Электроэнергетическая установка

,77 (21) 2507519/2 02 ТЗ 4 ю заявки М Государственник коню СССР юо яелаи нзобретеню н открытнйо 2509.79 Бюллетень Йо ата опубликования описания 2609.7 2) Авторы изобретения авский, В,Р, Симонян, А,А. Шавидз и И,А, Вайсман 71) Заявитель 54) ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Изобрет энергетике номерного между неск тающими ге ние о и пре тносится к электродназначено для равспределения нагрузки ькими параллельно рабораторами постоянного тоИзвестна злектроэнергетическая установка, содержащая генераторы, включенные параллельно через вентили защиты от обратного тока, регуляторы напряжения генераторов, один вход каждого из которых включен на напряжение генератора и знакочувствительные органы, предназначенные для равномерного распределения нагрузки между генераторами 1,Однако указанное устройство практически не мажет обеспечить устойчивости параллельной работы генераторов и достаточной точности распределения нагрузок.Цель изобретения - повышение точности и устойчивости равномерного распределения нагрузки между параллельно работающими генераторами.Для этого предлагаемая электро- энергетическая установка, содержащая генераторы постоянного тока, включен ные параллельно через вентили защиты от обратного тока, причем одни якорные зажимы генераторов соединены мвкду собой, и регуляторы напряжения каждого генератора, один вход каждого из которых включен на напряжение соответствующего генератора, снабжена резисторами, включенными последовательно в якорную цепь каждого гене ратора, двумя блоками сравнения напряжений на каждую пару генераторов, при этом следующая. пара генераторов содержит генератор предыдущей пары, причем первый вход первого блока сравнения включен на зажим якорной обмотки первого генератора пары генераторов, второй вход - на зажим якорнсй обмотки второго генератора, первый вход второго блока сравнения включен на зажим якорной второго генератора, второй вход - на зажим якорной обмотки первого генератора, а выходы первого и второго блоков сравнения включены на вторые входы регуляторов напряжения соответственно первого и второго генераторовПри этом каждый блок сравнениянапряжений может содержать транзистор, к базовому выводу которого подсоединен ограничительный резистор а к коллекторному выводу - анод дио да, причем первым входом блока явля 687531ется свободный конец базового резистора, вторым - эммитер транзистора,а выходом - катод диода.Кроме того, каждый из регуляторовнапряжения генераторов может содержать триггер Шмидта, нход которогоподключен к резисторному делителю,и резистивно-диодную цепочку, причем анод диода соединен к той точкевходного резисторного делителя триггера, потенциал которой ближе к потенциалу ьенусоного зажима,а катоддиода подсоединен к одному иэ концоврезистора и одновременно являетсявторым входом регулятора, а второйконец резистора подсоединен к томуже минусовому зажиму триггера,На фиг. 1 показана функциональнаясхема предлагаемой установки; нафиг, 2 - принципиальная схема бесконтактного регулятора напряжения генератора на фиг, 3 - принципиальнаясхема блока сравнения,Устройство содержит три генератора 1, 2, 3 с якорями 4, 5, б и соответствующими обмотками возбуждения7, 8, 9. Иинусовые зажимы всех якорей генераторов объединены и подключены к нижнему из зажимов нагрузки10, а каждый из плюсовых зажимоввсех якорей 4, 5, б соответственночерез цепочки, содержащие. резисторы11 12, 13 и диоды 14, 15, 16 (якорь4 имеет цепочку - резистор 11 и диод 14 якорь 5 - резистор 12 и диод 15 якорь б - резистор 13 и диод16) подключен к плюсу нагрузки 10,Цараллельно каждому якорю 4, 5,6 подключен вход контроля напряжениябесконтактного регулятора 17, 18, 19напряжения соответственно, Выходы регуляторов 17, 18, 19 подключены ксоответствующим обмоткам возбуждения,7, 8, 9 генераторов 1, 2, 3.