Регулятор напруги генераторного джерела живлення

1. Регулятор напруги генераторного джерела живлення, що містить задатчик вихідної напруги, та послідовно з'єднані виходами/входами вимірник вихідної напруги. Формувач імпульсів керування, силовий тиристор, електрод керування якого приєднано до виходу формувача, а послідовне коло анод-катод тиристора і обмотка збудження генераторного джерела, а також обмотка реле і вимірник вихідної напруги приєднано до відповідний виводів виходу генераторного джерела, при цьому анодкатод тиристора зашунтований розмикаючими контактами реле, який відрізняється тим, що формувач імпульсів керування виконаний у вигляді бло 33808 рного джерела живлення, розкритий в авт.св. СРСР №1824664. М.КЛ.5 Н02 Р 9/30, опубл.30.06.93, що містить задатчик вихідної напруги, та послідовно з'єднані виходами/входами вимірник вихідної напруги, Формувач імпульсів керування, силовий тиристор, електрод керування якого приєднано до виходу формувача, а послідовне коло анод-катод тиристора і обмотка збудження генераторного джерела, а також обмотка реле вимірник вихідної напруги приєднано до відповідних виводів виходу генераторного джерела, при цьому анод-катод тиристора зашунтований розмикаючими контактами реле. У даному регуляторі напруги в якості силової тиристорної схеми використано тиристорний тригер з ємністним гасінням та транзисторним ключем. В якості задатчика вихідної напруги генератора використовується опорна напруга, яка порівнюється в датчику девіації з виміреною вихідною напругою генератора і різниця між цими напругами подається на першій вхід компаратора, на другий вхід якого подається пилкоподібна напруга для отримання власних автоколивань у схемі та присутності тільки вимушених коливань з завданим періодом. З першого та другого виходів компаратора сигнал подається на відповідні електроди керування тиристорів тригера силового вузла і на відповідні входи одновібраторів перелічувальної схеми на D-тригерах і RSтригері для керування транзисторним вузлом силового вузла. В цьому регуляторі напруги трохи поліпшений діапазон підтримування постійної вихідної напруги генераторного джерела при зміні швидкості обертання генератора або при зміні його струмового навантаження за рахунок використання компараторної схеми в сполучені з перелічувальними тригерами. Разом з тим, основним недостатком і цього регулятора напруги генераторного джерела живлення є вузький діапазон підтримування постійної вихідної напруги генераторного джерела при зміні швидкості обертання генератора або його струмового навантаження, що обумовлено використанням в якості Формувача імпульсів керування перелічувальних D- и RS-тригерів, а також використання силової тиристорної схеми у вигляді двох тиристорів також ввімкнених по схемі тригера. Іншими недоліками цього регулятора напруги є: - складність схеми регулятора і відповідно низька її термостабільність, що обумовлено використанням генератора пилкоподібної напруги, компаратора, одновібраторів, D- та RS-тригерів, силового транзисторного ключа та другого гасильного тиристора в тиристорній тригерній схемі; - необхідність використання допоміжного джерела, наприклад, у вигляді акумуляторної батареї, для живлення схеми регулятора. В основу винаходу покладена задача створення ефективного регулятора напруги генераторного джерела живлення, в якому шляхом зростання скважності імпульсів керування в схемі регулятора, забезпечується поширення діапазону підтримки постійної вихідної напруги генератора при зміні його швидкості обертання або зміні його струмового навантаження. Окрім того, це дозволяє спростити схему регулятора як у силовій тиристорній її частини, так і у частині формування імпульсів ке рування, а також завдання та вимірювання вихідної напруги генераторного джерела. Це, в свою чергу, дозволяє збільшити термостабільність схеми регулятора та виключити необхідність використання допоміжного джерела, наприклад, акумуляторної батареї, для живлення схеми регулятора. Поставлена задача вирішується так. В регуляторі напруги генераторного джерела живлення, що містить задатчик вихідної напруги, та послідовно з'єднані виходами/входами вимірник вихідної напруги, формувач імпульсів керування, силовий тиристор, електрод керування якого приєднано до виходу формувача, а послідовне коло анод-катод тиристора і обмотка збудження генераторного джерела, а також обмотка реле і вимірник вихідної напруги приєднано до відповідних виводів виходу генераторного джерела, при цьому анод-катод тиристора зашунтований розмикаючими контактами, реле, формувач імпульсів керування виконай у вигляді блокінг-генератора, трансформатор якого, окрім колекторної та