DE2917499A1 - DEVICE FOR REGULATING THE VOLTAGE OF ELECTRICAL MACHINE GENERATORS - Google Patents

Description

Chelyabinsky Politekhnichesky Institut imeni Leninskogo KomsomolaChelyabinsky Politekhnichesky Institut imeni Leninskogo Komsomola

EINRICHTUNG ZUH REGELUNG DJOi OPAWWUNLr VuU ELEKTRISCHEN MabGHI-DEVICE ZUH REGULATION DJOi OPAWWUNLr VuU ELECTRIC MabGHI-

NENGENERATORENNENGENERATORS

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Regelung und Stabilisierung der Spannung von Gleichstrom- und Wechselstromgeneratoren, insbesondere auf Einrichtungen zur Regelung der Spannung von elektrischen Maschinengeneratoren.The invention relates to control devices and stabilization of the voltage of direct current and alternating current generators, in particular on devices for regulating the voltage of electrical machine generators.

Die Erfindung kann in Stromversorgungssystemen von Flugzeugen, Hubschraubern, Kraftfahrzeugen, Traktoren und anderen tech nischen Objekten verwendet werden.The invention can be used in power systems of aircraft, helicopters, automobiles, tractors and other tech niche objects can be used.

Weitgehend bekannt sind halbleiterbestückte Spannungsregler für elektrische Gleichstrom-Maschinengeneratoren (vgl. z. 3. den sowjetischen Urheberschein Nr. 2572511 int. Klasse HO 2p 9/50), die ein zweistufiges Relaisverhalten aufweisen und ein Meßgerät zur Erfassung von Abweichungen der Generatorspannung von einer Bezugsspannung enthalten, das als nichtlineare Brücke mit einer Stabilisierungsdiode, einem Widerstand und einem Transistor aufgebaut ist. Ein Spannungsregler dieser Art enthältSemiconductor-equipped voltage regulators for electrical direct current machine-generators are widely known (cf. z. 3. the Soviet copyright certificate No. 2572511 int. class HO 2p 9/50), which have a two-stage relay behavior and a Measuring device for the detection of deviations of the generator voltage from a reference voltage included, as a non-linear bridge is constructed with a stabilizing diode, a resistor and a transistor. A voltage regulator of this type includes

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«I 111 »till» · » · »«I 111» till »·» · »

auch einen mit Transistoren bestückten Stromregler, der im I Stromkreis der Erregerwicklung des Maschinengenerators liegt, sowie Korrektur_.glieder, mit deren Hilfe die Transistoren des Stromreglers sicher gesperrt werden. Der Str^mregler ist mit dem Meßgerät elektrisch verbunden. Zum erwähnten Spannungsregler gehört auch ein zusätzlicher Begelwiderstand oder ein Differenzierglied, das aus einem Kondensator und einem Widerstand besteht und zur Beschleunigung des Umschaltvorganges im Stromregler bestimmt ist. Der zusätzliche Widerstand oder das Differenzierglied liegt zwischen dem Ausgang des Meßgeräts und dem Ausgang des Meßgeräts und dem Ausgang des Stromreglers,also a current regulator equipped with transistors, which is in the I. Circuit of the excitation winding of the machine generator is, as well as correction_.glieder, with the help of which the transistors of the The current controller can be safely blocked. The flow regulator is with electrically connected to the measuring device. To the mentioned voltage regulator also includes an additional control resistor or a differentiating element, which consists of a capacitor and a resistor and to accelerate the switching process in the current regulator is determined. The additional resistor or differentiator lies between the output of the measuring device and the output of the measuring device and the output of the current controller,

Nachteilig sind bei diesem Spannungsregler aber seine Instabilität sowie geringe .empfindlichkeit, da der Verstärkungsfaktor des Meßgeräts verhältnismäßig klein ist. Infolgedessen gelingt es nicht, eine ausreichend kleine Air^iHude sowie eine genügend große frequenz von Eigenschwingungen und die erforderliche Genauigkeit der Spannungshaltung im elektrischen System "Maschinengenerator - Elektroenergieverbraucher" zu erreichen. Dieser Mangel ist in den Einrichtungen zur Spannungsregelung beseitigt, die mit Differentialverstärkern aufgebaut werden. The disadvantage of this voltage regulator is its instability and low sensitivity because of the gain factor of the measuring device is relatively small. As a result, it is not possible to find a sufficiently small Air ^ iHude as well as a sufficiently large frequency of natural vibrations and the required Achieve accuracy of voltage maintenance in the electrical system "machine generator - electrical energy consumer". This deficiency is remedied in the devices for voltage regulation, which are constructed with differential amplifiers.

