Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в качестве -автономной системы энерг снабжени дл питани потребителей посто нного тока. Известны устройства регулировани напр жени генераторов, содержащие генератор с основной и дополнительн обмотками, регулирующий орган., вклю ченный на обмотку возбуждени генератора 111 и 122. В указанных устройствах регулиро вание напр жени осуществл етс за счет использовани энергии дополнительной обмотки, число пар полюсой которой в три раза превышает число пар полюсов обмотки генератора. Однако данные устройства не могут быт использованы дл регулировани напр жени генераторов с возбуждением от посто нных магнитов, не имеющих обмотки возбуждени . Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство регулировани напр жени синхронного генератора, содержащее синхронный генератор с возбуждением от посто нных магнитов, статор, в п зах которого размещены основна обмотка и дополнительна обмотка, число пар полюсов которой в три раз больше, чем у основной обмотки, и эта обмотка подключена через выпр митель к дополнительной подмагничив ющей обмотке, намотанной на межзуб;цевые ферромагнитные перемычки t3l. I. Недостатки данного устройства значительна масса и габариты, а так же сложность изготовлени вследствие наличи ферромагнитных перемычек меж ду зубцами с намотанной на них подмагничивающей обмоткой. Кроме того, в данном устройстве не обеспечиваетс требуема точность регулировани выходного , напр жени генератора, осо бенно пои изменении нагрузки и скорости вращени . Целью изобретени вл етс уменьшение массы и габаритов автономной системы энергоснабжени . Указанна цель достигаетс тем, что автономна система энергоснабжени , содержаща генератор с возбуждением от посто нных магнитов, в па зах статора которого расположены основна обмотка и дополнительна обмотка , число пар полюсов которой в три раза больше, чём у основной обмотки, снабжена пьезоэлейтрическим трансформатором и блоком управлени , а выпр митель выполнен управ л емым, причем управл ющие электроды тиристоров выпр мител через бло управлени и пьезоэлектрический трансформатор подключены к дополнительной обмотке.На фиг. 1 представлена принципиальна электрическа (VxeMa автоном-ной системы энергоснабжени ; на фиг. 2 - зависимость ЭДС дополнительной обмотки и угла зажигани тиристоров от тока нагрузки основной обмотки: Urv -PD , J f tl f на фиг. 3зависимость выходного напр жени пьезоэлектрического трансформатора и угла зажигаТ)и тиристоров от частоты питающего напр жени . . Устройство содержит синхронный генератор 1 с возбУждаенкем от посто нных магнитов 2,в пазах статора расположена основна .обмотка 3-й дополнительна обмотка 4, пар полюсов которой в три раза больше, чем у основной обмотки 3, управл емый выпр 1«}итель 5 на тиристорах 6, к выходу которого подключена нагрузка 7. Управл ющие электроды тиристоров 6 подключены к выходу блока управле ни 8, вход которого через пьезоэлектрический трансформатор 9 подключен к дополнительной обмОтке 4 reiHepaTOpa 1. Блок управлени 8 служит дл преобразовани выходного напр жени пьезоэлектрического трансформатора 9 в угол зажигани тиристоров б, при увеличении напр жени подаваеглого на вход блока управлени 8 с выхода пьезоэ.лектрического трансформатора 9, угол зажигани тиристоров уменьшает с , т. е. увеличиваетс врем открытого состо ни тиристоров б, что приводит к увеличению напр жени на нагрузке. БЛОК управлени может быть выполнен по любой из известных схем. Дл поддержани напр жени на выгрузке 7 посто нным при изменении скорости вращени и нагрузки основной обмотки 3 reHepaTofi 1, угол зажиг-ани тиристоров б измен етс блоком управлени 8 по определенной характеристика ,з); Если Величина ЭДС, наводимой в дополнительной обмотке 4,достаточна дл нррмальиой работы блока управлени 8, то ноэффициеит трансформации его может быть выбран равным единице. Зависимость выходного напр жени пьеаоэлектринеского трансФорматора 9 от частоты ЭДС дополнительной обмотки UQ i (fn) имеет вид представленный иа фиг. За. В предлагаемом устройстве используетс снаданхций участок характеристики пьезоэлектрическогоТрансформатора 9. При номинальной .скорости вращени генератора 1 частота ЭДС дополнительной обмотки 4 равна fvi При работе генератора i иа нагрузку 7 при 1еизменной скорости врацени пьезоэлектрический трансформатор 9 на процесс регулировани никакого вли ни ие оказывает и весь процесс регулировани происходит лишь аа счет изменени ЭДС дополнительной ббмотки 4. Автономна система энергоснабжени работает следующим образом. При холостом ходе основной обмотк синхронного генератора 1 в дополнительной обмотке 4 наводитс -ЭДС пропорциональна г-содеЕчканию третьей .