Автоматический регулятор частоты передвижной электростанции

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он 771843(53)М. Кл. с присоединением заявки М 9 Н 02 Р 9/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ПЕРЕДВИЖНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Изобретение относится к области регулирования частоты, в частности на передвижных электростанциях с приводом, например, от двигателя автомобиля.Известны регуляторы частоты, предназначенные для автоматического регулирования частоты на электростанциях 1, 2и 3), содержащие чувст. 10 вительный элемент, усилители и импульсные устройства с подключенньм к их выходам исполнительным электродвигателем с редуктором, перемещаю" щим дроссельную заслонку двигателя внутреннего сгорания.Указанным регуляторам присуща задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения, что приводит к снижению быстродействия регулирования частоты. Из известных регуляторов частоты наиболее близким по технической сущ" ности к изобретению является регуля тор, описанный в 31. Укаэанный автоматический регулятор передвижных электростанций с генератором переменного тока с приводом, например,от двигателя автомобиля, содержит чувствительный элемент с четырехплечиммостом, усилители с подключенными ких выходам импульсными устройствами,выполненными в виде триггера Юмиттас подключенным к его входу через пороговое устройство интегрирующим конденсатором, и исполнительный электродвигатель с редуктором. Кроме того,чувствительный элемент снабжен мудьтивибратором и дифференцирующей цепочкой, причем в одну диагональ упомянутого моста включен дроссель, ав другую, через диоды, - входы усилителей и выходы мультивнбратора,вход которого через диФФереицирующую цепочку и диод подключен к плечумоста, образованному резистором. Недостатком указанного регулято.ра является задержка работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения, вызванная временем заряда до порогового значения интегрирующих конденсаторов импульсных устройств импульсами с выходов усилителей. В связи с тем, что длительность этих импульсов мала (десятки- сотни микросекунд), а величина емкости интегрирующих конденсаторов,тором, снабжен дополнительным мультивыбираемая иэ условия обеспечения необходимой длительности включения исполнительного электродвигателя, велика (несколько микрофарад), задержыа, то есть значение времени, отсчи тываемого с момента появления отклонения частоты от заданного значения до момента включения исполнительного. электродвигателя, особенно в случае, когда частота тока электростанции находится вблизи границ зоны нечувствительности регулятора, может оказаться весьма большим (от нескольких периодов до нескольких их десятков),Целью изобретения является уменьшение времени задержки работы исполнительного электродвигателя в момент появления отклонения частоты от заданного значения и, в конечном счете - повышение быстродействия регулирования частоты. Поставленная цель достигается тем, что автоматический регулятор частоты передвижных электростанций с генератором переменного тока с приводом, например, от двигателя автомобиля, содержащий чувствительный элемент с четырехплечим мостом, в одну диагональ которого включен дроссель, а в другую, через диоды, - входы усилителей и выходы мультивибратора, вход которого через .дифференцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, обрадованному резистором, усилители и импульсное устройство с подключенным к его выходу исполнительным электродвигателем с редуквибратором, дополнительными дифференцирующими цепочками, пороговым элементом, дополнительным усилителем,транзисторным и тиристорным ключамии развязывающими диодами, причем вход дополнительного мультивибратораподключен через первую дополнительную дифференцирующую цепочку, дополнительный усилитель и развязывающиедиоды к выходам усилителей, а выходом - через пороговый элемент к входу транзисторного ключа, включенного последовательно с импульсным устройством, которое выполнено в видетиристорного моста, упраВляемого импуль:ными трансформаторами, причем управляющие электроды тиристоров моста соединены с вторичными обмоткамиимпульсных трансформаторов, первичные обмотки последних одними выводами через тиристорный ключ, вход которого через вторую дополнительную дифФеренцирующую цепочку подключен к выходу дополнительного мультивибратора,соединены с минусовой шиной питания,а другими - через третью.и четвертуюдополнительные дифференцирующие цепочки и развязывакщие диоды с соответствукщими выходами усилителей. 0 15 26 25 ЗО 35 45 На Фиг. 1 изображена электрическая схема предлагаемого регулятора; на фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу предлагае" мого регулятора частоты.