Система автоматического регулирования напряжения электрогенератора

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРА(71) Заявители Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович Сизиков Сергей Вячеславович(72) Авторы Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович Сизиков Сергей Вячеславович(73) Патентообладатели Синяков Анатолий Леонидович Дудников Игорь Львович Сизиков Сергей Вячеславович(57) Система автоматического регулирования напряжения электрогенератора, содержащая бесконтактный генератор переменного тока, оборудованный расположенными соответственно на статоре и роторе якорной, соединенной в звезду и возбуждения обмотками генератора основной и дополнительной возбуждения и якорной многофазной обмотками возбудителя якорной, соединенной в звезду обмоткой и индуктором, который выполнен в виде постоянного магнита, подвозбудителя, а также основной регулятор напряжения с обмоткой электромагнита и угольным столбиком с сжимающей пружиной два основных двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители при этом к выходным клеммам якорной обмотки генератора присоединен входом первый основной двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочное сопротивление присоединена обмотка электромагнита основного регулятора напряжения, через угольный столбик с сжимающей пружиной которого подключена к выходу второго основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки подвозбудителя, основная обмотка возбуждения возбудителя, к многофазной якорной обмотке которого через однополупериодный 86972012.10.30 многофазный выпрямитель присоединена обмотка возбуждения генератора, отличающаяся тем, что снабжена дополнительным регулятором напряжения с обмоткой электромагнита и угольным столбиком с растягивающей пружиной, тремя трансформаторами тока и дополнительным двухполупериодным трехфазным выпрямителем, при этом первичные обмотки трансформаторов тока входами и выходами соответственно присоединены дополнительно к клеммам якорной обмотки генератора и ко входам трехфазного контактора,а к их вторичным обмоткам, соединенным в звезду, присоединен входом дополнительный двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочный резистор присоединена обмотка электромагнита дополнительного регулятора напряжения, через угольный столбик с растягивающей пружиной которого подключена дополнительно к выходу второго основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя дополнительная обмотка возбуждения возбудителя. Предлагаемое техническое решение относится к системе автоматического регулирования напряжения электрогенераторов переменного тока, широко применяемых в системах электроснабжения воздушных судов. Известна система автоматического регулирования напряжения электрогенератора переменного тока 1. Известная система содержит бесконтактный генератор переменного тока, оборудованный расположенными соответственно на статоре и роторе якорной трехфазной и возбуждения обмотками генератора возбуждения и якорной многофазной обмотками возбудителя якорной трехфазной обмоткой и индуктором, который выполнен в виде постоянного магнита, подвозбудителя, а также регулятор напряжения с угольным столбиком и обмоткой электромагнита, два двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители, при этом к выходным клеммам якорной обмотки генератора присоединен входом первый двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочное сопротивление присоединена обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого подключена к выходу второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки подвозбудителя, обмотка возбуждения возбудителя, к многофазной якорной обмотке которого через однополупериодный многофазный выпрямитель присоединена обмотка возбуждения генератора. Известная система автоматического регулирования напряжения электрогенератора переменного тока работает следующим образом. Если напряжение на выходе якорной обмотки генератора меньше номинального, то регулятор уменьшает сопротивление угольного столбика, что приводит к увеличению тока в обмотке возбуждения генератора и, как следствие, к увеличению напряжения на выходе генератора. Если напряжение на выходе якорной обмотки генератора больше номинального, то регулятор увеличивает сопротивление угольного столбика, в результате чего уменьшается ток в обмотке возбуждения генератора, а это приводит к снижению напряжения до уровня номинального. Таким образом, система обеспечивает регулирование напряжения генератора изменением сопротивления цепи