Устройство для моделирования термоэмиссионных преобразователей

Устройство для моделирования термоэмиссионных преобразователей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для моделироваыия источников электроэнергии ограниченной мощности, в частности термоэмиссионных преобразователей.. Цель изобретемяя - повьшение точности и расширение функциональных возможностей . Устройство содержит стабилизатор напряжения, два усилителя, масштабный усилитель, операционный усилйтель, блок сравнения, блок задания переменных коэффициентов, реле времени , два переключателя, датчик тока , коммутатор, цепочку ограничительных диодов, импульсный стабилизатор напряженияf делитель напряжения, два источника опорного напряжения, сумматор-вычитатель. Изобретение позволяет повысить КЦЦ устройства и распирить функциональные возможности путем стабилизации мощности потерь на стабилизаторе непрерывного стабилизатора напряжения. Дополнительное к авт. св. № 1179387. 2 ил. I (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19) (11) (51) 4 С 06 G 7 48 с с °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОеСНому СаидетельСтВМ с

° Ф

° °

«»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1179387 (21) 3894771/24-24 (22) 11.05,85 (46) 23.01.87, Бюл. N -3 (72) Е.А.Мизрах, Г.М.Гринберг, Г.Д.Эвенов, 10.В.Морозов, Н.Л.Олиферчук и Н.JI.Ïàíàñþê. (53) 68 1.333 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1179387, кл. G 06 С 7/48, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ТЕРМОЭМИССИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано для моделирования источников электроэнергии ог раниченной мощности, в частности термоэмиссионных преобразователей., Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит стабилизатор напряжения, два усилителя, масштабный усилитель, операционный усилитель, блок сравнения, блок задания переменных коэффициентов, реле времени, два переключателя, датчик тока, коммутатор, цепочку ограничительных диодов импульсный стабилизатор напряжения, делитель напряжения, два источника опорного напряжения, сумматор-вычитатель. Изобретение позволяет повысить КПД устройства и расширить функциональные BosMo_#_BocTH путем стабилизации мощности потерь на стабилизаторе непрерывного стабилизатора напряжения. Дополнительное к авт. св. И 1179387. 2 ил.

1 12854

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для моделирования вольтамперных характеристик (ВАХ) первичных источников электроэнергии, в частности термоэмиссионных преобразователей (ТЭП), и является усовершенствованием изобретения по авт.св.

N 1179387.

Целью изобретения является повы- 10 шение точности и КПД устройства для моделирования ТЭП и расширение его функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 нормализованные зависимости, поясняющие принцип работы устройства, Устройство содержит стабилизатор

1 напряжения непрерывного стабилизатора напряжения, первый усилитель 2, блок 3 сравнения, информационный вход 4, вход 5, первый 6 и второй 7 выходы устройства, второй усилитель

8, блок 9 задания переменных коэффициентов, реле 10 времени, первый переключатель 11, датчик 12 тока, коммутатор 13, цепочку 14 ограничительных диодов, второй переключатель 15, импульсный стабилизатор 16 напряжения, операционный усилитель 17, сум- 30 матор-вычитатель 18, масштабный усилитель 19, делитель 20 напряжения, первый 21 и второй 22 источники опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Источник 22 опорного напряжения (У,„), сумматор-вычитатель 18 масштабный усилитель 19 и импульсный 40 стабилизатор 16 напряжения образуют схему импульсной стабилизации напряжения.

Зависимости на фиг. 2 иллюстрируют работу устройства при воспроиэ- 45 ведении двух ВАХ ТЭП (к обозначениям переменных второй ВАХ добавлен штрих)при О/U = 1 и при U/U

= 0,5; где Б — текущее значение на.— пряжения U

1х бабке - максимальное на- 50 пряжение холостого хода устройства; — падение напряжения на стабик лизаторе 1 напряжения непрерывного стабилизатора напряжения в известном устройстве; U,„ — падение напряжения на стабилизаторе 1 напряжения непрерывного стабилизатора напряжения в предложенном устройстве; U, падение напряжения на импульсном стаU„. U„, + U9 ê, к, (1) где U, — напряжение на выходе датчика 12 тока; — коэффициент передачи блока 9; — коэффициент передачи усилителя 8.

В режиме холостого хода устройства при U = 0 напряжение U pas12 нс но напряжению V,„ опорного источника. В рабочих режимах по мере роста выходного тока устройства происходит увеличение или уменьшение напря97 2 билиэаторе напряжения; I — ток нагрузки; I — ток короткого замыкания устройства, Для этих режимов ВЛХ устройства изображены кривыми 23, выходные характеристики непрерывного стабилизатор"- напряжения — прямыми 24, выходные характеристики импульсного стабилизатора напряжения — кривыми 25,мощность рассеивания Р на стабилизаторе

1 непрерывного стабилизатора напряжения для известного устройства — кривыми 26 и 27, для предложенного устройства — кривой 28. Кривая 29 изображает напряжение на входах 4 и 5 устройства.

Стабилизатор 1 напряжения совместно с усилителем 2, блоком 3 сравнения и источником опорного напряжения U оп 1 образуют непрерывный стабилизатор напряжения, выходное напряжение U „, которого приложено к последовательно соединенным цепочке 14 ограничительных диодов и нагрузке. В режиме холостого хода устройства напряжение на нагрузке равно выходному напряжению U„, непрерывного стабилизатора напряжения. По мере роста нагрузки происходит перераспределение напряжения П„ между цепочкой 14 ограничительных диодов и нагрузкой. При этом напряжение на нагрузке изменяется согласно кривым 23 (фиг.2).