Регулятор содержит чувствительный элемент с четырехплечим мостом 1,усилители 2, 3, импульсное устройствО 4, выполненное в виде тиристорного моста, собранного на тиристорах 5,6, 7, 8, исполнительный электродвигатель 9 с редуктором 10, мультивибратор 11, дифференцирующую цепочку 12., В одну диагональ моста 1 включен дроссель 13, а в другую, через диоды 14, 15, 16, 17 - входы усилителей 2, 3 и выходы мультивибратора 11.Вход мультивибратора 11 через дифференцирующую цепочку 12 и диод 18 подключен к одному из плеч моста 1, образованному резистором. Регулятор содержит также дополнительный мульти-. вибратор 19, подключенный входом через дифференцирующую цепочку 20,дополнительный усилитель 21 и развязывающие диоды 22, 23 к выходам усилителей 2, 3, а выходом - через пороговое устройство 24 к входу транзисторного ключа 25, включенного последовательно с тиристорным мостом 4.управляющие электроды тиристоров моста 4 соединены с вторичными обмотками импульсных трансформаторов 26, 27, причем первичные обмотки последних одними выводами через тиристорный ключ 28 соединены с минусовой шиной питания. Вход ключа 28 через дифференцирующую цепочку 29 подключен к выходу дополнительного мультивибратора 19. Другие выводы первичных обмоток трансформаторов 26, 27 через дифференцирующие цепочки 30, 31 и развязывающие диоды 32, 33 соединены с выходами усилителей 2, 3. Выходной вал редуктора 10 связан с дроссельной заслонкой 34 двигателя 35 внутреннего сгорания, приводящего в движение,генератор 36 электростанции.Регулятор работает следующим образом.Импульсы напряжения, поступакщиена усилители 2, 3 (фиг. 1) с выходной. диагонали моста 1 и мультивибратора 11, усиливаются и суммируются таким образом, что при отклонении частоты от номинального значения на выходе одного из этих усилителей появляются импульсы напряжения, следующие с частотой тока электростанции, причем длительность этих импульсов определяется выражениямиИ У 7где Т = -- период при номинальнойн=Г.частотеТ = -- период при произвольнойчастоте 1 .При уменьшении (увеличении) частоты импульсы напряжения появляются на выходе усилителя 2(3)(фиг. 2 а). Каждый из этих импульсов, с одной стороны, через развяэывающий диод 22(23), дополнительный усилитель 21 и дифференцирующую цепочку 20 производит запуск дополнительного мульти вибратора 19, переводя его в квази- равновесное состояние, причем длительность импульса Г, генерируемого дополнительным мультивибратором 19 (фиг. 26), выбрана равной длительнос ти импульсов 1 , соответствующих пороговым значениям частоты 1 г где 1 - нижний порог чувствитель. ности;верхний порог чувствитель- зо2ности по частотеС другой стороны, импульс напряжения с выхода усилителя 2(3) через дифберенцирующую цепочку 30(31),развяэывающий диод 32(33) и первичную обмоткуимпульсного трансформатора 27(26) поступает на анод тиристорного ключа 28. В момент перехода дополнительного мультивибратора 19 в квазиравновесное состояние снижается потенциал на его выходе (Фиг. 26), в результате чего выключается порого. вое устройство 24 и транзисторный ключ 25 и снимаетсянапряжение питания с тиристорного моста 4 (фиг.2 в). По истечении времени :.дополнитель- З 5 ный мультивибратор 19 возвращается в первоначальное состояние - повышается потенциал на его выходе, в результате чего включается пороговое устройство 24 и транзисторный ключ 25, 40 и на тиристорный мост 4 подается напряжение питания (Фиг. 2 в), а на вход ключа 28 через дифференцирующую цепочку 29 - импульсы управления.В случае, когда частота тока 45 электростанции находится в диапазоне 1 л 1 1 О 1 о 11 1 а 1 С, в момент выхода дойолнительного мультивибратора 19 из квазиравновесного состояния, то есть в момент подачи 50 положительного импульса с выхода мультивибратора 19 через дифференцирующую цепочку 29 на управляющий электрод тиристорного ключа 28, положительный импульс на аноде последнего отсутствует (фиг. 2 а, 26), и включения тиристорного ключа 28, а следовательно, и тиристоров 5, 8 тиристорного моста 4 из-за отсутствия импульсов во вторичных обмотках импульсного трансформатора 27(26) не проис ходит. Это означает, что питание к исполнительному электродвигателю 9 не подводится, то есть регулятор частоты к укаэанному отклонению частоты нечувствителен. 65 В случае, когда частота токаэлектростанции находится в диапазонеа)Т (Фиг. 2 г, 2 д),в момент выхода дополнительного мультивибратора 19 из квазиравновесногосостояния, то есть в момент подачипо,общительного импульса с выхода дополнительного мультивибратора 19 через дифференцирующую цепочку 29 науправляющий электрод тиристорногоключа 28, анод последнего имеет положительный потенциал, происходитвключение ключа 28, и, вследствиепротекания тока через первичную обмотку импульсного трансформатора27(26), на вторичных обмотках последнего появляются импульсы напряжениядлительностью 1 и-Г 1 (Лиг, 2 а),прикладываемые к управляющим электродамтиристоров 5, 8 (6, 7) тиристорногомоста 4. Инерционностью маломощноготиристорного ключа 28, то есть временем .