Между плюсами якорей каждой парысоседних генераторов включены по два блока сравнения: между плюсами якорей 4 и 5 - входы блоков 20 и 21, а между плюсами якорей 5 и б - входыблоков 22 и 23, Выход измерительного блока 20 подключен ко второму входу блока регулятора напряжения 17, выходы блоков 21 и 22 - ко второмувходу регулятора напряжения 18, а вцход измерительного блока, 23 - ко второму входу регулятора напряжения 19В показанной на фиг, 1 последовательности может быть подключено на парадлельную работу любое количестногенераторов совместно с соответствующими регуляторами напряжения и измерительньвв блоками,На фиг, 2 показана одна иэ возмокиых схем регулятора напряжений генератора, Регулятор содеркит входную измерительную цепь контроля напряжения якоря, состоящую из резисторов24, 25, 26 и стабилитрона 27, катодкоторого соединен с входом триггераШмидта, содержащего транзисторы 28,29, резисторы 30-33, диод 34 и це почку обратной связи, содержащую резистор 35 и конденсатор 36 .Выход триггера подключен к обмотке возбуждения (ОВ) генератора, напряжение которого должно регулиро О наться регулятором, Параллельно обмотке возбуждения подключен обратныйдиод 37 для предотвращения перека"пряжения на концах обмотки возбуждения в моменты выключения транзистора 15 29Таким образом, первым входом регулятора являются зажимы+иф-ф, подключаемые непосредственнок якорным зажимам генератора, Это же 2 О напряжение использовано для питаниясамого триггера, Вторым входным зажимом регулятора, куда подключаетсявыход блока (или блоков) сравнения20,21 и т .дявляется общая точка ка тода диода 38 и нижнего конца резистора 39,верхний конец которого подсоединен к общему минусу.Анод диода 38 подсоединен к общей точке резисторов 25 и 26, Блокисравнения 20-23 представляет собойусилители, собранные на одном транзисторе 40. Резистор 41 предназначендля ограничения базового тока, Коллекториой нагрузкой усилителя служитрезистор 39, Входными зажимами блока сравнения являются: эмиттер транзистора 40 и левый зажим резистора41. (На фиг, 1 и 3 входной зажимблока сравнения, являющийся змиттером транзистора, обозначен буквой Э).4 О Выходными эажимамн блока сравнения(см. фиг. 3) являются катод диода 42анод которого подключен к коллектору транзистора 40, Диод 42 необходим для того, чтобы исключить взаим ное влияние двух блокон сравнения,вторые выходные зажимы которых (катоды диодов 42) подключены к одномуи тому же второму входу регуляторанапряжения .(например, ко нторому 50 входу блока регулятора напряжения 18подключены выходные зажимы блоковсравнения 21 и 22).Как только якорь генератора начинает вращаться, иэ-эа остаточного 5 магнетизма в статоре на зажимах якоря возникает небольшая ЭДС (порядка10 от номинального напряжения),Этонапряжение будет прилсаено к зажимам +ф и -ф регулятора. Поо скольку эта ЭДС меньше величины установки, транзистор 28 заперт, следовательно, транзистор 29 открыт, ипоэтому в омботку возбуждения потечет ток по следующей цепи: фплюсякоря, резистор 31, диод 34, эьватер 687531коллекторный переход открытого транзистора 29, обмотка возбуждения иминусф якоря, Этот ток создаетмагнитное поле н статоре, что приводит к еще большему увеличению ЭДСякоря. Как только ЭДС на якоре и,следовательно,на зажимах + иф-ф регулнтора становится чуть выше напряженйя уставки регулятора,то по цепи: резистор 31, эммитер-базовый переход транзистора 28, стабилитрон 27, резисторы 25, 26 и 39 (через диод 38) проходит ток пробоястабилитрона 27, транзистор 28 приоткроется, а транзистор 29 начинаетзапираться, и благодаря наличию полсзкительной обратной связи междутранзисторами 28 и 29 в ниде резистора 31, происходит лавинообразныйпроцесс открывания транзистора 28 изакрывания транзистора 29. Вследствие этого в цепь возбуждения вводится резистор 33, в результате чеготок возбуждения начинает уменьщаться,Это, в свою очередь, приводит куменьшению ЭДС якоря и, следовательно, к уменьшению базового тока транзистора 28.Как только ЭДС генератора становится чуть меньше нижнего порогауставки (коэффициент возврата регулятора ранен приблизительно 0,99),триггер Шмидта опрокидывается, т,е.