SU892642A1

SU892642A1 - Voltage regulator for electric machine ac generator

Info

Publication number: SU892642A1
Application number: SU792781288A
Authority: SU
Inventors: Яков Федорович Архипенков; Юлия Васильевна Калинкина; Виктор Васильевич Акиньшин
Original assignee: Войсковая Часть 25871
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1981-12-23

Description

(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАШИИНОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(54) VOLTAGE REGULATOR FOR ELECTROMMASHINE AC ALTERNATOR

1one

Изобре-гение относитс к электротехнике ,а именно к автоматическому регулированию напр жени генераторов переменного тока,и может быть использовано дл регулировани напр жени самовозбуждающихс синхронных генераторов , работающих со стабильной частотой вращени в электромеханических источниках с приводом от двигателей внутреннего сгорани .The invention relates to electrical engineering, namely, automatic regulation of the voltage of alternators, and can be used to regulate the voltage of self-excited synchronous generators operating at a stable rotational speed in electromechanical sources driven by internal combustion engines.

Известны регул торы напр жени дл электромашинных генераторов . . переменного тока, содержащие измерительный орган напр жени в виде мостовой схемы со стабилитроном в одном из плеч, модул тор ширины импульсов , усилитель мощности на тиристорах 1 .Voltage regulators for electric machine generators are known. . alternating current, containing a voltage measuring unit in the form of a bridge circuit with a zener diode in one of the arms, a pulse width modulator, a power amplifier on thyristors 1.

Недостатком работы регул торов с электромашинными генераторами пе ременного тока вл етс то, что у генераторов с приводом от двигател внутреннего сгорани (дизельного и бензинового) в процессе пуска и остановки возникают опасные дл цег пей возбуждени перегрузки по току, в несколько раз превышающие допустимые значени .A disadvantage of the operation of regulators with AC electric generators is that, in generators driven by an internal combustion engine (diesel and gasoline), during starting and stopping, current overload that is several times higher than the allowable values occurs.

По правилам эксплуатации двигател внутреннего сгорани при пускеAccording to the rules of operation of the internal combustion engine during start-up

не вывод тс сразу на номинальную частоту вращени , а в течение некоторого времени (20-30 мин) работают на пониженной частоте вращени . Перед остановкой двигатель также должен поработать несколько минут на пониженной частоте вращени .they are not output immediately at the nominal rotational speed, and for some time (20-30 min) they operate at a lower rotational frequency. Before stopping, the engine must also run for a few minutes at a lower speed.

Таким образом, синхронные генераторы , работающие в .указанных Thus, synchronous generators operating in the indicated

10 электромеханических источниках со стабильной частотой вращени в рабочих режимах, при пуске и останове источника вращаютс с частотой в 2-3 раза меньшей номинальной.10 electromechanical sources with a stable rotational speed in operating modes, when starting and stopping the source rotate with a frequency 2-3 times lower than the nominal one.

1515

, При этом гок возбуждени генератора превышает в 2-3 раза номинальное значение, что при длительности пуска и останова в 20 - 30 мин может привести к выходу из стро эле20 ментов цепи возбуждени генератора и регул тора напр жени .At the same time, the generator excitation rate is 2–3 times the nominal value, which, if the start and stop durations are 20–30 minutes, can lead to failure of the excitation circuit of the generator and voltage regulator.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс регул тор напр жени дл электрома25 шннного генератора переменного тока/ содержащий измерительный орган напр жени , выполненный в виде мостовой схемы.со стабилитроном в одном из плеч, модул тор ширины импуль30 сов с формирователем пилообразного напр жени и усилитель мощности на тиристорах 2.The closest in technical essence to the invention is a voltage regulator for an electro-magnetic alternator / containing a voltage measuring unit, made in the form of a bridge circuit, with a zener diode in one of the arms, a pulse width modulator with a sawtooth voltage former thyristor power amplifier 2.

Недостатком известного регул тора вл етс также низка надежность из-за перегрузки цепей возбуждени при пониженной частоте вращени на этапе пуска и останова.A disadvantage of the known regulator is also low reliability due to overloading of the excitation circuits at a lower rotational frequency during the start and stop phase.

Цель изобретени - повышение надежности регул тора.The purpose of the invention is to increase the reliability of the controller.