обмотки возбуждения возбудителя при постоянном напряжении на выходе второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя. 86972012.10.30 При таком способе регулирования тока обмотки возбуждения возбудителя существует опасность выхода из строя угольного столбика из-за перегрева. Так, при уменьшении сопротивления угольного столбика в 2 раза ток через него увеличивается в два раза, в результате чего в два раза увеличивается электрическая энергия, которую угольный столбик преобразует в тепловую и которая вызывает выход из строя угольного столбика. К недостаткам существующей конструкции генератора переменного тока следует отнести пониженную надежность его работы. Пониженная надежность работы генератора обусловлена возможностью выхода из строя угольного столбика из-за перегрева в процессе регулирования напряжения генератора. Наиболее близкой к заявляемой конструкции система автоматического регулирования напряжения электрогенератора переменного тока является система, у которой отсутствует отмеченный недостаток 2. Эта система автоматического регулирования напряжения электрогенератора переменного тока содержит бесконтактный генератор переменного тока, оборудованный расположенными соответственно на статоре и роторе якорной, соединенной в звезду и возбуждения обмотками генератора основной и дополнительной возбуждения и якорной многофазной обмотками возбудителя якорной, соединенной в звезду обмоткой и индуктором, который выполнен в виде постоянного магнита, подвозбудителя, а также содержит два двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители, регулятор напряжения с угольным столбиком и обмоткой электромагнита,при этом к выходным клеммам якорной обмотки генератора присоединен входом первый двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулированное сопротивление присоединена обмотка электромагнита регулятора напряжения, через угольный столбик которого подключена к выходу второго двухполупериодного трехфазного выпрямителя, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки подвозбудителя, основная обмотка возбуждения возбудителя, а также через регулировочное сопротивление подключена дополнительная обмотка возбуждения возбудителя, к многофазной якорной обмотке которого через однополупериодный многофазный выпрямитель присоединена обмотка возбуждения генератора. Электрическая мощность основной обмотки возбуждения в такой конструкции бесконтактного генератора составляет 3040 суммарной электрической мощности основной и дополнительной обмоток возбуждения возбудителя. Так как уменьшилась мощность основной обмотки возбуждения, то, следовательно, уменьшился ток на 6070 , протекающий через нее и угольный столбик регулятора напряжения, при этом резко уменьшается нагрев угольного столбика, что приводит к повышенной надежности работы угольного столбика. Система автоматического регулирования напряжения при постоянной электрической мощности дополнительной обмотки возбуждения возбудителя осуществляет стабилизацию напряжения бесконтактного генератора переменного тока регулированием электрической мощности основной обмотки возбуждения возбудителя путем изменения сопротивления угольного столбика регулятором напряжения в зависимости от отклонения напряжения на клеммах бесконтактного генератора от номинального значения. Такая система автоматического регулирования напряжения бесконтактного генератора является статической, то есть имеет ошибку в стабилизации напряжения, величина которой пропорциональна величине возмущения, действующего на генератор (электронагрузка). К недостатку этой системы регулирования напряжения электрогенератора следует отнести пониженную точность стабилизации напряжения при изменении электронагрузки генератора. Задачей предлагаемой полезной модели система регулирования напряжения электрогенератора является повышение точности стабилизации напряжения генератора системой. 