Регулятор напряжения синхрон-ного генератора

Союз Советских Социалистических Республик(5)М. Кл.з с присоединением заявки йоН 02 Р 9/44 Государственный иоиитет СССР но хелаи изобретений и открытий(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано всистемах автоматического регулирования выходного напряжения синхронныхгенераторов, широко применяемых в качестве автономных источников питания электрооборудования станков,судов и др.Известны устройства регуляторовнапряжения синхронных генераторов,в том числе обеспечивающие частотноерегулирование напряжения генераторапо закону Тй=сопзт,независимо от изме. нения нагрузки 11 и 215 Известен также регулятор напряжения синхронного генератора, содержащий частотно-зависимый измерительный элемент переменного тока, выпрямитель и элемент задания в цепи обратной связи, усилитель сигнала ошибки и усилитель мощности 31 .Недостатками данного регулятора напряжения синхронного генератора являются низкая точность регулирования, сложность.и трудоемкость выполнения отдельных элементов.Цель изобретения - упрощение и повышение точности частотно-зависимого регулирования напряжения генератора. Поставленная цель достигается тем; что регулятор напряжения синхронного генератора, содержащий частотно-зависимый измерительный элемент переменного тока, выпрямитель и элемент задания в цепи обратной связи, усилитель сигнала ошибки и усилитель мощности, снабжен потенциометром подстройки. Г-образным сглаживакаим 85-фильтром и согласующим трансформатором, в качестве усилителя сигнала ошибки использован операционный усилитель с источником питания на стабилитронах, а в качестве частотно-зависимого измерительного элемента использована последовательная К 5-цепь, входом подключенная к зажимам для подключения на напряжение генератора, к конденсатору которой присоединена первичная обмотка согласукщего трансформатора, а зажимы вторичной обмотки .трансформатора подключены к клеммам выпрямителя, к выходным зажимам которого подключен потенциометр, подстройки который соединен через Г-образный сглаживающий ЯС-фильтр с инвертирующим входом операционного усилителя сигнала ошибки с полярностью, обеспечивакщей встречно последовательное направле 813662нне выходного напряжения потенциометра подстройки и напряжения одного из двух опорных стабилитронов источника питания усилителя сигнала ошибки, причем средняя точка источника подключена к неинвертирующему входу усилителя.На фиг.1 приведена принципиальная схема регулятора напряжения синхронного генератора; на фиг. 2 - эквивалентная схема замещения нходной частотно-зависимой цепи; на фиг.З - статическая характеристика вход-выход системы автоматического регулирования (фиг.З).Схема (фиг,1) содержит приводной двигатель 1, вращающий с угловой 15 частотой Ю ротор синхронного генерарегулируется изменением тока в обмотке 3 возбуждения. Питание обмотки3 возбуждения производится от усили Отеля 4 мощности, вход которого снязанс выходом Усилителя 5 сигнала ошибки,выполненного на полупроводниковом электрическая схема замещения входнойцепи регулятора напряжения синхронного генератора, 65 тора 2, выходное напряжение которого операционном усилителе с охватом его КС-цепями динамической коррекции,придающим всему устройству свойстваПИД-регулятора, Питание операционного усилителя 5 осущестнляется от источника напряжения постоянного токаЧерез параметрический стабилизаторна двух последовательно включенныхСтабилитронах, точка соединения которых как средняя точка источникапитания, связана с неинвертирующимвходом усилителя 5,Частотно-зависимое измерение выходного напряжения статорной цепи синхронного генератора 2 осуществляется последовательной КС-цепью Б и 7,к конденсатору 7 которой подключенаперничная обмотка трансформатора 8,осуществляющего гальваническую раз -вязку цепей и частотную коррекциюхарактеристики вход-выход регулятора. Ко вторичной обмотке трансформатора 8 подключен однофазный вентильныймост 9, нагруженный по выхоцнойдиагонали постоянного тока на потекциометр 10 подстройки связанныйГ-образным сглаживающим ВС-Фильтром11 с инвертирующим входом операционного усилителя 5. При этом за счет Встречного направления выходного напряжения потенциометра 10 и напряжения одного иэ двух опорных стабилитронов источник питания (Фиг.1) образуется элемент сравнения эталонного сигнала (стабилитрон) с сигналом цепи обратной связи (цепь 6-7-8-9 -10 -11), связанный со входом усилителясигнала ошибки, образованным клеммами инвертирующего и неинвертирующеговходов операционного усилителя 5.На Фиг. 2 приведена эквивалентная где: О - напряжение синхронного генератора 2, поступающее навход цепи;% б - параметры частотно-зависимой КС-цепи (6 и 7 Фиг.1).с - индуктивность трансФорматора8 по его упрошенной приведенной электрической схемезамещения;г - эквивалентное приведенноесопротивление нагрузки вторичной цепи трансформатора8 (мост 9, потенциометр 10,фильтр 11);О - выходное напряжение транс 9Форматора 8, приведенное кего первичной цепи.На Фиг.З приведены статическиехарактеристики вход-выход системыанторегулиронания Фиг.1, оснащеннойрегулятором напряжения синхронногогенератора,где О - выходное напряжсние синхронРного генератора 2;Ь 3 - угловая частота скоростивращения ротора генератора 2;ЮиЫ- соответственно верхнее и нижнеезначение скорости вращения ичастоты выходного напряжениясинхронного генератора,О и О - статические характеристикисистемы с правильно (а) инеправильно (б) выбраннымипараметрами трансформатора 8частотной коррекции цепи.