включения, можно пренебречь.Наличие в данный момент, как отмечалось выше, напряжения питания тиристорного моста 4 (Фиг. 2 ж) обуславливает включение укаэанных тиристоров,что приводит к подаче напряжения наисполнительный электродвигатель 9(фиг, 2 и). Необходимо отметить, чтоминимальная разница между 1 и Г недолжна быть меньше времени включениятиристоров 1,к тиристорного моста 4,в противном случае включения последних не произойдет, то есть необходимо выполнение условия,С+,вклВ связи с тем, что импульсы напряжения с выхода усилителя 2(3) следуют с частотой тока электростанции через отрезки времени, равные периодуТ, вышеизложенные процессы будут повторяться, то есть на исполнительныйэлектродвигатель 9 будут поступатьимпульсы напряжения длительностьюТ-(С + Евка, следующие с частотойтока электростанции (Фиг. 2 и). Исполнительный электродвигатель 9 черезредуктор 10 производит поворот дроссельной заслонки 34 двигателя 35,изменяя подачу горючей смеси и, соответственно, скорость вращения валадвигателя 35 и частоту тока генератора 36, пока частота не примет заданного значения Ун+Ь, где: 26 У=эона нечувствительности регулятора частоты.Использование новых элементовдополнительного мультивибратора,дифференцирукщих цепочек, дополнительного усилителя, развязывающих диодов,порогового устройства, транзисторного ключа, импульсных трансформаторов,тирнсторного ключа и их взаимосвязей,а также форма выполнения импульсногоустройства в виде тиристорного моставыгодно отличает предлагаемый регулятор от прототипа, так как практически отсутствует задержка работы исполнительного электродвигателя в моментпоявления отклонения частоты от за"данного значения,Наибольшее значение времени, отсчитываемого с момента появления от"клонения частоты от заданного значения до момента включения исполнительного электродвигателя, как следуетиэ описания работы регулятора, составит Т + б . Например, для промышленной частоты н= 50 Гц задержкасоставит приблизительно 20 мс.Таким образом, время задержки работы исполнительного электродвигателя при появлении отклонения частоты,по сравнению с прототипом, уменьшается в 5-50 раз, и, в конечном счете,существенно повышается быстродействиерегулирования частоты.Формула изобретенияАвтоматический регулятор частоты передвижной электростанции с генератором переменного тока с приводом, . например, от двигателя автомобиля, содержащий чувствительный элемент с четырехплечим мостом, в одну диагональ которого включен дроссель, а в другую, через диоды, - входы усилителей и выходы мультивибратора, . вход которого через диФференцирующую цепочку и диод подключен к плечу моста, образованному резистором,усилители и иМпульсное устройство с подключенным к его выходу исполнительным электродвигателем с редукто ром, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения быстродействия регулирования частоты, он снабжен дополнительным мультивибратором,дополнительными диФФеренцирующимицепочками, пороговым элементом, дополнительным усилителем, транзисторным и тиристорным ключами и развязывающими диодами, причем вход дополнительного мультивибратора подклюйнчерез первую дополнительную дйфференцирующую цепочку, дополнительныйусилитель и развязывающие диоды квыходам усилителей, а выходом - через пороговый элемент к входу транзисторного ключа, включенного после 15довательно с импульсным устройствомР1 которое выполнено в виде тиристорного моста, управляемого импульснымитрансФорматорами, причем управляющиеэлектроды тиристоров моста соединеныс вторичными обмотками импульсных20 трансФорматоров, первичные обмоткипоследних однимй выводами через тиристорный;ключ, вход которого черезвторую дополнительную дифФеренцирующую цепочку подключен к выходу дополнительного мультивибратора, соединены с минусовой шиной питания, адругими - через третью и четвертуюдополнительныедифФеренцирующие це- .почки и раэвязывающие.диоды с,соответствующими выходами усилителей.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 237232, кл. Н 02 Р 9/04, 1966.2. Авторское свидетельство СССРР 605302, кл. Н 02 Р 9/04, 1976.3. Авторское свидетельство СССРР 525218, кл. Н 02 Р 9/04, 1974, 771843( дППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект Фил 6717/70 Тираж 783 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 113035 Москва, З-Э 5, Раушская н