Система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА(71) Заявитель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(72) Авторы Сизиков Сергей Вячеславович Лапцевич Александр Анатольевич Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович(73) Патентообладатель Учреждение образования Минский государственный высший авиационный колледж(57) Система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащая основной с растягивающей пружиной угольный регулятор напряжения, обмотка электромагнита которого через основной регулировочный резистор подключена к якорной обмотке тахогенератора с независимой обмоткой возбуждения, присоединенного к валу двигателя, параллельная обмотка возбуждения которого подключена к электросети постоянного тока через угольный столбик этого регулятора напряжения, отличающаяся тем,что снабжена дополнительным с сжимающей пружиной угольным регулятором напряжения, обмотка электромагнита которого через дополнительный регулировочный резистор подключена к электросети постоянного тока, к которой также подключена независимая обмотка возбуждения тахогенератора через угольный столбик дополнительного с сжимающей пружиной угольного регулятора напряжения.(56) 1. Синдлев П.М., Савелов А.А. Системы электроснабжение воздушных судов. - М. Транспорт, 1990. - С. 89. 2. Патент 8696, МПК 03 5/00, 2012. 98682014.02.28 Предлагаемое техническое решение относится к системам стабилизации частоты вращения двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением, которые применяются на воздушных судах. Известна система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока электромашинного преобразователя постоянного тока в переменной однофазный ток 1. Система осуществляет стабилизацию частоты вращения двигателя постоянного тока по изменению частоты переменного тока генератора преобразователя при изменении его нагрузки. Известная система содержит датчик частоты переменного тока генератора, измеряющий текущее значение частоты сравнивающее устройство магнитный усилитель, оборудованный обмотками рабочими, управления, обратной связи, начального подмагничивания, демпферной и токовой коррекции исполнительный элемент - независимая обмотка возбуждения двигателя постоянного тока, подключенная к выходному напряжению генератора переменного тока через выпрямительный мост, рабочие и обмотку обратной связи магнитного усилителя. Известная система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока преобразователя работает следующим образом. Частота вращения двигателя изменяется из-за изменения нагрузки генератора, при этом изменяется частота переменного тока генератора. Система определяет отклонение частоты переменного тока от нормируемого значения и от величины и знака отклонения изменяет ток в независимой обмотке возбуждения двигателя так, чтобы ликвидировать это отклонение, а значит и стабилизировать частоту вращения двигателя постоянного тока. Если частота тока генератора повысилась, то система увеличивает ток через независимую обмотку возбуждения двигателя, при этом уменьшается частота вращения двигателя,а следовательно, и частота тока генератора. Подобным образом протекает процесс и при уменьшении частоты тока генератора из-за увеличения нагрузки или понижения напряжения питания двигателя постоянного тока. К недостатком известной системы следует отнести сложность ее конструкции. Сложность конструкции системы обусловлена наличием в системе сложного магнитного усилителя. Наиболее близкой к заявляемой системе стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока является система более простая по конструкции и в эксплуатации 2. Эта известная система содержит присоединенный к валу двигателя тахогенератор, к якорной обмотке которого подключена через регулировочный резистор обмотка электромагнита угольного регулятора напряжения, через угольный столбик которого к электросети постоянного тока подключена параллельная обмотка возбуждения двигателя. Система работает следующим образом. Изменения напряжения питающей сети постоянного тока или нагрузки двигателя приводят к изменению частоты вращения якоря двигателя, в результате чего изменяется напряжение на выходе якорной обмотки тахогенератора. При номинальной нагрузке двигателя изменением регулировочного резистора регулируют ток в обмотке электромагнита регулятора напряжения и тем самым изменяют сопротивление угольного столбика, включенного последовательного с параллельной обмоткой возбуждения двигателя, в результате чего изменяется ток в параллельной обмотке возбуждения двигателя так, что якорь двигателя вращается с номинальной частотой, при этом на клеммах якорной обмотки тахогенератора устанавливается напряжение 0. Если частота вращения якоря двигателя уменьшается из-за увеличения нагрузки, то напряжение на выходе якорной обмотки тахогенератора становится меньше 0, при этом уменьшается ток через обмотку электромагнита и он с меньшей силой сжимает угольный столбик, что приводит к увеличению сопротивления угольного столбика и уменьшению тока через параллельную обмотку возбуждения двигателя и, следовательно, к уменьше 2 98682014.02.28 нию магнитного потока параллельной обмотки возбуждения двигателя и увеличению частоты вращения двигателя. Если частота вращения якоря двигателя увеличилась, то увеличивается ток через обмотку электромагнита, в результате чего увеличивается сила сжатия угольного столбика и его сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению тока через параллельную обмотку возбуждения двигателя и уменьшению частоты вращения двигателя. К недостатку этой системы следует отнести пониженную точность стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока. Пониженная точность стабилизации частоты вращения двигателя системой обусловлена тем, что напряжение якорной обмотки тахогенератора зависит не только от величины нагрузки двигателя, но и от величины тока, протекающего через независимую обмотку возбуждения тахогенератора, подключенную к электросети постоянного тока с нестабильным напряжением. Так, если напряжение электросети постоянного тока стало больше номинального значения, то увеличивается ток через независимую обмотку возбуждения тахогенератора и тем самым увеличивается напряжение якорной обмотки тахогенератора. Кроме того, напряжение якорной обмотки тахогенератора увеличивается также из-за увеличения частоты вращения двигателя при уменьшении нагрузки. В результате система стабилизации частоты вращения двигателя реагирует не только на отклонение частоты вращения