Пристрій регулювання напруги збуджувача

Корисна модель відноситься до електротехніки, а саме до тепловозобудування, і призначена для регулювання напруги збуджувача тягового генератора в електропередачі тепловоза. Відомий збуджувач для синхронного електродвигуна [Патент ФРН №766046, кл. 21d2 6/01, 1949], виконаний у вигляді генератора постійного струму, підключеного до обмотки збудження синхронного електродвигуна через розділювальний діод. Недоліком такого пристрою є низька якість регулювання напруги через невисоку надійність механіки, а також через перенапруги, які виникають у колі збудження під час пуску. Відомий також збуджувач для синхронного електродвигуна [А.С. СРСР №570960, кл.2 Н02К23/06, Н02К19/38, 1977], оснащений однофазним мостовим випрямлячем і генератором постійного струму. Недоліком цього пристрою є ненадійна механіка, а також низький коефіцієнт корисної дії збуджувача. Відомий збуджувач для синхронного електродвигуна [Патент Украины №42826 15.11.2001], обладнаний симісторами й трансформаторами, з'єднаними одними виводами первинних обмоток між собою послідовно через нормально розімкнутий контакт реле часу. Другі виводи цих же обмоток приєднані до протилежних фаз живлення синхронного електродвигуна. При цьому вторинна обмотка одного трансформатора одним виводом приєднана до катода одного симістора й відповідно одної фази живлення. Один вивід вторинної обмотки другого трансформатора з'єднаний з катодом другого симістора й відповідно другою фазою живлення. Управляючі електроди одного й другого симісторов з'єднані з відповідними другими виводами цих трансформаторів, причому аноди цих симісторов приєднані до відповідних первинних обмоток трифазного трансформатора, вторинні обмотки якого через трифазний випрямляч і обмотку реле захисту приєднані до обмотки збудження синхронного електродвигуна. Відомий збудник тягових машин [Патент Российской Федерации №2287216 от 10.11.2006], який підключається через вхідні діоди до частин гальмових резисторів, при протіканні по яких гальмового струму з'являється напруга. Ця напруга через вхідний LC фільтр і транзистор подається на послідовно увімкнені обмотки збудження тягових машин. Струм в обмотках збудження регулюється подачею імпульсів управління на затвор транзистора. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається, є пристрій для регулювання напруги збуджувача генератора [Возбудитель однофазный В-650 переменного тока Тепловоз 2ТЭ116. М., "Транспорт", 1977, 320с., Авт.:С.П. Филонов, А.И. Гибалов, И.А. Черноусов и др. - С.243-249], який містить ланцюг збудження збуджувача, до складу якого входить обмотка збудження збуджувача, і зворотний зв'язок за зміною навантаження збуджувача. Пристрій містить два паралельні ланцюги живлення обмотки збудження збуджувача: від бортової мережі тепловоза через постійний резистор і від вторинної обмотки трансформатора струму, включеного первинною обмоткою в силовий ланцюг збуджувача, через некерований випрямляч. У цьому відомому збуджувачі в якості пристрою регулювання напруги збуджувача використана система, що складається із трансформатора зворотного зв'язку, резистора й випрямляча, а зворотний зв'язок виконаний у вигляді силового зворотного зв'язку по зміні навантаження збуджувача. Недоліком цього відомого пристрою є низька якість регулювання напруги збуджувача, у зв'язку з тим, що до складу збуджувача входить велика кількість громіздкого й ненадійного обладнання, такого як трансформатор зворотного зв'язку, резистор і випрямляч, які у свою чергу, теж являють собою складні пристрої. Крім того, зниження струму порушення збуджувача нижче рівня, обумовленого ланцюгом живлення від бортової мережі тепловоза, у відомому пристрої неможливе через використання в ланцюзі збудження збуджувача постійного резистора. Ще одним недоліком пристрою є низький коефіцієнт корисної дії збуджувача у зв'язку з тепловими втратами, які створюються постійно увімкнутим у ланцюг збудження резистором. