Автономная система энергоснабжения

Автономная система энергоснабжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СООЗ СОВЕТСКИХ

NUINI

РЕСПЯЬЛИК (1% (И) .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ: к авто ском свидетельству 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Пб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3413803/24-07 (22) 31.03.82 (46) 15.01.84. Бюл. 9 2 (72) Г.Н. Утляков, В.A. Михеев и А.О. Рыбаков (71) Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621.313.322(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 321173, кл. H 02 E 12/36, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

У 433613, кл. H 02 P 9/14, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

h. 758406, кл. Н 02 К 21/12, 1980, ° (54 )557)ABTOHOMHAH СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ, содержащая генератор с

3(511 Н 02 P 9/30 // Н 02 К 21/12 возбуждением от-постоянных магнитов, в пазах статора которого расположены основная обмотка и дополнительная обмотка, число пар полюсов которой в три раза больше, чем у основной обмотки, и выпрямитель, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов система энергоснабжения, она снабжена пьезоэлектрическим трансформатором и .блоком управления,, а выпрямитель выполнен управляеваам, причем управляющие электроды тиристоров. выпрямителя через блок управления .в пьезоэлектрический трансформатор подключены к дополнительной обмотке.

1067585

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве автономной системы энергоснабжения для питания потребителей постоянного тока.

Известны устройства Регулирования напряжения генераторов, содержащие генератор с основной и дополнительной обмотками, Регулирующий орган, включенный на обмотку возбуждения генератора (11 и 523. 10

В указанных устройствах регулирование напряжения осуществляется за счет использования энергии дополнительной обмотки, число пар полюсов которой в три раза превышает число f5 пар полюсов обмотки генератора. Однако данные устройства не могут быть использованы для регулирования напряжения генераторов с возбуждением оТ постоянных магнитов, не имеющих 20 обмотки возбуждения.

Наиболее близким по .технической сущности к изобретению является устройство регулирования напряжения синхронного генератора, содержащее синхронный генератор с возбуждением

I от постоянных магнитов, статор, в пазах которого Размещены основная обмотка и дополнительная обмотка, число пар полюсов которой в три раза больше, чем у основной обмотки, и эта обмотка подключена через выпрямитель к дополнительной подмагничивающей обмотке, намотанной на межзубцевые ферромагнитные перемычки С31

35 !

Недостатки данного устройствазначительная масса и габариты, а так же сложность изготовления вследствие наличия ферромагнитных перемычек меж ду зубцами с намотанной на них под- 40 магничивающей обмоткой. Кроме того, в данном устройстве не обеспечивается требуемая точность регулирования выходного напряжения генератора, осо бенно пои изменении нагрузки и ско- 45 рости вращения.

Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов автономной системы энергоснабжения.

Указанная цель достигается тем, что автономная система энергоснабжения, содержащая генератор с возбуждением от постоянных магнитов, в па зах статора которого расположены основная обмотка и дополнительная обмотка, число пар полюсов которой в три раза больше, чем у основной обмотки, снабжена пьезоэлектрическим трансформатором и блоком управления, а выпрямитель выполнен управ- 60 ляемым, причем управляющие электро« ды тиристоров выпрямителя через блок управления и пьезоэлектрический трансформатор подключены к дополни тельной обмотке.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая <;хема автоном-" ной системы энергоснабжения; на фиг. 2 — зависимость ЭДС дополнительной обмотки и угла зажигания тиристоров от тока нагрузки основной обмотки: Од = ®, J = f(33; на фиг. 3зависимость выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора и угла зажигания тиристорбв от частоты питающего напряжения.

Устройство содержит синхронный генератор 1 с возбуждаением от посто-. янных магнитов 2,s пазах статора расположена основная, обмотка 3 и дополнительная обмотка 4, число пар полюсов которой в три раза больше, чем у основной. обмотки 3, управляемый выпрямитель 5 на тиристорах 6, к выходу которого подключена нагрузка 7.

Управляющие электроды тиристоров

6 подключены к выходу блока управле» ния 8, вход которого через пьезоэлектрический трансформатор 9 подключен к дополнительной обмотке 4 генератора 1.

Блок управления 8 служит для преобразования выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора 9 в угол зажигания тиристоров 6, при увеличении напряжения, подаваемого на вход блока управления 8 с выхода пьезоэлектрического трансформатора 9, угол зажигания тиристоров уменьшает ся, т. е. увеличивается время открытого состояния тиристоров 6, что приводит к увеличению напряжения на нагрузке. Блок управления может быть выполнен .по любой из известных схем.

Для поддержания .напряжения на выгрузке 7 постоянным при изменении скорости вращения и нагрузки основной обмотки 3 генератор 1, угол. зажигания тиристоров 6 изменяется блоком управления 8 по определенной характеристики 3 = 1 м,3) .

Если величина ЭДС, наводимой в дополнительной обмотке 4, достаточна для нормальной работы блока управления 8, то ноэффициеит трансформации его может быть выбран равным единице. Зависимость выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора 9. от частоты ЭДС дополнительной обмотки 0@..1(f ) имеет вид, представленный на фиг. 3 а. В.предлагаемом устройствв используется снадакщий участок характеристики пъеэоэлектрического трансформатора 9. При номинальной скорости вращения генератора 1 частота ЭДС дополнительной обмотки 4 равна fq . При работе генератора 1 на нагрузку 7 при деиэменной скорости вращения пьезоэлектрический трансФорматор 9 на процесс регулирования никакого влияния ие оказывает и весь процесс регулирования происходит лишь иа счет изменения ЭДС дополнительной Ьбмотки 4.

