 (ОР2) генератора прямоугольных импульсов через резистор 64 (R13) поступает на инвертирующий вход третьего операционного усилителя 76 (ОР3) генератора пилообразного сигнала. Пилообразный сигнал с выхода третьего операционного усилителя 76 (ОР3) БФПС 59, охваченного положительной обратной связью посредством второго резистора 66 (R15) положительной обратной связи, поступает на инвертирующий вход первого операционного усилителя 73 (ОР1) БСР 61.From the voltage divider connected to the low-level output (NU) of the
На неинвертирующий вход, величина смещения напряжения на котором определяется сопротивлением резистора 71 (R10) смещения, четвертого операционного усилителя 74 (ОР4), охваченного отрицательной обратной связью, обеспечиваемой резистором отрицательной обратной связи 70 (R9), с регулировочного резистора 67 (R6) через второй понижающий резистор 69 (R8) подается установленное вручную заданное напряжение, а на инвертирующий вход четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) БФУС 60 через первый понижающий резистор 68 (R7) подается выходное напряжение многофазного двухполупериодного выпрямителя 19, относительно которого осуществляется стабилизация.To a non-inverting input, the voltage bias value at which is determined by the resistance of the bias resistor 71 (R10), of the fourth operational amplifier 74 (OP4), covered by the negative feedback provided by the negative feedback resistor 70 (R9), from the control resistor 67 (R6) through the second a step-down resistor 69 (R8) is supplied manually set voltage, and a multiphase output voltage is supplied to the inverting input of the fourth operational amplifier 74 (OP4)
В БСР 61 происходит сравнение уровня напряжения пилообразного сигнала, снимаемого с выхода третьего операционного усилителя 76 (ОРЗ) БФПС 59 с уровнем постоянного напряжения управляющего сигнала, снимаемого с выхода четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) БФУС 60.In the
В зависимости от уровня напряжения UВХ на входе СН 58, снимаемого с положительного выхода многофазного двухполупериодного выпрямителя 19, осуществляется изменение скважности импульсного сигнала на выходе БСР 61, т.е. выходной сигнал БСР 61 является широтно-импульсно-модулированным (ШИМ-сигналом). Это приводит к изменению времени открытого состояния переключающих транзисторов 41 (VT6) и 42 (VT7).Depending on the voltage level U VX at the input of
Если напряжение на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19 (на входе СН 58) становится ниже заданного регулировочным резистором 67 (R6) уровня, то уровень положительного сигнала на инвертирующем входе четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) уменьшается. Следовательно, уровень положительного сигнала на выходе четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) увеличивается. Этот увеличенный сигнал поступает на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 73 (ОР1) БСР 61.If the voltage at the output of the multiphase half-wave rectifier 19 (at the input of CH 58) falls below the level set by the control resistor 67 (R6), then the level of the positive signal at the inverting input of the fourth operational amplifier 74 (OP4) decreases. Therefore, the level of the positive signal at the output of the fourth operational amplifier 74 (OP4) is increased. This increased signal is fed to the non-inverting input of the first operational amplifier 73 (OP1)
Первый операционный усилитель 73 (ОР1) БСР 61 работает в режиме компаратора. При увеличении уровня сигнала, поступающего на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 73 (ОР1), скважность импульсов на его выходе уменьшается (коэффициент заполнения соответственно увеличивается) (фиг. 7а). Импульсный сигнал уменьшенной скважности (т.е с увеличенной длительностью импульсов) поступает на вторые входы переключающих транзисторов 41 (VT6) и 42 (VT7) блоков формирования импульсов ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 (т.е. через первые ограничительные резисторы 49 (R1) на базы переключающих транзисторов 41 (VT6) и через третьи ограничительные резисторы 51 (R3) на базы переключающих транзисторов 42 (VT7) каждого блока формирования импульсов). При этом увеличивается длительность импульсов, поступающих на соответствующие фазы дополнительной многофазной обмотки 22.The first operational amplifier 73 (OP1) of the
В результате увеличения длительности импульсов, подаваемых на соответствующие фазы дополнительной многофазной обмотки 22, увеличивается время взаимодействия магнитных потоков, создаваемых дополнительной многофазной обмоткой 22 и аксиальным многополюсным магнитом 2 индуктора подвозбудителя, в течение которого создается вращающий момент ротора. Вследствие этого среднее значение суммарного вращающего момента ротора увеличивается, частота его вращения увеличивается, напряжение, создаваемое многофазной обмоткой 4 якоря подвозбудителя, увеличивается, ток в основной однофазной обмотке 5 возбуждения возбудителя увеличивается, магнитный поток, создаваемый этим током, увеличивается, напряжение, наводимое этим магнитным потоком в многофазной обмотке 8 якоря возбудителя, увеличивается, ток в однофазной обмотке 9 возбуждения основного генератора увеличивается, магнитный поток, создаваемый этим током, увеличивается, напряжение, наводимое этим магнитным потоком в многофазной обмотке 11 якоря основного генератора, увеличивается, напряжение на выходе выходному многофазного двухполупериодного выпрямителя 19 (т.е. на выходе СТАГУ) увеличивается до заданного уровня.As a result of the increase in the duration of pulses supplied to the corresponding phases of the additional multiphase winding 22, the interaction time of the magnetic flux generated by the additional multiphase winding 22 and the axial