гармоники магнитной индукции в воздушном зазоре генератора 1 и скорости его вращени . Поскольку при холос том ходе основной обмотки 3 содержание третьей гармоники индукции минимально , то и ЭДС Дополнительной обмотки 4 в данном режиие работы будрт минимальна. При увеличении тока нагрузки основной обмотки 3 генератора 1 ее напр жение уменьшаетс по естественной внешней характеристике следовательно, уменьшаетс и напр жение на нагрузке 7. При этом ЭДС до полнительной обмотки 4 увеличиваетс от значени Ui«j до (фиг. 2 а,. При номинальном .токе нагрузки основной обмотки 3 генератора 1 ЭДС допелнктельнбй обмотки 4 максим.альна и блок управлени 8 обеспечивает открытие тиристоров 6 при малом- угле зажигани 3 Ов (.фиг. 2 бЦ , что вызы вает увеличение напр жени на нагруз ке до требуемой величины. При уменьшении тока нагрузки основной обмотки -3 генератора 1 ее напр жение увеличиваетс , а налр жение дополнительной обмотки 4 уменьша етс . этом блок управлени 3 уве личивает угол открыти тиристоров 6 за счет чего выпр мленно в напр жение на выходе управл емого вып-р мител 5 стабилизируетс с точностью, определ емой степенью согласованности характеристики дополнительной обмотки требуемьпл законом изменени угла заживани тиристоров 6 в зависш-юсти от изменени токов нагрузки основной обмотки 3 генератора 1. При изменении скорости вращени генератора I процесс ресулировани нат р жени прюисходит следующим образом. Дрпустим, что скорость вращени генератора 1 уменьшилась. При этом напр жение основной 3 и дополнительной 4 обмоток генератора 1 также уменьшитс пр мо пропорционально уменьшению скорости вращени , частота ЭДС дополнительной обмотки 4 умен шитс со значени i до fn t а вы-. ходаое напр жение пьезоэлектрического трансформатора 9 увеличитс со значени Uq до Uq (фиг. 3 а). При поступлении этого напр жени на вход блока управлени 8 он уменьшит угол зажигани тиристоров б со значени ,0 до J (фиг. 3 б, что приведет к увеличению напр жени на выходе выпр мител 5 и на нагрузке 7. При увеличений скорости вращени процесс регулировани происходит таким образом, что это приводит к --мо уменьшению выходного напр жени пьезоэлектрического трансформатора 9 ;фиг. 3 а), увеличению угла зажигани тиристоров 6 (фиг. 3 б) и уменьшению напр жени на нагрузке 7. При одновременном изменении наг« рузки и скорости вр дени процесс регулировани происходит в результате изменени входного напр жени блока управлени , вызванного изменением ЭДС дополнительной обмотки 4 « выходного напр жени пьезоэлектрического трансформатора . Точность стабилизации напр жени при изменении величины нагрузки и скорости вращени определ етс согласованностью требуемого закона регулировани 0 , J) с зависимостью ЭДС . дополнительной обмотки 4 от тока нагрузки основной обмотки 3, а также зависимостью выходного напр жени пьезоэлектрического трансформатора 8 от частоты питающего его напр жени (крутизной характеристики). Дл увеличени точности стабилизации напр жение на выгрузке необходимо ввести в предлагаемое устройство канал регулировани по отклонению, включающий в себ изнурительный орган с использованием эталона (например, стабилитрона), который может быть выполнен по любой из известных схем. Что касаетс выбора параметров дополнительной обмотки, то соответствующим распределением проводников по пазам добиваютс того, чтобы дополнительна обмотка имела максимальный обмоточный коэффициент дл выдел емой гармоники и минимальный- дл основной гармоники магнитного потока. Таким образом, использование а предлагаемой системе энергоснабжени управл емого выпр мител 5 на тиристорах Б , управл емые электроды которидх через блок управлени 8 и пьезоэлектрический трансформатор 9 подключены к дополнительной обмотке 4 генератора 1, позвол ет улучшть массогабаритные характерист±ики за счет исключени ферромагнитных передвлчек с намотанной на них обмоткой подмагничивани . Кроме ТОРО, исключение перемычек позвол ет су- щественно упростить технологический процесс изготовлени генератора, снизить затраты на изготовление. Использование пьезоэлектрического трансформатора с блоком управлени , питаемых отдополнительной обмотки генератора, позвол ет осуществл ть регулирование напр жение как при изменении величины нагрузки, так и скорости вращени .The invention relates to electrical engineering and can be used as an autonomous power supply system for powering DC consumers. Generator voltage regulating devices are known that contain a generator with main and