Устройство работает следующим образом,В статическом установившемся режиме работы и верхнем Ю значении частоты (скорости вращения) синхронногогенератора 2 емкостное сопротивлениеконденсатора 7 мало по сравнению спредвключенным сопротивлением резис -тора 6, а также с величинами приведенных по фиг.2 индуктивного сопротивления трансформатора 8 и сопротивления эквивалентной нагрузки гПоэтому с большой степенью точностивыполняется обратно пропорциональнаячастотная зависимость между выходнымО 9 и входным О напряжениями измерительной цепи (Фиг.2),Ои следовательно, обеспечивается необходимый частотный закон регулирования(прямая прогорциональность между выходным напряжением О гснератора иего частотой по характеристике а(Фиг,З).При переходе в режим работы с низ -кой частотой (скоростью вращения)синхронного генератора, т.е. М = 0 ЭО и достаточно большом индуктивном сопротивлении трансформатора 8, из шунтирующим влиянием которого в схеме(Фиг.2) можно тогда пренебречь, емкостное сопротивление конденсатора 7возрастает и становится сравнимымс величиной сопротивления эквивалентной нагрузки г измерительной цепи, т е. имеют место соотношенияО - - 1/ Ф Оэо Р. д(б+ При этом необходимый частотный закон 5 регулирования выходного напряжения синхронного генератора нарушается, что на графике фиг,3 показано отклонением характеристики б от характеристики а вверх, в нижней части час тотного диапазона регулирования генератора.При правильно выбранных параметрах трансформатора 8 гальванической развязки цепей когда его эквивалентное индуктивное сопротивление в зоне низких рабочих частот генератора, т.е. при о = Ю, становится соизмериЯРмым с величиной емкостного сопротивления конденсатора 7 удается осущест О вить частотную коррекцию характеристики б вход-выход устройства, приблизив ее к желаемой характеристике а по фиг.3, Это объясняется некоторым уменьшением исходной емкостной проводимости параллельного участка из - мерительной цепи схемы Фиг,2 за счет увеличения индуктивной проводимости, что в итоге компенсирует шунтирующее влияние эквивалентной нагрузки г цепи, улучшая точность ее измерения, и учи- ЗО тывается соотношениямиОг(+ цсф - )5 Ы 1.С учетом такого соблюдения обрат - но пропорционального соотношения мекду выходным Ос, и входным Онапряжениями измерительной цепи 6-7-8-9, ее выходное выпрямленное мостом 9 напряжение постоянного тока снимается с 40 потенциометра 10 подстройки и поступает через сглаживающий КС-.фильтр 11 на вход усилителя 5 сигнала ошибки. Здесь это напряжение как сигнал обратной связи сравнивается с напряжением задания опорного стабилитрона и их разность (сигнал ошибки) совместно с остаточными напряжениями пульсаций фильтра 11 подается на дифФеренциальный вход операционного усилителя 5, обеспечивая его управляемый широтно-импульсный режим работы, Выход усилителя сигнала ошибки далее связан со входом усилителя 4 мощности (полупроводниковый транзисторный или тиристорный усилитель), обеспе чивакщий в соответствии с поданным на его вход усиленным сигналом ошибки такое регулирование тока в обмотке 3 возбуждения генератора, при котором величина его выходного напряже- Я ния с учетом частоты вращения, измеряемая предлагаемое измерительной цепью 6-11, соответствует заданию, т.е. выходной сигнал постоянного тока измерительной цепи с некоторым откло нением, характерным для используемой статической системы авторегулирования, сравнивается с напряжение задания (опорного стабилитрона).ФПоложительный эффект от использования предлагаемого регулятора состоит в упрощении измерительной и управляющей цепей регулятора и в сущест" венном повышении точности обеспечения чистотного закона регулирования выходного напряжения синхронного генератора при изменениях температуры окружающей среды, нагрузки и скорости вращения приводного двигателя,Формула изобретенияРегулятор напряжения синхронногогенератора, содержащий частотно-зависимый измерительный элемент переменного тока, выпрямитель и элементзадания в цепи обратной связи, усилитель сигнала ошибки и усилительмощности, соединенный с обмоткой возбуждения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения и повышения точности частотно-зависимогорегулирования напряжения генератора,он снабжен потенциометром подстройки, Г-образным сглаживающим ВС-Фильтром и согласующим трансформатором,в качестве усилителя сигнала ошибкииспользован операционный усилитель систочником питания на двух стабилитронах а в качестве частотно-зависимого измерительного элемента использована последовательная ВС-цепь,входом подключенная к зажимам дляподключения на напряжение генератора, к конденсатору которой присоединена первичная обмотка согласующеготрансформатора, а зажимы вторичнойобмотки трансформатора подключенык клеммам выпрямителя, к выходнымзажимам которого подключен потенциометр подстройки, который соединен через Г-образный сглаживающийВС-Фильтр с инвертирующим входомоперационного усилителя сигналаошибки о полярностью, обеспечивающейвстречно последовательное направление выходного напряжения потенциометра подстройки и напряжения одногоиз двух опорных стабилитронов источника питания усилителя сигнала ошибки, причем средняя точка источникапитания подключена к неинвертирующему входу усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вингер А.А. Системы автоматического регулирования возбуждениясинхронных электрических машин. Мнор де илиад ППП Патент , г. ужгород, ул. Проектна Заказ 04/7 ВНИИПИ по 113035Составитель К. Фотинанко Техред И.Голинка Корр Тираж 730 Государственного коиит елам изобретений и окры осква, Ж, Раушская