транзистор 28 запирается, а транзистор 29 - открываетсяЭто приводитк увеличению тока нозбуждения и, следовательно, к увеличению ЭДС якоря,Далее весь процесс регулированияповторяется снова, Таким образом регулятор поддерживает постоянство напряжения генератора при значительныхизменениях оборотов якоря и тока нагрузки,В целом устройство работает следующим образом,Предполагают вначале,что напряжения на всех якорях генераторов одинаковы, т.е,Пусть по какой-либо причине токв цепи якоря 4 стал меньше, чем токи в якорях 5 и 6, причем полагают,что эти токи одинаковы. Раэ ток 145 меньше тока 1(5), то и напржкениеПод меньше напряжения (1 . Тогда.под действием разности найряженийОВд= Уов "Под, приложенный к эммитербаэовой цепи транзистора в блокесравнения 20, транзистор отпираетсячерез его коллекторную нагрузку (резистор 39) протекает ток, создавая%(Ъф) к (М) ,где (1 - напряжение на резисторе 39;1 - ток коллектора тран(2 О)кзистора 40 блока сравнения 20;60В(5) - сопротивление резистора 39.Если напряжение П)( больше напряжения на резисторе 26 хотя бы на1 - 1,5 В, то диод 38 запирается и.65 резистор 39 как бы отсоединяется от О 15 20 25 303540 В(н) В 2) )(Ю) - величины резисторов 11, 12 и13;д(1(.(дП(,5),Ь(,) - ПряМые падЕниянапряжений соответственно в диодах 14, 15 и 16,Поскольку Б = цон= Пось)(м) = д(5) = дУ(,) (падения напряжения на диодах почти одинаковы независимо от протекающего тоха), по" лучается что 1(н) В (м)= 1 ц к(а) = : 1(дВ д), Поскольку величины со" противлений резисторов 11, 12 и 13 равны между собой, равны и токи, про" текающие через них, т.е. 1( = 102)р1(ы .Эти токи - токи соответствующих генераторов, а поскольку они равны между собой и равны также напряжения генераторов, то и мощности всех генераторов равны, т.е. они нагру)кены одинаково. К блокам сравнения 20 и 21 приложена разность напряжений од- УОВ а к блокам сравнения 22 и 23 - разность напряжений оэ осПоскольку эти разности равны нулю, то и базовые токи в блоках сравнения 20-23 равны нулю, вследствие чего транзисторы в этих блоках заперты и потому коллекторные токи в ни 1( отсутствуют, Следовательно, диод 38 (см, фиг. 2) открыт падением напряжения на резисторе 26. Таким образомрезистор 39 через диод 38 оказывается подключенным параллельно резистору 26, В этом случае во входной цепи регулятора делитель напряжения состоит из резисторов 24, 25 и параллельно включенных резисторов 26,39. При этом регулятор обеспечиваетноминальное напряжение на генерато ре,Формула изобретения 1, Электроэнергетическая установка, содержащая генераторы постоянного тока, включенные параллельно через вентили защиты от обратного тока, причем одни якорные зажимы генераторов соединены между собой, и регуляторы напряжения каждого генератора, один вход каждого из которыхвключен на напряжение соответствующего генератора, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью понышения точности и устойчивости равномер,ного распределения нагрузки междупараллельно Работающими генераторами,становка снабжена резисторами,включенными последовательно в якорнуюцепь каждого генератора., двумя блоками сравнения напряжений на каждуюпару генераторов, при этом следующаяпара генераторов содержит генераторпредыдущей пары, причем первый входпервого блока сравнения включен назажим якорной обмотки первого генератора пары генераторов, второйвход - на зажим якорной обмотки второго генератора, первый вход второго блока сраннения включен на зажимякорной обмотки второго генератора,второй вход - на зажим якорной обмотки первого генератора, а выходыпервого и второго блоков сравнениявключены на вторые входы регуляторов соответственно первого и второго генераторов,резистора 26, что соответствует унеличенню уставки напряжения регулятораВследствие этого напряжение якоря 4 генератора 1 поднимается, что приводит к увеличению тока его нагрузки, т.