additional windings, a regulator. Included on the excitation winding of the generators 111 and 122. In these devices, the voltage is controlled by using additional winding energy, the number of pairs having a pole three times the number of pole pairs of a generator winding. However, these devices cannot be used to control the voltage of oscillators with excitation from permanent magnets that do not have an excitation winding. The closest to the technical essence of the invention is a device for regulating the voltage of a synchronous generator, which contains a synchronous generator with excitation from permanent magnets, a stator, in which heats the main winding and the additional winding are located, the number of pole pairs is three times greater than that of the main winding, and this winding is connected via a rectifier to an additional biasing winding wound on the interdental, ferromagnetic jumpers t3l. I. The disadvantages of this device are considerable mass and dimensions, as well as the complexity of manufacturing due to the presence of ferromagnetic bridges between the teeth with the biasing winding wound around them. In addition, this device does not provide the required control accuracy of the output, generator voltage, especially when the load and speed of rotation change. The aim of the invention is to reduce the weight and dimensions of an autonomous power supply system. This goal is achieved by the fact that an autonomous power supply system containing a generator with excitation from permanent magnets, in the stapler pack of which the main winding and additional winding are located, the number of pole pairs of which is three times greater than that of the main winding, is equipped with a piezoelectric transformer and unit control, and the rectifier is controllable, with the control electrodes of the rectifier thyristors through the control unit and the piezoelectric transformer connected to the additional winding. . Figure 1 shows the electrical principle (VxeMa of the autonomous power supply system; Fig. 2 shows the dependence of the EMF of the additional winding and the firing angle of the thyristors on the load current of the main winding: Urv -PD, J f tl f in Fig. 3 the dependence of the output voltage of the piezoelectric transformer and the angle ignition) and thyristors on the frequency of the supply voltage. . The device contains a synchronous generator 1 with excitation from permanent magnets 2, in the stator slots is the main winding of the 3rd additional winding 4, the pole pair of which is three times larger than that of the main winding 3, controlled rectifier 1 "} itel 5 on thyristors 6, the output of which is connected to the load 7. The control electrodes of the thyristors 6 are connected to the output of the control unit 8, the input of which through the piezoelectric transformer 9 is connected to the auxiliary winding 4 of reiHeparaTO 1. The control unit 8 serves to convert the output voltage piezoelectric transformer 9 into the firing angle of the thyristors b, when the voltage supplied to the control unit 8 from the output of the piezoelectric transformer 9 increases, the firing angle of the thyristors decreases, i.e., the open state of the thyristors b increases, which leads to an increase voltage on the load. The control unit can be performed by any of the known schemes. To maintain the voltage at unloading 7 constant when changing the rotational speed and load of the main winding 3 reHepaTofi 1, the ignition angle of the thyristors b is changed by the control unit 8 according to a certain characteristic, h); If the value of the emf induced in the additional winding 4 is sufficient for the operation of the control unit 8, then its transformation coefficient can be chosen equal to unity. The dependence of the output voltage of the piezoelectric transformer 9 on the frequency of the emf of the auxiliary winding UQ i (fn) is as shown in fig. Behind. The proposed device uses devices of a characteristic of piezoelectric transformer 9. At a nominal speed of the generator 1, the frequency of the EMF of the additional winding 4 is equal to fvi. When the generator i and the load 7 work, at a variable speed, the piezoelectric transformer 9 has no effect on the adjustment process there is only aa account of the change in the emf of the additional battery 4. The autonomous power supply system works as follows. When idle the main winding of the synchronous generator 1 in the additional winding 4 is induced, the emf is