86972012.10.30 Поставленная задача решается тем, что система автоматического регулирования напряжения электрогенератора, содержащая бесконтактный генератор переменного тока,оборудованный расположенными соответственно на статоре и роторе якорной, соединенной в звезду и возбуждения обмотками генератора основной и дополнительной возбуждения и якорной многофазной обмотками возбудителя якорной, соединенной в звезду обмоткой и индуктором, который выполнен в виде постоянного магнита, подвозбудителя,а также основной регулятор напряжения с обмоткой электромагнита и угольным столбиком с сжимающей пружиной два основных двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители при этом к выходным клеммам якорной обмотки генератора присоединен входом первый основной двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочное сопротивление присоединена обмотка электромагнита основного регулятора напряжения, через угольный столбик с сжимающей пружиной которого подключена к выходу второго основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки подвозбудителя, основная обмотка возбуждения возбудителя, к многофазной якорной обмотке которого через однополупериодный многофазный выпрямитель присоединена обмотка возбуждения генератора, снабжена дополнительным регулятором напряжения с обмоткой электромагнита и угольным столбиком с растягивающей пружиной, тремя трансформаторами тока и дополнительным двухполупериодным трехфазным выпрямителем, при этом первичные обмотки тока входами и выходами соответственно присоединены дополнительно к клеммам якорной обмотки генератора и ко входам трехфазного контактора, а к их вторичным обмоткам, соединенным в звезду, присоединен входом дополнительный двухполупериодный трехфазный выпрямитель, к выходу которого через регулировочный резистор присоединена обмотка электромагнита дополнительного регулятора напряжения, через угольный столбик с растягивающей пружиной которого подключена дополнительно к выходу второго основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя дополнительная обмотка возбуждения возбудителя. Сущность предлагаемой полезной модели система регулирования напряжения электрогенератора поясняется следующими графическими изображениями на фиг. 1 - электрическая схема система автоматического регулирования напряжения электрогенератора на фиг. 2 - изображена функциональная схема бесконтактного генератора переменного тока на фиг. 3 - электрическая схема основного регулятора напряжения на фиг. 4 - электрическая схема дополнительного регулятора напряжения. Система автоматического регулирования напряжения электрогенератора содержит бесконтактный генератор переменного тока, оборудованный расположенными соответственно на статоре 1 и роторе 2 якорной, соединенной в звезду и возбуждения обмотками 3, 4 генератора 5 основной и дополнительной возбуждения и якорной многофазной обмотками 6, 7, 8 возбудителя 9 якорной, соединенной в звезду обмоткой 10 и индуктором, который выполнен в виде постоянного магнита 11, подвозбудителя 12, а также основной регулятор напряжения с обмоткой 13 электромагнита и угольным столбиком 14 с сжимающей пружиной 15 два основных двухполупериодных трехфазных и один однополупериодный многофазный выпрямители 16, 17, 18. При этом к выходным клеммам якорной обмотки 3 генератора 5 присоединен входом первый основной двухполупериодный трехфазный выпрямитель 16, к выходу которого через регулировочное сопротивление 19 присоединена обмотка 13 электромагнита основного регулятора напряжения, через угольный столбик 14 с сжимающей пружиной 15 которого подключена к выходу второго основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя 17, подключенного входом к выходным клеммам якорной обмотки 10 подвозбудителя 12, основная обмотка 6 возбуж 4 86972012.10.30 дения возбудителя 9, к многофазной якорной обмотке 8 которого через однополупериодный многофазный выпрямитель 18 присоединена обмотка 4 возбуждения генератора 5. Для повышения точности стабилизации напряжения электрогенератора система автоматического регулирования напряжения дополнительно снабжена дополнительным регулятором напряжения с обмоткой электромагнита 20 и угольным столбиком 21 с растягивающей пружиной 22, тремя трансформаторами 23, 24, 25 тока с первичными и вторичными обмотками 26, 27, 28 и 29, 30, 31, а также дополнительным двухполупериодным трехфазным выпрямителями 32, при этом первичные обмотки 26, 27, 28 трансформаторов 23, 24, 25 входами и выходами соответственно присоединены дополнительно к клеммам якорной обмотки 3 генератора 5 и ко входам трехфазного контактора 33, а к их вторичным обмоткам 29, 30, 31, соединенным в звезду, присоединен входом дополнительный двухполупериодный трехфазный выпрямитель 32, к выходу которого через регулированный резистор 34 присоединена обмотка 20 электромагнита дополнительного регулятора напряжения, через угольный столбик 21 с растягивающей пружиной 22 которого подключена дополнительно к выходу второго основного двухполупериодного трехфазного выпрямителя 17 дополнительная обмотка 7 возбуждения возбудителя 9. Заявляемая система автоматического регулирования напряжения электрогенератора работает следующим