Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании источников питания для наземных и воздушных транспортных средств.

Известен способ получения постоянного напряжения, заключающийся в том, что на фазных выводах обмотки генератора переменного тока, мощность которого соизмерима с мощностью нагрузки, формируют переменное напряжение, которое подают на входные выводы переменного тока однополупериодного выпрямителя, с выходных выводов постоянного тока которого снимают постоянное напряжение для питания нагрузки [1]. Недостатком известного технического решения является низкий коэффициент мощности преобразователя и, как следствие, плохое использование генератора переменного тока.

Наиболее близким к данному способу решением является способ получения постоянного напряжения, заключающийся в том, что на фазных выводах обмотки нерегулируемого генератора переменного тока формируют m-фазное переменное напряжение нестабильной частоты, которое подают на входные выводы переменного тока выпрямителя, состоящего из соединенных по мостовой схеме двух групп вентилей, постоянное напряжение с объединенных анодов и катодов которых соответственно подают на выходные выводы устройства, служащие для присоединения к цепи нагрузки [2]. Применение мостового выпрямителя, работающего по двухполупериодной схеме выпрямления совместно с нерегулируемым генератором переменной частоты при высокой степени использования по мощности последнего накладывает ограничения по токовым перегрузкам при коротком замыкании. Недостатком известного способа [2] является низкая надежность работы при коротком замыкании в нагрузке. Техническим результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является повышение надежности при коротком замыкании в нагрузке при сохранении оптимальных массогабаритных показателей всей системы в целом.

Технический результат достигается тем, что в способе получения постоянного напряжения, заключающемся в том, что на фазных выводах обмотки нерегулируемого генератора переменного тока формируют m-фазное переменное напряжение нестабильной частоты, которое подают на входные выводы переменного тока выпрямителя, состоящего из соединенных по мостовой схеме двух групп вентилей, постоянное напряжение с объединенных анодов и катодов которых соответственно подают на выходные выводы, служащие для присоединения к цепи нагрузки [2], согласно изобретению при коротком замыкании в нагрузке формируют сигнал на переключение работы выпрямителя с двухполупериодного режима выпрямления на однополупериодный, для чего прерывают подачу постоянного напряжения с объединенных анодов или катодов одной из групп вентилей выпрямителя на соответствующий выходной вывод, одновременно подавая на него напряжение с нулевого вывода обмотки генератора переменного тока.

Переход выпрямителя на однополупериодный режим выпрямления при коротком замыкании в нагрузке позволяет увеличить допустимую величину тока в нагрузке при сохранении высокой степени использования генератора по мощности, присущей его совместной работе с выпрямителем с двухполупериодным режимом выпрямления, т.е. сохранении оптимальных массогабаритных показателей генератора. Увеличение допустимой величины тока короткого замыкания при однополупериодном выпрямлении выходного напряжения происходит за счет уменьшения эквивалентного сопротивления генератора (за счет уменьшения эффективной реакции якоря) и составляет по сравнению с двухполупериодным выпрямлением 1,7-2,1 раза.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего данный способ.

Нерегулируемый генератор переменного тока, мощность которого соизмерима с мощностью нагрузки, приводимый во вращение валом двигателя с переменным числом оборотов, имеет обмотку 1, m-фазные выводы которой подключены к входным выводам переменного тока выпрямителя 2, состоящего из двух групп вентилей (тиристоров или диодов), объединенные аноды и катоды образуют выходные выводы выпрямителя 1, с которых постоянное напряжение поступает на выходные выводы. Выходные выводы устройства служат для подсоединения к цепи нагрузки, с включенным в нее датчиком тока 3. Параллельно цепи нагрузки подсоединен датчик напряжения 4. Выходы датчика тока 3 и датчика напряжения соединены с соответствующими входами узла управления 5, представляющего собой элемент совпадения с усилителем мощности. Выход узла управления 5 подсоединен к управляющему входу двухконтактного переключателя 6, размыкающий контакт 7 которого включен в цепь соединения одного из выходных выводов выпрямителя с соответствующим выходным выводом устройства, соединенным в свою очередь через замыкающий контакт 8 с нулевым выводом обмотки 1 генератора. Узел управления выполнен обеспечивающим размыкание контакта 7 и замыкание контакта 8 при коротком замыкании в нагрузке, т.е. перевод выпрямителя 2 с двухполупериодного режима работы на однополупериодный.

Схема работает следующим образом.

Генератор переменного тока, приводимый во вращение валом двигателя с переменным числом оборотов, формирует на фазных выводах обмотки 1 m-фазное напряжение переменного тока нестабильной частоты, которое подают на входные выводы выпрямителя 2, выполненного по мостовой схеме на диодах либо тиристорах. В нормальном режиме работы нагрузка питается через замкнутый контакт 7 постоянным напряжением, поступающим с выходных выводов выпрямителя 2, работающего по двухполупериодной схеме выпрямления, при этом достигается наилучшее использование генератора по мощности. При возникновении короткого замыкания на выходе выпрямителя 2 (нагрузке) сигналы с датчиков тока 3 и напряжения 4 поступают на вход схемы совпадения узла управления 5, который формирует сигнал на размыкание контакта 7 и замыкание контакта 8. Одна из вентильных групп выпрямителя 2 выключается из работы, а соответствующий выходной вывод устройства подключается к нулевому выводу обмотки генератора, т.е. схема выпрямителя переходит в однополупериодный режим работы. При этом принципиального значения не имеет, какая именно группа вентилей исключена из работы (со стороны "минуса" нагрузки или "плюса").

Данной системе генерирования постоянного тока присущи все достоинства применения нерегулируемого генератора переменного тока с выпрямителем, работающим по двухполупериодной схеме выпрямления и по однополупериодной схеме выпрямления (максимальное использование генератора по мощности и увеличение допустимых токов перегрузки при коротком замыкании в нагрузке).

Данный способ получения постоянного напряжения может быть использован при проектировании источников питания для широкого класса потребителей.

Источники информации

1. Тиристоры /Под ред. В.А.Лабунцова и др. М.: Энергия, 1971 г., с.216.

2. Журнал Конверсия в машиностроении. ISSN 0869-6772, 2002 г., №4, с.60-61.