proportional to the g-content of the third harmonic of magnetic induction in the air gap of the generator 1 and its rotational speed. Since during the idle run of the main winding 3 the content of the third harmonic of induction is minimal, then the EMF of the Additional winding 4 in this mode of operation of the budrt is minimal. When the load current of the main winding 3 of the generator 1 increases, its voltage decreases according to the natural external characteristic, therefore, the voltage across the load 7 also decreases. At the same time, the emf to the additional winding 4 increases from Ui j j to (Fig. 2a). At nominal The load current of the main winding 3 of the generator 1 is the maximum electromotive voltage of the additional winding 4 and the control unit 8 provides the opening of the thyristors 6 at a low ignition angle of 3 Ov (.2 BC, which causes the voltage to increase to the required value. When reducing When the load current of the main winding -3 of the generator 1 is increased, the voltage of the secondary winding 4 increases, and the control unit 3 increases the opening angle of the thyristors 6 by straightening the voltage at the output of the controlled output 5 stabilizes with an accuracy determined by the degree of consistency of the characteristics of the additional winding required by the law of variation of the angle of healing of the thyristors 6 in dependence on the change of load currents of the main winding 3 of the generator 1. When the rotation speed changes process resulirovani generator I p tension voltage pryuiskhodit follows. Let us note that the rotation speed of the generator 1 has decreased. At the same time, the voltage of the main 3 and additional 4 windings of the generator 1 also decreases in direct proportion to the reduction of the rotational speed, the frequency of the EMF of the additional winding 4 decreases from i to fn t and you. the running voltage of the piezoelectric transformer 9 will increase from the value of Uq to Uq (Fig. 3a). When this voltage arrives at the input of the control unit 8, it will decrease the firing angle of the thyristors b from 0 to J (Fig. 3b, which will increase the voltage at the output of the rectifier 5 and at the load 7. When the rotation speed increases, occurs in such a way that this leads to a decrease in the output voltage of the piezoelectric transformer 9; Fig. 3 a), an increase in the firing angle of the thyristors 6 (Fig. 3 b) and a decrease in the voltage of the load 7. With a simultaneous change in the load voltage and speed The removal occurs as a result of a change in the input voltage of the control unit, caused by a change in the emf of the auxiliary winding 4 "of the output voltage of the piezoelectric transformer. The accuracy of voltage stabilization when the magnitude of the load and the rotational speed change is determined by the consistency of the required control law 0, J) with the EMF dependence. additional winding 4 from the load current of the main winding 3, as well as the dependence of the output voltage of the piezoelectric transformer 8 on the frequency of the supply voltage (slope). To increase the accuracy of stabilization of the voltage at unloading, it is necessary to introduce into the proposed device a control channel for deviation, which includes a debilitating organ using a standard (for example, a Zener diode), which can be carried out according to any of the known schemes. With regard to the choice of parameters of the additional winding, the corresponding distribution of conductors in the grooves ensures that the additional winding has the maximum winding coefficient for the harmonic to be extracted and the minimum for the main harmonic of the magnetic flux. Thus, using the proposed power supply system of a controlled rectifier 5 on thyristors B, controlled electrodes which are via the control unit 8 and the piezoelectric transformer 9 connected to the additional winding 4 of the generator 1, allows to improve the mass-dimensional characteristics by eliminating the ferromagnetic front parts winding winding on them bias. In addition to the maintenance, the elimination of jumpers allows to significantly simplify the technological process of manufacturing the generator, reducing the cost of production. The use of a piezoelectric transformer with a control unit, powered by the additional winding of the generator, allows the voltage to be controlled as the load changes and the speed of rotation.
Фи9.2Fi9.2
f Jiff jif
0t/f.30t / f.3