базової обмоток, містить і вихідну обмотку, причому вихідна та колекторна обмотки ввімкнені зустрічне по магнітному потоку, при цьому початок колекторної обмотки приєднано до колектору транзистора блокінг-генератора, а кінець вихідної обмотки є виходом формувача, початок вихідної обмотки з'єднано з катодом тиристора. Задатчик та вимірник вихідної напруги генераторного джерела суміщені в одному подільнику напруги, вихід якого через підсилювач з'єднано з входом формувача імпульсів керування. В коло керуючого електроду тиристора ввімкнені паралельно сполучені резистор та діод, причому діод ввімкнений в прямому напрямку по запірному струму тиристора. А підсилювач та формувач імпульсів керування своїми колами живлення приєднані до відповідних виводів виходу генераторного джерела. Виконання формувача імпульсів керування у вигляді блокінг-генератора з вихідною обмоткою, яка ввімкнена зустрічне по магнітному потоку з його колекторною обмоткою, дозволяє збільшити сквапність імпульсів керування схеми регулятора, що забезпечує поширення діапазону підтримки постійної вихідної напруги генератора при зміні його швидкості обертання або зміні його струмового навантаження. Крім того, таке виконання схеми регулятора дозволяє спростити його схему і відповідно збільшити її термостабільність при забезпечені високої якості регулювання. Виконання задатчика та вимірника вихідної напруги генераторного джерела суміщеними в одному подільнику напруги з приєднанням його виходу через підсилювач з входом формувача імпульсів керування дозволяє також спростити схему регулятора при збережені можливості завдання необхідного рівня вихідної напруги та вимірювання цього рівня для мети регулювання. Ввімкнення до кола електрода керування тиристора паралельно з'єднаних резистора та діода в прямому напрямку по запірному струму тиристора дозволяє резистором обмежити амплітуду негативного викиду блокінг-генератора, яким тиристор відкривається, а діодом поліпшити керування тиристором при великих струмах збудження генератора, при цьому діод працює при позитивному імпульсі блокінг-генератора, який запирає тиристор. Приєднання кола живлення підсилювача і фо 2 33808 рмувача імпульсів керування до відповідних виводів виходу генераторного джерела дозволяє виключити необхідність використання допоміжного джерела, наприклад, акумуляторної батареї, для живлення схеми регулятора. Викладене вище підтверджує наявність причинно-наслідкових зв'язків між сукупністю суттєвих ознак заявляемого винаходу та досягаємим технічним результатом. Надана сукупність істотних ознак дозволяє у порівняні з прототипом забезпечити збільшення скважності імпульсів керування в схемі регулятора, що дозволяє розширити діапазон підтримування постійної вихідної напруги при зміні швидкості обертання генератора або зміні струмового навантаження. Крім того, виконання задатчика та вимірника вихідної напруги суміщеними в одному подільнику напруги, а також приєднання кіл живлення підсилювача та формувача імпульсів керування відповідно до першого та другого виводів виходу генераторного джерела дозволяє спростити схему регулятора і відповідно підвищити її термостабільність при забезпеченні високої якості регулювання. А також виключити необхідність використання для живлення схеми регулятора допоміжного джерела, наприклад, у вигляді акумуляторної батареї. На думку авторів, заявляємо технічне рішення відповідає критерію винаходу "новизна" та "винахідницький рівень", тому що сукупність суттєвих ознак, характеризуючих заявляємий регулятор напруги генераторного джерела живлення є новою і не слідує явним образом з відомого рівня техніки. Заявляємий винахід пояснюється кресленням, на якому: на фіг. 1 - наведена схема регулятора напруги генераторного джерела живлення; на фіг. 2 - наведені тимчасові діаграми роботи схеми регулятора. Найкращий варіант схеми регулятора напруги генераторного джерела живлення відповідно з фіг. 1 містить генератор 1 постійної напруги з якірною обмоткою 2 та обмоткою з збудження, яка шунтується діодом 4 в зворотному напрямку, силовий вихідний каскад зібраний на тиристорі 5, зашунтованому розмикаючимися контактами 6 реле 7, обмотка якого через резистор 8 приєднана відповідно до позитивного виводу 9 та негативного виводу 10 генератора 1, прицьому анод тиристора 5 з'єднано з виводом 9 генератора 1, а катод тиристора 5 з'єднано через обмотку З збудження та зворотно ввімкнений діод 4 з виводом 10 генератора 1. Коло керування тиристора 5 з'єднано з кінцем вихідної обмотки 11 формувача 12 імпульсів керування, а початок вихідної обмотки 11 з'єднано з катодом тиристора 5. Формувач 12 виконаний у вигляді блокінг-генератора