Поставленна цель достигаемс тем, что регул тор напр жени дл электромашинного генератора напр жени переменного тока, содержащий измерительный орган напр жени , выполненный в виде мостовой схемы со стабилитроном в.одном из плеч, моду л тор ширины импульсов с формирователем пилообразного напр жени и усилитель мощности на тиристорах, снабжен частоточувствительным элементом в виде одновибратора, управл емого от формировател импульсов, с входом дл подключени на напр жение генератора и последовательно содиненными транзистором и стабилитроном с напр жением стабилизации в 2-3 раза меньшим, чем у стабилитрона измерительного .органа напр жени , причем выход одновибратора соединен с переходом эмиттер-база транзистора, последовательно включенного со стабилй доном, а последовательно соединенные транзистор и стабилитрон включены параллельно стабилитрону измерительного органа напр жени .The goal is achieved by the fact that a voltage regulator for an AC electric voltage generator, containing a voltage measuring element, made in the form of a bridge circuit with a zener diode in one of the arms, a pulse width modulator with a sawtooth driver, and a power amplifier on thyristors, provided with a frequency sensitive element in the form of a single-oscillator controlled from a pulse shaper, with an input for connecting to a generator voltage and a series-connected transistor and a stabilitron with a stabilization voltage of 2-3 times less than that of a measuring voltage Zener diode, the output of a single vibrator is connected to the emitter-base junction of a transistor connected in series with a stable don, and the series-connected transistor and zener diode are connected in parallel body tension.

На фиг. 1 представлена принципиальна схема регул тора напр жени дл электромашинного генератора переменного тока; на фиг. 2 - эпюры управл ющих импульсов одновибратора и импульсов на выходе одновибратора при трех различных частотах вращени генератора.FIG. Figure 1 is a schematic diagram of a voltage regulator for an AC alternator; in fig. 2 - diagrams of one-shot control pulses and one-shot output pulses at three different generator rotation frequencies.

Регул тор содержит частоточувствительный элемент в виде одновибратора 1, формирователь 2 импульсов дл управлени одновибратором, выходную цепь из последовательно соединенных транзистора 3 и стабилитрона 4, подключенных параллельно стабилитрону 5 измерительного органа напр жени , и стабилизированный источник б питани .The controller contains a frequency sensitive element in the form of a single vibrator 1, a pulse shaper 2 for controlling a single vibrator, an output circuit of series-connected transistor 3 and a zener diode 4 connected in parallel to the zener diode 5 of a voltage measuring unit, and a stabilized power supply unit b.

Формирователь импульсов дл управлени одновибратором (резисторы 7, 8 и 9, диоды 10 и 11, стабилитрон 12, конденсатор 13) преобразую синусоидальное напр жение генератор в сериюкоротких импульсов, т. е. один импульс в начале каждого периода напр жени .. Эти импульсы поступают на вход одновибратора (транзисторы . 14 и 15.-, диод 16, стабилитрон 17, конденсатор l8, резисторы 19, 20, 21 и 22). Cx&iJa одновибратора выполнена так,, что врем f.закрытого состо ни A pulse shaper to control a single vibrator (resistors 7, 8, and 9, diodes 10 and 11, Zener diode 12, capacitor 13) convert the sinusoidal voltage of the generator into serial short pulses, i.e. one pulse at the beginning of each voltage period. These pulses come to the input of the one-shot (transistors. 14 and 15.-, diode 16, zener diode 17, capacitor l8, resistors 19, 20, 21 and 22). The one-shot Cx & iJa is made so that the time f.closed state

транзистора 15 посто нно и определ етс величиной посто нной времени RC-цецочки, состо щей из конденсатора 18 и резисторов 19 и 20. Поэтому на выходе одновибратора получаютс импульсы, длительность которых определ етс разностью между длительностью периода напр жени генератора и длительностью закрытого состо ни транзистора 15.the transistor 15 is constant and determined by the time constant value of the RC circuit consisting of capacitor 18 and resistors 19 and 20. Therefore, pulses are generated at the output of the single-oscillator, the duration of which is determined by the difference between the duration of the generator voltage and the duration of the closed state of the transistor 15.

Амплитуда импульсов одновибратора посто нна, так как она определ етс стабилизированным источником б питани , состо щим из выпр мительного моста 23, стабилитрона 24, резистора 25 и конденсатора 26.The amplitude of one-shot pulses is constant, as it is determined by a stabilized power supply source consisting of a rectifying bridge 23, a zener diode 24, a resistor 25 and a capacitor 26.