образом. При вращении авиадвигателем через редуктор ротора генератора магнитный поток постоянного магнита 11 подвозбудителя 12 пересекает его якорную обмотку 10 и наводит при подключенной нагрузке напряжение, которое выпрямляется выпрямителем 17 и подается на основную обмотку 6 возбуждения через угольный столбик 14 основного регулятора напряжения и на дополнительную обмотку 7 возбуждения возбудителя 9 через угольный столбик 21 дополнительного регулятора напряжения. Ток, протекающий по обмоткам 6 и 7 возбуждения возбудителя 9, создает магнитный поток, который пересекает его фазы многофазной якорной обмотки 8 и наводит в них напряжение, которое выпрямляется многофазным однополупериодным выпрямителем 18 и прикладывается к обмотке возбуждения 4 генератора 5. Ток, протекающий по обмотке возбуждения 4 генератора 5, создает магнитный поток,который пересекает якорную трехфазную обмотку 3 генератора и наводит в ней напряжение, прикладываемое к нагрузке генератора. При номинальной нагрузке основной и дополнительный регуляторы напряжения так воздействуют на угольные столбики 14 и 21, что магнитный поток от обмотки возбуждения 4 и генератора 5 наводит в его трехфазной якорной обмотке 3 номинальное напряжение. Если при увеличении нагрузки уменьшилось напряжение на клеммах якорной обмотки 3 генератора 5, то уменьшается ток, протекающий по обмотке 13 электромагнита основного регулятора напряжения, в результате чего уменьшается сопротивление его угольного столбика 14 с сжимаемой пружиной 15, что приводит к увеличению тока через основную обмотку 6 возбуждения возбудителя 9. В это же время при увеличении нагрузки увеличивается ток, протекающий по первичным обмоткам 26, 27, 28 трансформаторов тока 23, 24, 25, что приводит к увеличению напряжения на выходных клеммах вторичных обмоток 29, 30, 31, соединенных в звезду,к которым присоединен входом дополнительный двухполупериодный трехфазный выпрямитель 32, к выходу которого через регулировочный резистор 34 подключена обмотка 20 электромагнита дополнительного регулятора напряжения. С увеличением напряжения на выходе выпрямителя 32 увеличивается ток, протекающий по обмотке 20 электромагнита,в результате чего уменьшается сопротивление угольного столбика 21 с растягиваемой пружиной 22 и увеличивается ток через дополнительную обмотку 7 возбуждения возбудителя 9. 86972012.10.30 С увеличением токов в обмотках 6 и 7 возбудителя 9 увеличивается магнитный поток обмотки 4 генератора 5, который пересекает его якорную обмотку 3 и компенсирует понижение напряжение на ее клеммах при увеличении нагрузки. Если напряжение на клеммах якорной обмотки 3 генератора 5 увеличилось из-за уменьшении нагрузки, то основной регулятор напряжения увеличивает сопротивление угольного столбика 14, в результате чего уменьшается ток через основную обмотку 6 возбуждения возбудителя 9. В это же время дополнительный регулятор напряжения из-за понижения напряжения на выходе дополнительного двухполупериодного трехфазного выпрямителя 32 увеличивает сопротивление угольного столбика 21 с растягивающей пружиной 22, что приводит к уменьшению тока через дополнительную обмотку 7 возбуждения возбудителя 9. С уменьшением токов через основную и дополнительную обмотки 6 и 7 возбуждения уменьшается магнитный поток обмотки 4 возбуждения генератора 5, что приводит к понижению напряжения на клеммах якорной обмотки 3 генератора 5. В результате, принцип работы заявляемой системы регулирования напряжения электрогенератора основан на стабилизации напряжения по его отклонению от номинального значения и по величине нагрузки электрогенератора. При комбинированном принципе работы системы автоматического регулирования напряжения генератора повышается точность стабилизации напряжения генератора. Таким образом, при эксплуатации заявляемой системы автоматического регулирования напряжения электрогенератора происходит достижение поставленной технической задачи - повышение точности стабилизации напряжения генератора системой за счет создания системы автоматического регулирования с комбинированным принципом работы(по отклонению регулируемой величине от заданного значения и по величине основного возмущающего воздействия) путем снабжения системы автоматического регулирования с принципом работы по отклонению напряжения от номинального значения дополнительным регулятором напряжения, тремя трансформаторами тока и дополнительном двухполупериодным трехфазным выпрямителем и их соответствующего включения в систему. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6