Регулятор возбуждения электрогенератора
Объект полезной модели: Регулятор возбуждения электрогенератора. Область применения: Электротехника, может быть использован в системах автономного электроснабжения железнодорожных вагонов с электрогенераторами. Суть полезной модели: Регулятор возбуждения электрогенератора, содержащий блок питания, блок управления с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с первым входом силового блока, выход, являющийся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления, в него введены блок контроля, входы которого соединены с соответствующими входами регулятора, устройство автоматического подмагничивания, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход с первым входом регулятора, ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения заряда, а выход - к третьему входу блока управления, блок преобразования, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход, являющийся вторым выходом регулятора, подключен к управляемому входу управляемого выпрямителя. Технический результат: Повышение надежности и расширение функциональных возможностей.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в системах автономного электроснабжения железнодорожных вагонов с электрогенераторами для регулирования тока возбуждения электрогенераторов и управления зарядом аккумуляторных батарей.
Известен наиболее близкий по технической сути регулятор возбуждения электрогенератора, взятый за прототип (см. Устройство регулирования и управления системы автономного электроснабжения. Техническое описание 2470.350-971:61/9 стр.2. Функциональная схема 2470.350-974:61/9 стр.1 Берлин, 1991 г.) который содержит блок питания, блок управления с широтно-импульсным модулятором, с автономным трактами обработки входных сигналов регулирования тока батареи IБ, тока генератора IГ, тока возбуждения IВ , напряжение возбуждения UВ, выход которого соединен с первым входом силового блока, выход силового блока, являющийся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления, выход электрогенератора через первый разделительный диод соединен с первым входом регулятора, который подключен ко второму входу силового блока, через второй разделительный диод соединен одновременно с выходом управляемого выпрямителя и аккумуляторной батареи, которая подключена ко второму входу регулятора, соединенному с входом блока питания и со вторым входом и блока управления, блок формирования напряжения заряда.
Недостатком этого регулятора является отсутствие встроенного самоконтроля, что затрудняет эксплуатацию регулятора, сложная система подмагничивания магнитной системы электрогенератора с помощью внешнего дополнительного энергоемкого электрооборудования,
невозможность подзаряда аккумуляторных батарей при неработающем электрогенераторе.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования регулятора возбуждения электрогенератора за счет введения встроенного самоконтроля, автоматического экономичного и надежного подмагничивания, выполнения функции зарядного устройства при неработающем электрогенераторе, что обеспечивает расширение функциональных возможностей и повышение надежности.
Поставленная задача решается тем, что в известном регуляторе возбуждения электрогенератора, который содержит блок питания, блок управления с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с первым входом силового блока, выход силового блока, являющийся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления, выход электрогенератора через первый разделительный диод соединен с первым входом регулятора, который подключен ко второму входу силового блока, через второй разделительный диод соединен одновременно с выходом управляемого выпрямителя и аккумуляторной батареи, которая подключена ко второму входу регулятора, соединенному с входом блока питания и со вторым входом блока управления, блок формирования напряжения заряда, к входу которого подключен терморезистор батарейного отсека, в соответствии с полезной моделью в него введены блок контроля, входы которого соединены с соответствующими входами регулятора, а выход - с четвертым входом блока управления, устройство автоматического подмагничивания, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход с первым входом регулятора, ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения заряда, а выход - к третьему входу блока управления, блок преобразования, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход, являющийся вторым выходом регулятора, подключен к управляемому входу управляемого
выпрямителя, входные сигналы регулирования тока батареи, тока генератора, тока возбуждения, напряжения возбуждения подключены к многовходовому суммирующему усилителю блока управления с общим трактом обработки. Входные сигналы регулирования IБ, I Г, IВ, UВ подключены к многовходовому суммирующему усилителю блока управления.
Суть полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. показана структурная схема предложенного регулятора возбуждения электрогенератора.
Предложенный регулятор 1 содержит блок питания 2, блок управления с широтно-импульсным модулятором 3, выход которого соединен с первым входом силового блока 4, выход силового блока, являющейся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления 3, блок формирования напряжения заряда 5, блок контроля 6, входы которого соединены с соответствующими входами регулятора, устройство автоматического подмагничивания 7, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход с первым входом регулятора 1, ограничитель напряжения 8, вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения заряда 5, а выход - к третьему входу блока управления 3, блок преобразования 9, вход которого соединен с выходом блока управления 3, а выход, являющийся вторым выходом регулятора, подключен к управляемому входу управляемого выпрямителя. Кроме регулятора на фиг. показаны обмотка возбуждения 10 электрогенератора 11, выход электрогенератора через первый разделительный диод 12 соединен с первым входом регулятора, который подключен ко второму входу силового блока, через второй разделительный диод 13 соединен одновременно с выходом управляемого выпрямителя 14 и аккумуляторной батареи 15, которая подключена ко второму входу регулятора, соединенному с входом блока питания и со вторым входом блока управления.