е. происходит выравнивание 5 нагрузок генераторов (при этом оба тока 1 к и 1 уменьшаются, посколь" ку в данный момент общий ток нагрузки постоянен) .В процессе выравнивания ток 3,не становится больше токов Тк, и(6)поскольку, как только напряжение од станет равным напряжению о (а также Уос), транзистор 40 в блоке сравнения 20 запирается, прекращается.коллекторный ток через резистор 39 и последний снова оказынается соединенным параллельно резистору 26, вследствие чего уставка регулятора уменьшается и это приводит к уменьшению напряжения якоря 4, Ток 1 ц становится чуть меньше токов Т) и Т), и тогда весь процесс регулирования повторяется.ПУсть тепеРь ток Т к генеРатоРа 2 меньше токов Т а, и Т(ь) г которые равны между собой, Тогда БоеУ иэ Оос, и под действием разности йапржкений Оде= Под - 1)ов транзистор в блоке сравнения 21 открывается и появляется коллекторный ток 1. Аналогично под действием разности напряжений св " ос Оов транзистор в блоке 22 открывается и появляется коплекторный ток Т(2 г) Оба тока 1" и 1" складываются и З 5 текут через резистор 39 регулятора напряжения 18 генератора 2Как и в предыдущем случае, на резисторе 39 появляется падение напряго гг) 4 О жения, равное Ц . (которое отсоединяет этот резистор от резистора 26 регулятора. Уставка регулятора меняется в большую сторону, и в результате напряжение и ток 45 генератора 2 повышаются, токи генераторов 1 и 3 уменьшаются и происходит выравнивание нагТ зок генерато" рон. Поскольку н данном случае функционируют блоки сравнения 21 и 22, 50 блоки сравнения 20 и 23 заперты и не функционируют, ввиду того, что по, отношению к их транзисторам разности напряжений Бдз и дс являются запирающими (плюсовые потенциалы этих 55 разностей приложены к базам соответствующих транзисторов).Может оказаться, что все три нагрузочных тока генераторов отличаются друг от друга, Пусть 1(4) Ъ 1(ю 71 ц щ Тогда под действием разности напряжений Одв = Оод - Оов действует блок сравнеийя 21, в результате регулятор 18подтягивает ф напряжение генератора 2 к напряжению генератора 1, а под действием разности напряжений Онс = Бое - ос действует блок сравнения 23, в результате регулятор 19 подтягиваетф напряжение генератора 3 к напряжению гене" ратора 2. Таким образом, величины напряжений генераторов с меньшими нагруэочнымн токами стремятся к напряжению генератора, у которого ток нагрузки наибольший.Как видно из фиг, 1, блоки сравнения включены между каждыми иэ двух рядов расположенных генераторов, образуя как бы цепную схему. Поэтому предлагаемое устройство особенно удобно применять в электроподнижном составе (на электропоездах и электровозах) . Неравномерность распределения нагрузки не хуже 3,Использование предлагаемого устройстна в электроподннжном составе позволит повысить надежность питания нагрузок цепей управления и избежать перегрузок генераторов тех "екций подвижного состава, на кото" рых нагрузка больше, и тем саьюм увеличить срок их службы.2. Установка по п. 1, о т л и ч аю ша я с я тем, что каждый блок сравнения напряжений содержит транзистор, к базовому выводу которого подсоединен ограничительный резистор, а к коллекторному выводу анод диода, причем первым входом блока является свободный конец базового резистора, вторым входом - эммитер транзистора, а выходом - катод диода.3. Установка по пп 1 и 2, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что каждый из регул ят оров напр яжени я ген ераторов содержит триггер Шмитта,вход которого подключен к резисторному делителю, и реэистивно-диодную цепочку, прн"чем анод диода соединен к той точкевходного резисторного делителя триггера, потенциал которой ближе к по тенциалу минусового зажима, а катоддиода подсоединен к одному из концов резистора и одновременно является вторым входом регулятора, а второй конец резистора подсоединен к 10 тому же минусовому заживу триггера.источники инФормации,принятые во внимание прн экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 394891, кл. Н 02 Т 3/46, 1969