на транзисторі 13 р-n-р типу, емітер якого з'єднано з виводом 9 генератора 1, а колектор з'єднай з початком колекторної обмотки 14, кінець якої через резистор 15 з'єднано з виводом 10 генератора 1, база транзистора 13 через свою базову обмотку 16 та резистор 17 з'єднана з точкою з'єднання ємності 18 та резистора 19, при цьому другий вивід ємності 18 з'єднано з виводом 9 генератора 1, а другий вивід резистора 19 з'єднано з колектором транзистора 20 n-p-n типу каскада підсилення ВИМІРЯЄМО! вихідної напруги генератора 1 та через резистор 21 з'єднано з виводом 10 генератора 1, з яким з'єднано і емітер транзистора 20. При цьому база транзистора 20 з'єднана з виходом 22 подільника 23 напруги, в якому суміщені задатчик та вимірник вихідної напруги генератора 1. Подільник 23, що містить послідовно з'єднані резистор 24 та перемінний резистор 25, своїм входом приєднаний відповідно до виводів 9 і 10 генератора 1. Крім цього, в коло електрода керування тиристора 5 ввімкнені паралельно з'єднані резистор 26 та діод 27, причому діод 27 ввімкнений у прямому напрямку по запірному струму тиристора 5, при цьому в найкращому варіанті виконання резистор 26 та діод 27 приєднані між початком вихідної обмотки 11 та катодом тиристора 5. У другому варіанті виконання резистор 26 та діод 27 ввімкнені між кінцем вихідної обмотки 11 та електродом керування тиристора 5. У випадку використання генератора змінного струму в генераторному джерелі живлення, останній містить випрямні діоди, які приєднані до виводів генератора змінного струму по змінному струму, а по постійному струму випрямні діоди приєднані до схеми регулятора. Регулятор напруги генераторного джерела живлення працює наступним образом. В початковий пусковий момент при ввімкнені приводного двигуна (не показан) генератора обмотка 3 через замкнуті контакти 6 реле 7 приєднана безпосередньо до виводу 9 і відповідно до виводу 10 генератора і, що забезпечує можливість використання остаточної ЕРС для самозбудження генератора 1. З підвищенням оборотів генератора і збільшується його вихідна напруга на виводах 9 та 10, а відповідно і напруга, яка подається до схеми регулятора. При цьому запускається блокінг-генератор на транзисторі із формувача 12 імпульсів керування, а з виходу 22 подільника 23 знімається частина вихідної напруги генератора 1 для керування частотою слідування імпульсів керування з вихідної обмотки 11 блокінггенератора до електрода керування тиристора 5 вихідного каскаду. Частота слідування цих імпульсів (див. фіг. 2, а) збільшується пропорційно збільшенню вихідної напруги генератора 1 і відповідно збільшенню частини цієї напруги з виходу 22 подільника 23 за рахунок зменшення опору часозадаючого кола на вхід блокінг-генератора, яке складається з ємності 18, резисторів 19, 21 та перехода К-Є транзистора 20. Коли напруга на виводах 9 та 10 генератора 1 досягає приблизно сімдесяти відсотків від завданого, яка також встановлюється змінним резистором 25, то спрацьовує реле 7 і його контакти 6 розмикаються. З цієї миті схема регулятора забирає до себе функції автоматичного регулювання вихідної напруги генератора і шляхом зміни його струму збудження в обмотці 3. При цьому тиристор 5 вихідного каскаду періодично (див.фіг.2.б) приєднує обмотку 3 збудження до виводів 9 та 10 генератора 1 з частотою слідування імпульсів керування від блокінг-генератора на транзисторі 13. Причому за рахунок зустрічного ввімкнення по магнітному потоку вихідної обмотки 11 та колекторної обмотки 14 блокінг-генератора тиристор 5 відкривається зворотною частиною імпульсу блокінг-генератора, що забезпечує зменшення напруги (див. фіг. 2, в) на обмотці 3 збудження в той час коли вихідна напруга генератора 1 збільшується та навпаки. Таким чином середня напруга на обмотці 3 збудження, що визначає величину струму збудження 3 33808 (див. фіг. 2, г), знаходиться в зворотної залежності від частоти слідування імпульсів блокінг-генератора. Тому, якщо напруга на виводах 9 та 10 генератора 1 внаслідок його струмового навантаження або зменшення швидкості обертання почне зменшуватися, то це приведе до зменшення частоти слідування імпульсів блокінг-генератора і відповідно до збільшення середньої напруги на обмотці 3 збудження, що спричинить збільшення струму збудження. Таким чином, регулятор напруги автоматично підтримують вихідну напругу генератора 1 на завданому змінним резистором 25 рівні. Відповідність заявляемого технічного рішення критерію винаходу "промислове застосування" підтверджується зазначеним прикладом конкретного виконання регулятора напруги генераторного джерела живлення. Фіг. 1 4 33808 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5