Регулятор возбуждения электрогенератора работает следующим образом. Напряжение от аккумуляторной батареи 15 подается через второй
вход регулятора на блок управления 3. Основное значение отрегулированного напряжения, установленного в блоке 3, изменяется с помощью блока формирования напряжения заряда 5 в зависимости от температуры окружающей среды, поступающей от датчика температуры, расположенном в батарейном отсеке. Блок 5 обрабатывает рассогласование между измеренным значением температуры батарейного отсека и заданным значением температуры, которое через ограничитель напряжения 8 поступает в блок управления 3, сравнивается с заданным значением, соответствующим уровню основного отрегулированного напряжения, и преобразуется широтно-импульсным модулятором в прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна отклонению текущего и заданного значений напряжений. При равенстве сравниваемых напряжений длительность прямоугольного импульса стремиться к нулю.
Импульсное напряжение с выхода блока 3 через силовой блок 4 с первого выхода регулятора подводится к обмотке возбуждения 10. Причем, уменьшение длительности импульса вызывает уменьшение напряжения возбуждения и наоборот, что в свою очередь, обеспечивает изменение напряжения генератора 11, заряжающего через разделительный диод 13 аккумуляторную батарею (АБ) 15 в зависимости от температуры в батарейном отсеке.
Для исключения перезаряда АБ 15 в летний период блок 5 настраивают таким образом, чтобы при заданной температуре в батарейном отсеке напряжение заряда АБ 15 равнялось допустимому напряжению для АБ при максимальной положительной рабочей температуре, а выходное напряжение блока 5 в указанной точке стабилизируют подключением ограничителя напряжения 8. В этом случае, при увеличении температуры в батарейном отсеке выше заданной температуры, напряжение заряда АБ остается постоянным, равным допустимому, и поэтому обеспечивается оптимальная емкость и установленный срок службы АБ, сохраняется планируемая интенсивность расхода электролита.
В случае снижения напряжения на АБ 15 ниже допустимого значения в пунктах отстоя вагонов, при выключенном электрогенераторе 11, производится рабочий цикл подзаряда АБ 15 от стационарной сети переменного тока через управляемый выпрямитель 14, для чего импульсы с выхода блока 3, длительность которых зависит от температуры окружающей среды, поступают на вход блока преобразования 9, на выходе которого формируется постоянное напряжение с уровнем, пропорциональным длительности входных импульсов. Это измененное по уровню напряжение подводится к входу управляемого выпрямителя 14 и определяет угол открытия силовых вентилей, а тем самым и уровень зарядного напряжения АБ 15 в зависимости от температуры.
Самодиагностика регулятора обеспечивается введением в его состав блока контроля 6, который предназначен для оперативной проверки работоспособности регулятора, своевременного выявления его предотказного состояния, повышения коэффициента готовности вагонов за счет сокращения времени на поиск неисправностей и восстановления рабочих функций.
Выходное напряжение электрогенератора 11 через разделительный диод 12 подводится ко входу силового блока 4, который управляется от блока управления 3. При этом ключевая схема силового блока 4 периодически подключает и отключает на время длительности импульса выходное напряжение генератора 11 к обмотке возбуждения 10.
От блока питания 2 низковольтное напряжение подводиться ко входу устройства подмагничивания 7, выход которого соединен со вторым входом силового блока 4. При наборе скорости вагона увеличение частоты вращения якоря электрогенератора сопровождается незначительным увеличением его выходного напряжения, т.к. процесса самовозбуждения еще нет и появление напряжения на выходе генератора 11 обусловлено только лишь остаточным намагничиванием магнитной цепи электрогенератора 11. Дополнительно введенное в состав регулятора устройство подмагничивания усиливает магнитное поле в магнитной системе электрогенератора 11.
Самовозбуждение электрогенератора 11 начинается при частоте вращения большей критической. В этом случае увеличение частоты вращения сопровождается резким ростом напряжения на выходе электрогенератора 11, в результате чего устройство подмагничивания автоматически запирается и дальше идет штатный режим работы электрогенератора 11.
Регулятор возбуждения электрогенератора, содержащий блок питания, блок управления с широтно-импульсным модулятором, выход которого соединен с первым входом силового блока, выход силового блока, являющийся первым выходом регулятора, подключен к обмотке возбуждения электрогенератора и первому входу блока управления, выход электрогенератора через первый разделительный диод соединен с первым входом регулятора, который подключен ко второму входу силового блока, через второй разделительный диод соединен одновременно с выходом управляемого выпрямителя и аккумуляторной батареи, которая подключена ко второму входу регулятора, соединенному с входом блока питания и вторым входом блока управления, блок формирования напряжения заряда, отличающийся тем, что в него введены блок контроля, входы которого соединены с соответствующими входами регулятора, а выход - с четвертым входом блока управления, устройство автоматического подмагничивания, вход которого соединен с выходом блока питания, а выход - с первым входом регулятора, ограничитель напряжения, вход которого подключен к выходу блока формирования напряжения заряда, а выход - к третьему входу блока управления, блок преобразования, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход, являющийся вторым выходом регулятора, подключен к управляемому входу управляемого выпрямителя, входные сигналы регулирования тока батареи, тока генератора, тока возбуждения, напряжения возбуждения подключены к многовходовому суммирующему усилителю блока управления с общим трактом обработки.