двигателя от номинального значения из-за изменения нагрузки, но и дополнительно на изменения тока через независимую обмотку возбуждения тахогенератора при изменении напряжения электросети. Задачей заявляемой полезной модели, системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, является повышение точности стабилизации частоты вращения двигателя при изменении нагрузки. Поставленная техническая задача решается тем, что система стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока, содержащая основной с растягивающей пружиной угольный регулятор напряжения, обмотка электромагнита которого через основной регулировочный резистор подключена к якорной обмотке с независимой обмоткой возбуждения тахогенератора, присоединенного к валу двигателя, параллельная обмотка возбуждения которого подключена к электросети постоянного тока через угольный столбик этого регулятора напряжения, снабжена дополнительным с сжимающей пружиной угольным регулятором напряжения, обмотка электромагнита которого через дополнительный регулировочный резистор подключена к электросети постоянного тока, к которой также подключена независимая обмотка возбуждения тахогенератора через угольный столбик дополнительного с сжимающей пружиной угольного регулятора напряжения. Сущность заявляемой полезной модели системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема заявляемой системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока на фиг. 2 - функциональная схема угольного регулятора напряжения с растягивающей пружиной на фиг. 3 - функциональная схема угольного регулятора напряжения с сжимающей пружиной. Система содержит двигатель постоянного тока с якорной обмоткой 1, расположенной на якоре 2, и параллельной обмоткой 3 возбуждения присоединенный к валу двигателя тахогенератор с якорной и возбуждения обмотками 4, 5 основной с растягивающей пружиной угольный регулятор напряжения с угольным столбиком 6, обмоткой 7 электромагнита и с растягивающей пружиной 8. При этом к якорной обмотке 4 тахогенератора подключена через основной регулировочный резистор 9 обмотка 7 электромагнита основного с растягивающей пружиной угольного регулятора напряжения, через угольный столбик 6 которого к электросети подключена параллельная обмотка 3 возбуждения двигателя. 3 98682014.02.28 Для повышения точности стабилизации частоты вращения якоря 2 двигателя постоянного тока система снабжена дополнительным с сжимающей пружиной 10 угольным регулятором напряжения, обмотка 11 электромагнита которого через дополнительный регулировочный резистор 12 подключена к электросети постоянного тока, к которой также подключена независимая обмотка 5 возбуждения тахогенератора через угольный столбик 13 дополнительного с сжимающей пружиной угольного регулятора напряжения. Заявляемая система работает следующим образом. Систему подключают к электросети постоянного тока, при этом при номинальном напряжении электросети дополнительным регулировочным резистором 12 изменяют ток через обмотку 11 электромагнита дополнительного с сжимающей пружиной угольного регулятора, в результате чего изменяется сопротивление угольного столбика 13 регулятора и устанавливается номинальный ток, протекающий через независимую обмотку 5 возбуждения тахогенератора. Так как обмотка 11 электромагнита дополнительного с сжимающей пружиной угольного регулятора напряжения через дополнительный регулировочный резистор 12 присоединена к электросети постоянного тока, то обеспечивается стабилизация тока через независимую обмотку 5 возбуждения тахогенератора при отклонении напряжения электросети от номинального значения. Если напряжение электросети стало больше номинального значения, то увеличивается ток через обмотку 11 электромагнита дополнительного с сжимающей пружиной угольного регулятора и обмотку 5 тахогенератора, при этом регулятор увеличивает сопротивление угольного столбика 13, что приводит к уменьшению тока через обмотку 5 возбуждения тахогенератора. Если напряжение электросети стало меньше номинального, то регулятор уменьшает сопротивление угольного столбика 13. Благодаря стабилизации тока через независимую обмотку 5 возбуждения тахогенератора устраняется отрицательное влияние изменения напряжения электросети на работу системы. При помощи регулировочного резистора 9 при номинальной нагрузке устанавливают номинальную частоту вращения якоря электродвигателя. Номинальной частоте двигателя будет соответствовать напряжение 0 на якорной обмотке 4 тахогенератора. Если уменьшилась частота вращения двигателя из-за увеличения нагрузки, то при постоянном магнитном потоке, создаваемом независимой обмоткой 5 возбуждения тахогенератора, уменьшается напряжение на выходе якорной обмотки 4 тахогенератора и основной с растягивающей пружиной угольный регулятор напряжения увеличивает сопротивление угольного столбика 6, при этом уменьшается ток через параллельную обмотку 3 возбуждения двигателя, что приводит к увеличению числа оборотов двигателя. Если увеличилась частота вращения двигателя из-за уменьшения нагрузки, то при постоянном магнитном потоке, создаваемом независимой обмоткой 5 возбуждения тахогенератора, основной с растягивающей пружиной угольный регулятор уменьшает сопротивление угольного столбика 6, что приводит к уменьшению числа оборотов двигателя. Заявляемая система с большей точностью стабилизирует частоту вращения двигателя при изменениях нагрузки двигателя или напряжения сети, так как дополнительный с сжимающей пружиной угольный регулятор устраняет отрицательное влияние на работу системы нестабильности напряжения электросети путем стабилизации магнитного потока,создаваемого независимой обмоткой 5 тахогенератора. Таким образом, в процессе эксплуатации заявляемой системы стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока происходит достижение поставленной технической задачи - повышение точности стабилизации частоты вращения двигателя за счет устранения отрицательного влияния на работу системы нестабильности напряжения электросети путем стабилизации магнитного потока возбуждения, создаваемого независимой обмоткой возбуждения тахогенератора, благодаря оборудованию системы дополнительным с сжимающей пружиной угольным регулятором напряжения, обмотка электромагнита которого через дополнительный регулировочный резистор подключена к электросети посто 4 98682014.02.28 янного тока, к которой также подключена независимая обмотка возбуждения тахогенератора через угольный столбик этого регулятора. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5