1067585

Автономная система энергоснабжения работает следующим. образом.

При холостом хода основной обмотки синхронного генератора 1 в дополнительной обмотке 4 наводится- ЭДС, пропорциональная:-содержанию третьей, гармоники магнитной индукции в воздушном зазоре генератора 1 и скорости-его вращения ° Поскольку при холостом ходе основной ормотки 3 содержание .третьей гармоники иидукции ми- 30 нимально, то и ЭДС дополнительной обмотки 4 в данном режиие работы будут минимальна. При увеличении тока нагрузки основной обмотки. 3 генера-. тора 1 ее напряжение уменьшается по 15 естественной внешней. характеристике, следовательно, уменьшается и напряжение на нагрузке 7. При этом ЭДС дополнительной обмотки 4 увеличивается от значения Ощ до Оц (фиг. 2 а,.

При номинальном. токе нагрузки основной обмотки 3 генератора 1 ЭДС

-дополнительной обмотки 4 максимальна и блок управления 8 обеспечивает открытие тиристоров 6 при малом угле зажигания д с 3< (фиг. 2 б), что вызы» вает увеличение напряжения на нагрузке до требуемой величины.

При уменьшении тока нагрузки основной обмотки .3 генератора 1 ее напряжение увеличивается, а напряжение дополнительной обмотки 4 уменьша ется. При этом блок упрввления 8 увеличивает угол открытия тиристоров. 6,, за счет чего выпрямленное напряжение иа .Выходе управляемого выпрямителя .5 Ç5 стабилизируется с точностью, определяемой степенью согласованности характеристики дополнительной обмотки с требуеьиам законом изменения угла зажииания тиристоров 6 в зависимости 40 от изменения токов нагрузки основной обмотки 3 генератора 1.

При изменении скорости вращения генератора 1 процесс регулирования напряжения происходит следующим образом.

Допустим, что скорость вращения генератора 1 уменьшилась. При этом напряжение основной 3 и дополнительной 4 обмоток генератора 1 также уменьшится прямо пропорционально уменьшению скорости вращения, частота ЭДС дополнительной обмотки 4 умень. шится со.значения 3„ до Ц, а выходное напряжение пьезоэлектричес-. кого трансформатора 9 увеличится со значения 0q до Ц" (фиг. 3 а). При поступлении этого напряжения на вход блока управления 8 он уменьшит угол зажигания тиристоров 6 со значения 60 .1,цо 3 (фиг. 3 бЪ, что приведет к увеличению напряжения на выходе выпрямителя 5 и на нагрузке 7.

При увеличении скорости вращения процесс регулирования происходит таким образом, что это приводит к ;;.е уменьшению выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора 9 (фиг. 3 а), увеличению угла зажигания тиристоров 6 (фиг. 3 б) и уменьшению напряжения на нагрузке 7.

При одновременном изменении наг руэки и скорости вращения процесс регулирования происходит в результате изменения входного напряжения блока управления, вызванного изменением ЭДС дополнительной. обмотки 4 и выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора.

Точность стабилизации напряжения при изменении величины нагрузки и скорости вращения определяется согласованностью требуемого закона регулирования 3 = 7(n,Э) с зависимостью ЭДС . дополнительной обмотки 4 от тока нагрузки основной обмотки 3, а также зависимостью выходного напряжения пьезоэлектрического трансформатора 8 от частоты питающего его напряжения (крутизной характеристики). Для увеличения точности стабилизации напряжение на выгрузке необходимо ввести в предлагаемое устройство канал регулирования по отклонению, включающий в себя измерительный орган с использованием эталона (например, стабилитрона), который может быть выполнен по любой из известных схем.

Что касается выбора параметров дополнительной обмотки, то соответствукщим распределением проводников по пазам добиваются того, чтобы дополнительная обмотка имела максимальный обмоточный коэффициент для"выделяемой гармоники и минимальный — для основной гармоники магнитного потока.

Таким образом, использование в предлагаемой системе энергоснабжения управляемого выпрямителя 5 на тирис . торах 6, управляемые электроды которых через блок управления 8 и пьезоэлектрический трансформатор 9 подключены к дополнительной обмогке 4 генератора 1, позволяет улучшить массогабаритные характеристтикк эа счет исключения ферромагнитных перемычек с намотанной на них обмоткой подмагничивания. Кроме торо, исключение перемычек позволяет существенно упростить технологический процесс изготовления генератора, снизить затраты на изготовление.

Использование пьезоэлектрического трансформатора с блоКом управления, питаемых от дополнительной обмотки генератора, позволяет осуществлять регулирование напряжение как при .изменении величины нагрузки, так и скорости вращения.

1067585

) Vy

Ьь

/)

Фий 2

Состанителъ И, Кряхтунова

Твхред С.Легенда Корректор И- Иуска

»ЙФ»

Редактор И.Дыпый

° » 1»»»

Эакаэ 11225/56 . Тираж 671 . Подписное

ННИИПИ Государстаенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, й-35, Раушская наб., д. 4/5 ю»»»»М»еаеЕюмюа»» ° ююююююююм» ю»»» М Ю» ю

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4