Если напряжение на выходе многофазного двухполупериодного выпрямителя 19 (на входе СН 58) становится выше заданного регулировочным резистором 67 (R6) уровня, то процесс протекает аналогично: уровень положительного сигнала на инвертирующем входе четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) увеличивается. Следовательно, уровень положительного сигнала на выходе четвертого операционного усилителя 74 (ОР4) уменьшается. Уменьшенный сигнал поступает на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 73 (ОР1) БСР 61.If the voltage at the output of the multiphase half-wave rectifier 19 (at the input of СН 58) becomes higher than the level set by the control resistor 67 (R6), then the process proceeds similarly: the level of the positive signal at the inverting input of the fourth operational amplifier 74 (OP4) increases. Therefore, the level of the positive signal at the output of the fourth operational amplifier 74 (OP4) decreases. The reduced signal is fed to the non-inverting input of the first operational amplifier 73 (OP1)
При уменьшении уровня сигнала, поступающего на неинвертирующий вход первого операционного усилителя 73 (ОР1), скважность импульсов на его выходе увеличивается (коэффициент заполнения соответственно уменьшается) (фиг.7а). Импульсный сигнал увеличенной скважности (т.е. с уменьшенной длительностью импульсов) поступает на вторые входы переключающих транзисторов 41 (VT6) и 42 (VT7) блоков формирования импульсов ФИ «А» 35, ФИ «В» 36 и ФИ «С» 37 (т.е. через первые ограничительные резисторы 49 (R1) на базы переключающих транзисторов 41 (VT6) и через третьи ограничительные резисторы 51 (R3) на базы переключающих транзисторов 42 (VT7) каждого блока формирования импульсов). При этом уменьшается длительность импульсов, поступающих на соответствующие фазы дополнительной многофазной обмотки 22.When the level of the signal supplied to the non-inverting input of the first operational amplifier 73 (OP1) decreases, the duty cycle of the pulses at its output increases (duty cycle decreases accordingly) (Fig. 7a). The pulse signal of increased duty cycle (i.e., with a reduced pulse duration) is fed to the second inputs of the switching transistors 41 (VT6) and 42 (VT7) of the pulse generating units FI “A” 35, FI “B” 36 and FI “C” 37 ( i.e., through the first limiting resistors 49 (R1) to the bases of the switching transistors 41 (VT6) and through the third limiting resistors 51 (R3) to the bases of the switching transistors 42 (VT7) of each pulse forming unit). This reduces the duration of the pulses arriving at the corresponding phases of the additional multiphase winding 22.
В результате уменьшения длительности импульсов, подаваемых на соответствующие фазы дополнительной многофазной обмотки 22, уменьшается время взаимодействия магнитных потоков, создаваемых дополнительной многофазной обмоткой 22 и аксиальным многополюсным магнитом 2 индуктора подвозбудителя, в течение которого создается вращающий момент ротора. Вследствие этого среднее значение суммарного вращающего момента ротора уменьшается, частота его вращения уменьшается, напряжение, создаваемое многофазной обмоткой 4 якоря подвозбудителя, уменьшается, ток в основной однофазной обмотке 5 возбуждения возбудителя уменьшается, магнитный поток, создаваемый этим током, уменьшается, напряжение, наводимое этим магнитным потоком в многофазной обмотке 8 якоря возбудителя, уменьшается, ток в однофазной обмоткой 9 возбуждения основного генератора уменьшается, магнитный поток, создаваемый этим током, уменьшается, напряжение, наводимое этим магнитным потоком в многофазной 11 якоря основного генератора, уменьшается, напряжение на выходе выходного многофазного двухполупериодного выпрямителя 19 (т.е. на выходе СТА-ГУ) уменьшается до заданного уровня.As a result of reducing the duration of the pulses supplied to the corresponding phases of the additional multiphase winding 22, the interaction time of the magnetic flux generated by the additional multiphase winding 22 and the axial
Выпрямленное напряжение высокого качества подается в сеть и на АБ 22 для ее подзарядки.High quality rectified voltage is supplied to the network and to the
Таким образом, в предлагаемой СТАГУ посредством электромагнитного преобразования осуществляется суммирование механической, тепловой и световой энергий, поступающей на соответствующие входы СТАГУ от трех разнородных источников энергии, с одновременным преобразованием полученной суммарной энергии в электрическую энергию высокого качества со стабильным выходным напряжением постоянного тока.Thus, in the proposed STAGU by means of electromagnetic conversion, the mechanical, thermal and light energies supplied to the respective STAGU inputs from three dissimilar energy sources are summed up, while the resulting total energy is converted to high-quality electric energy with a stable DC output voltage.