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення якості регулювання напруги збуджувача й підвищення коефіцієнта корисної дії. Поставлена задача вирішується тим, що заявлений пристрій регулювання напруги збуджувача містить ланцюг збудження збуджувача, до складу якого входить обмотка збудження збуджувача, і зворотний зв'язок за зміною навантаження збуджувача. Відповідно до корисної моделі, у пристрій додатково уведений регульований напівпровідниковий ключ-регулятор, установлений з можливістю формування вихідної напруги збуджувача за допомогою датчиків, які уведені до складу зворотного зв'язку за зміною навантаження збуджувача. Причому регульований напівпровідниковий ключ-регулятор увімкнутий у ланцюг збудження збуджувача, який, у свою чергу, підключений до бортової мережі тепловоза. В окремому варіанті виконання збуджувача тягових машин в якості зворотного зв'язку за зміною навантаження збуджувача використаний слабкострумовий зворотний зв'язок. Можливе здійснення корисної моделі таким чином, що в якості датчиків зворотного зв'язку в збуджувачі використані датчики регулювання напруги й току навантаження збуджувача, які встановлені з можливістю підтримки заданого значення напруги збуджувача. У корисній моделі досягається підвищення якості регулювання напруги збуджувача при будь-яких експлуатаційних режимах роботи тягового транспортного засобу завдяки тому, що регулювання струму порушення збуджувача, а, отже, і його напруги, здійснюється від бортової мережі тепловоза через напівпровідниковий ключ-регулятор, увімкнутий у ланцюг збудження збуджувача, що за допомогою датчиків зворотних зв'язків по напрузі й струму навантаження збудника підтримує задане значення напруги збуджувача. У той час як у прототипі використана параметрична схема регулювання збудження, що не дозволяє точно підтримувати напругу збудження пристрою й розширити діапазон регулювання струму збудження збуджувача. Підвищення коефіцієнта корисної дії у корисній моделі досягається наступним чином. Через наявність у складі пристрою для регулювання напруги збуджувача такого складового елемента як резистор, опір якого приблизно дорівнює 10Ом, у відомій конструкції збуджувача розсіюється близько 1КВт теплової енергії. На відміну від прототипу, заявлений пристрій регулювання напруги збуджувача складається лише з напівпровідникового ключарегулятора, що має динамічні втрати в середньому 200Вт. Таким чином, завдяки використанню корисної моделі кількість теплових втрат зменшується на 700-800Вт, а коефіцієнт корисної дії збільшується. Додатковим технічним результатом корисної моделі, що заявляється, є розширення діапазону регулювання струму збудження збуджувача при зміні величини його навантаження. На кресленні представлена принципова електрична схема запропонованого пристрою (Фіг.). Пристрій регулювання напруги збуджувача містить ланцюг збудження збуджувача 1, до складу якого входить обмотка збудження збуджувача 2 і напівпровідниковий ключ-регулятор 3, зв'язаний зі зворотним зв'язком за зміною навантаження збуджувача 4, який містить датчики 5 і 6. Датчик 5 є датчиком виміру величини вихідної напруги збуджувача UBB, а датчик 6-датчиком виміру значення сили струму навантаження збуджувача. Ланцюг збудження збуджувача 1 підключений до бортової мережі тепловоза 7. Пристрій працює в такий спосіб. За сигналом закінчення пуску дизеля напівпровідниковий ключ-регулятор 3 заживлює обмотку збудження збуджувача 2 струмом, що забезпечує задану вихідну напругу збуджувача UBB. Ключ-регулятор 3 працює в режимі широтно-імпульсного регулювання під управлінням сигналів датчиків зворотного зв'язку 4 по вихідній напрузі 5 і току 6 навантаження збуджувача 2. При відсутності струму споживання від збуджувача 2, ключрегулятор 3 споживає мінімальний струм від бортової мережі 7, підтримуючи задане значення напруги збуджувача 2 за сигналом від датчика 5. Вихідна напруга UBB збуджувача 2 надходить на схему збудження генератора (на кресленні не показана). Датчик 5 вимірює величину вихідної напруги збуджувача UВВ; а датчик 6струм, споживаний з виходу збуджувача 2. Таким чином, у корисній моделі, що заявляється, досягається підвищення коефіцієнта корисної дії й підвищення якості регулювання напруги збуджувача при будь-яких експлуатаційних режимах роботи тягового транспортного засобу.