Для формирования на выходе устройва семейства ВАХ ТЭП и воспроизведения временных зависимостей служат второй усилитель 8, блок 9 задания переменных коэффициентов, реле 10 времени, датчик 12 тока, коммутатор

13 и переключатели 11 и 15.

Выходное напряжение непрерывного стабилизатора напряжения в этом случае определяют из выражения

85497

4 похожа на форму кривых постоянной мощности, Следовательно, подобный характер имеет изменение падения напряжения на стабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения (напряжение

U,„, кривые 26, фиг. 2). Напряжение

U Ä минимально в режиме короткого замыкания устройства, находится нз соотношения U = U . /К и выби, аю Оп2 f7 ется его в этом случае из соображений обеспечения линейного режима работы стабилизатора 1 непрерывного стабилизатора напряжения.

Таким образом, по иере уменьшения тока нагрузки устройства падение напряжения на стабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения возрас- тает по кривой, близкой к кривой по2О стоянной мощности. Значит, в широком диапазоне изменения напряжения холостого кода моделируемых характеристик и при изменении тока нагрузки устройства от холостого хода до короткого замыкания мощность рассеивания на стабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения остается относительно постоянной (кривая 28,фиг.2).

Введение импульсного стабилизато3О ра напряжения позволяет разгрузить стабилизатор 1 непрерывного стабилизатора напряжения и тем самым повысить КПД устройства. Увеличение падения напряжения (U и U, фиг.2) на

<6

35 импульсном стабилизаторе 16 напряжения, работающем периодически в режиме отсечки и насыщения, благодаря его высокому КГЩ на общем КПД устройства сказывается незначительно. где К„ — коэффициент передачи усилителя 17;

К вЂ” коэффициент передачи деиа лителя 20;

U — выходное напряжение уст-: 40 н ройства (напряжение нагрузки).

Работа импульсного стабилизатора направлена на то, чтобы ошибка регулирования U< быпа минимальной,т.е. 45 чтобы выполнялось равенство (4 }

Иными словами, путем изменения вы-5О ходного сопротивления импульсного стабилизатора напряжения обеспечивается заданное выражением (4) соотношение между напряжениями U„ H 0 °

Из выражения (3) видно, что задающее воздействие Б„ изменяется согласно изменению найряжения U на нагрузке, т.е. изменяется соглас- но кривым 23 (фиг.2) ° форма которых

3 12 жения U„,, пропорциональное члену

И, К К выражения (1). Причем величину йзменения напряжения U определяет коэффициент К 9, а знак этого изменения зависит от положения контактов переключателей 11 и 15.

Коммутатор 13 изменяет число заключенных ограничительных диодов цепочки 14 и тем самым изменяет ВАХ этой цепочки. Реле 10 времени управляет работой блока 9 и коммутатора 13.

Импульсный стабилизатор напряжения совместно с операционным усилителем 17 образует схему стабилизации и регулирования напряжения на стабилизаторе напряжения непрерывного стабилизатора напряжения таким образом, чтобы мощность потерь на этом стабилизаторе 1 оставалась постоянной при изменении тока нагрузки и деформации ВАХ устройства. Напряжение с выхода операционного усилителя 17, пропорциональное напряжению U;, подают на вычитающий вход сумматора 18, где оно сравнивается с задающим U напряжением. сумматора. а

Напряжение на выходе сумматора 18

U + К U (3}

Увеличение запаса напряжения на стабилизаторе 1 непрерывного стабилизатора напряжения в области малых выходных токов позволяет расширить диапазон ступенчатого изменения сопротивления нагрузки, при котором обеспечиваются высокие динамические характеристики устройства,и уменьшить влияние на эти характеристики выходного сопротивления импульсного стабилизатора напряжения.

Таким образом, увеличения КПД устройства достигают за счет введения импульсного стабилизатора напряжения, который стабилизирует мощность рассеивания на стабилизаторе непрерывного стабилизатора напряжения, так как напряжение на этом стабилизаторе при изменении протекающего через него

5 12 тока изменяют по закону, близкому к закону постоянной мощности. При этом расширяются функциональные возможности устройства за счет увеличения диапазона ступенчатого изменения сопротивления нагрузки при обеспечении высоких динамических свойств устрой-. ства. Данное преимущество достигается путем существенного увеличения напряжения на стабилизаторе непрерывного стабилизатора напряжения в режиме холостого хода по сравнению с этйм напряжением в режиме короткого замыкания. формула изобретения

Устройство для моделирования термоэмиссионных преобразователей по авт. св, Ô ff79387, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет учета изменения сопротивления нагрузки, в него введены импульсный стабилизатор напряжения, сумматор-вычитатель, опе

85497 6 рационный усилитель, масштабный усилитель, дополнительный источник опорного напряжения и делитель напряжения, выход которого подключен к

5 первому прямому входу сумматора-вычитателя, второй прямой вход которого соединен с выходом дополнительного источника опорного напряжения, информационным входом устройства явf0 ляется информационный вход импульсного стабилизатора напряжения, выход которого соединен с информационным входом стабилизатора напряжения и с инвертируюшим входом операционного

15 усилителя, неинвертируюцнй вход которого подключен к выходу стабилизатора напряжения, выход операционного усилителя соединен с инверсным входом сумматора-вычитателя, выход д котороге через масштабный усилитель подключен к входу задания коэффициента регулирования импульсного стабилизатора напряжения, вход делителя напряжения соединен с катодом

25 п-го ограничительного диода цепочки.

1285497

0,5

Ií IXJ

Составитель В.Рыбин

Редактор И.Николайчук Техред В.Кадар Корректор Л.Патай

Заказ 7527/52 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно полиграфическое предприятие, r.Óêãîðoä, ул.Проектная,4

Р

ЖхХ

Фиг.2