Стабилизированное напряжение постоянного тока высокого качества подается в сеть для питания потребителей.High-quality stabilized DC voltage is supplied to the network to supply consumers.
Предлагаемое изобретение, выполняя функцию суммирование механической, тепловой и световой энергий с одновременным преобразованием ее в механическую энергию вращения с последующим преобразованием в электрическую энергию постоянного тока, как и прототип, в то же время, в отличие от него за счет стабилизации его выходного напряжения позволяет расширить область применения генераторной установки, например, для применения на объектах, на которых стабильность постоянного напряжения имеет существенное значение.The present invention, performing the function of summing the mechanical, thermal and light energies with its simultaneous conversion into mechanical rotation energy with subsequent conversion into direct current electric energy, like the prototype, at the same time, in contrast to it, by stabilizing its output voltage, the scope of the generator set, for example, for use in facilities where constant voltage stability is essential.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144946A RU2633359C1 (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Stabilized three-input axial generator plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144946A RU2633359C1 (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Stabilized three-input axial generator plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2633359C1 true RU2633359C1 (en) | 2017-10-12 |
Family
ID=60129462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016144946A RU2633359C1 (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Stabilized three-input axial generator plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2633359C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA039681B1 (en) * | 2020-08-11 | 2022-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial differential generator drive |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008068503A2 (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | Cranfield University | Axial flux electrical machines |
| JP2008136318A (en) * | 2006-11-29 | 2008-06-12 | Olympus Corp | Ultrasonic motor and microscope stage |
| RU2529210C1 (en) * | 2013-10-03 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Axial contact-free engine-generator |
| RU2589730C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Three-input axial generator plant |
-
2017
- 2017-01-11 RU RU2016144946A patent/RU2633359C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008136318A (en) * | 2006-11-29 | 2008-06-12 | Olympus Corp | Ultrasonic motor and microscope stage |
| WO2008068503A2 (en) * | 2006-12-07 | 2008-06-12 | Cranfield University | Axial flux electrical machines |
| RU2529210C1 (en) * | 2013-10-03 | 2014-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Axial contact-free engine-generator |
| RU2589730C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Three-input axial generator plant |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA039681B1 (en) * | 2020-08-11 | 2022-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Axial differential generator drive |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| French et al. | Direct torque control of permanent magnet drives | |
| RU2589730C1 (en) | Three-input axial generator plant | |
| US9231504B2 (en) | Electrical control system | |
| JP5399067B2 (en) | Electric motor | |
| US10483891B2 (en) | Double stator permanent magnet machine with magnetic flux regulation | |
| RU2633359C1 (en) | Stabilized three-input axial generator plant | |
| US10622813B2 (en) | Load alignment assistance during startup of synchronous grid | |
| Winzer et al. | Dynamic control of generalized electrically excited synchronous machines using predictive flux control | |
| US9948216B2 (en) | Pre-alignment of synchronous loads prior to starting grid | |
| Saranya et al. | Web monitoring and speed control of solar based bldc motor with iot | |
| US10554162B2 (en) | Active damping of synchronous grid oscillations using partial power converter | |
| Li et al. | Nonlinear dynamics in the switched reluctance motor drive with time-delay feedback control | |
| RU2601952C1 (en) | Axial controlled contactless engine-generator | |
| US3551766A (en) | Regulatable and controllable inverter or frequency changer arrangement for feeding ac motors | |
| Liptak et al. | Equivalent circuit of switched reluctance generator based on DC series generator | |
| Wu et al. | Combined hysteresis current-controlled PWM inverter and robust control for a permanent-magnet synchronous motor | |
| RU2701169C9 (en) | Small-size dc generating system | |
| RU2643514C1 (en) | Stabilized radial-axial contactless electric generator | |
| US783708A (en) | Generating low-frequency currents. | |
| RU2660945C2 (en) | Magnetoelectric machine | |
| RU2585279C1 (en) | Magnetoelectric machine | |
| CN104638860A (en) | AC (alternating-current) exciter with harmonic waves self-excited and poles mixed | |
| RU2503117C2 (en) | Rotary frequency changer (versions) | |
| RU195227U1 (en) | CONTACTLESS DC GENERATOR | |
| RU2332774C1 (en) | Controlled two-dimensional electric machine |