С выхода одновибратора 1 импульсы поступают на базу транзистора 3 через диоды 27 и 28 и резистор 29. Конденсатор 30 служит дл поддержани напр жени на базе транзистора 15 в промежутках между импульса-ми .From the output of the one-shot 1, the pulses arrive at the base of the transistor 3 through diodes 27 and 28 and resistor 29. The capacitor 30 serves to maintain the voltage at the base of the transistor 15 between the pulses.

Регул тор напр жени содержит также модул тор 31 ширины импульсов и усилитель 32 мощности в цепи обмотки возбуждени .The voltage regulator also contains a pulse width modulator 31 and a power amplifier 32 in the field of the excitation winding.

Длительность закрытого состо ни транзистора выбираетс такой, чтобы она равн лась длительности периода напр жени генератора при частоте вращени , равной примерно 0,9 п ном При увеличении частоты вращени | генератора длительность импульсов н выходе одновибратора уменьшаетс и при граничной частоте, равной примерно 0,9 п ном, она равна нулю. Импульсы с одновибратора, поступа на базу транзистора 3 через диоды 27 VI 28 и резистор 29, открывают его и зар жают конденсатор 30. Величина емкости конденсатора 30 выбираетс такой, чтобы практически при любой скважности импульсов он не успевал разр жатьс через резистор 29, диод 28 и переход база-коллектор транзистора 3. Диод 27 служит дл предотвращени разр да конденсатора 30 через резистор 22.The duration of the closed state of the transistor is chosen such that it is equal to the duration of the period of the generator voltage at a frequency of approximately 0.9 p. With an increase in the frequency of rotation | The generator pulse duration n the output of the one-shot decreases even at a limiting frequency of approximately 0.9 pnom, it is equal to zero. The pulses from the one-shot, entering the base of the transistor 3 through diodes 27 VI 28 and the resistor 29, open it and charge the capacitor 30. The capacitance 30 of the capacitor 30 is chosen so that it will not have time to discharge through the resistor 29, almost any pulse ratio, diode 28 and the base-collector junction of the transistor 3. The diode 27 serves to prevent the capacitor 30 from discharging through the resistor 22.

Следовательно, к переходу базаэмиттер транзистора 3 будет посто н но приложено напр жение и транзистор 3 будет находитьс в открытом состо нии при любой скважности импульсов одновибратора. При этом последовательно соединенный с транзистором 3 стабилитрон 4 будет опредег л ть величину регулируемого напр жени генератора.Consequently, the base of the emitter of the transistor 3 will be constantly applied voltage and the transistor 3 will be in the open state at any duty cycle of the pulses of the single-oscillator. In this case, the zener diode 4 connected in series with the transistor 3 will determine the magnitude of the adjustable voltage of the generator.

Как только частота вращени достигнет граничного значени , импульсы на выходе одновибратора исчезнут и транзистор 3 закроетс (фиг. 2) .. В этом случае величина регулируемого напр жени генератора будет определ тьс стабилитроном 5 измерительного органа напр жени .As soon as the rotation frequency reaches the limit value, the pulses at the output of the one-oscillator will disappear and the transistor 3 will close (Fig. 2). In this case, the magnitude of the adjustable voltage of the generator will be determined by the zener diode 5 of the voltage measuring unit.

Трансформатор 33 служит дл разв зки цепей питани одновибратора и управлени им.Transformer 33 is used to isolate and control the power supply circuit of a single vibrator.

Регул тор напр жени , позвол ющи путем уменьшени напр жени ограничивать ток возбуждени при пониженных частотах вращени , обеспечивает повышение надежности работы и генератора и регул тора напр жени , а в конечном итоге и всей системы электроснабжени .A voltage regulator, by limiting the voltage to limit the excitation current at lower rotational frequencies, provides increased reliability of operation of both the generator and the voltage regulator, and ultimately the entire power supply system.

Claims

1.Bunakov V.L. and Gasparov R.G. Semiconductor voltage regulators and frequency electric machines. Energy, 1966, with. 4 - 14.

2. Authors svtse tselstvo USSR № 636767, cl. H 02 R 9/30, 1976.