Weitgehend bekannt sind auch Einrichtungen aur Regelung der Spannung von elektrischen Maschinengeneratoren (vgl, z. B. das USA-Patent Nr. 3023354·» Klasse 322 - 25), die ein Meßgerät, einen mit dem Eingang an den Ausgang des Meßgeräts angeschlossenen Differentialverstärker, einen Steuertransistor und einen im Stromkreis der Erregerwicklung des Maschinengtnerators liegendenDevices for regulating the Voltage from electrical machine generators (see, for example, the USA patent No. 3023354 · »Class 322 - 25), which are a measuring device, a differential amplifier connected to the input at the output of the measuring device, a control transistor and an im Circuit of the excitation winding of the machine generator lying

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Stromregler enthalten, wobei der Ausgang des letzteren mit dem Kollektor des Steuertransistors elektrisch verbunden ist. Das Meßgerät ist als nichtlineare Brücke mit einer Stabilisierungsdiode und mit Widerständen aufgebaut. Der Eingang des mit Iransist or en bestückten Differentialverstärkers ist an den Ausgang | des Meßgeräts angeschlossen. Der Stromregler ist ebenfalls S mit !transistoren aufgebaut. Der Emitter des St euer trans is tors || ist an die gemeinsame Minus-Schiene der Einrichtung geschaltet, *1Current regulator included, the output of the latter with the Collector of the control transistor is electrically connected. That The measuring device is designed as a non-linear bridge with a stabilizing diode and resistors. The entrance of the with Iransist or a fitted differential amplifier is connected to the output | of the measuring device connected. The current regulator is also constructed with transistors. The emitter of the control transistor || is connected to the common minus rail of the facility, * 1

der ί'the ί '

bezügliche ein Steuersignal von diesem Transistor erzeugt wird, ;;Jrelated a control signal is generated by this transistor ;; J

während die Basis des Steuertransistors an einem Ausgang des ö Differentialverstärkers liegt.while the base of the control transistor at an output of the ö Differential amplifier lies.

Bei dieser Einrichtung kann der Steuertransistor nicht effek-i tiv genug gesperrt werden, da das Steuersignal für diesen Tran-In this device, the control transistor can not be effec-i blocked enough because the control signal for this trans-

sistor nur an einem Ausgang des Differentialverstärkers in Be- % zug auf die gemeinsame Schiene der Einrichtung erzeugt wird, In-| folgertessen liefert der Differentialversfcärker unabhängig von der Polarität des eingangsseitigen Ansteuersignals bei allen Betriebsarten nur ein unipolares, nämlich positives Signal, das eine langsame und unvollständige Sperrung des Steuertransistors bedingt. Außerdem ist der Verstärkungsfaktor des Differentialverstärkers, der das Verhältnis des Signals an einem Ausgang zum Eingangssignal darstellt, kleiner als der Verstärkungsfaktor, der durch das Verhältnis der Signale an zwei Ausgängen zu demselben Eingangssignal ausgedrückt wird. Der Differentialverstärker arbeitet in diesem Falle unsymmetrisch, wobei ein Transistor des Verstärkers stärker als der andere be-sistor only at an output of the differential amplifier in sawn% train on the common rail of the device is generated, In | In conclusion, regardless of the polarity of the input-side control signal, the differential amplifier only supplies a unipolar, namely positive signal in all operating modes, which causes a slow and incomplete blocking of the control transistor. In addition, the gain of the differential amplifier, which is the ratio of the signal at one output to the input signal, is smaller than the gain, which is expressed by the ratio of the signals at two outputs to the same input signal. In this case, the differential amplifier works asymmetrically, whereby one transistor of the amplifier is stronger than the other.

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lastet wird. Die erwähnten Nachteile verursachen eine niedrige Empfindlichkeit der ganzen Einrichtung sowie eine langsame und unvollständige Sperrung des Stromreglers, wobei sich schlechtere energetische Parameter der Einrichtung ergeben, die zu den wichtigsten Qualitätsmerkmalen solcher als Schalter betriebenen Einrichtungen gehören. Außerdem beeinträchtigen die aufgeführten Nachteile auch die Zuverlässigkeit und die Stabilität der Einrichtung zur Spannungsregelung.is burdened. The disadvantages mentioned cause a low one Sensitivity of the whole device as well as a slow and incomplete blocking of the current regulator, whereby Inferior energetic parameters of the facility result, which are among the most important quality features of those operated as switches Facilities include. In addition, the disadvantages listed also affect the reliability and stability the device for voltage regulation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Regelung dar Spannung von elektrischen Maschinengeneratoren zu entwickeln, deren schaltungstechnische Lösung eine größere irequenz und eine kleinere Amplitude der fiegelschwingungen der zu regelnden Spannung im elektrischen System "Stromquelle - Verbraucher" ergibt, eine genauere Konstanthaltung der Spannung im Laständerungsbereich ermöglicht und eine bessere Zuverlässigkeit sowie eine längere Lebensdauer des Stromversorgungssysteme und bessere energetische Parameter gewährleistet«The invention is based on the object of providing a device for regulating the voltage of electrical machine generators to develop the circuitry solution of which a larger one irequency and a smaller amplitude of the flare vibrations of the Voltage to be regulated in the electrical system "power source - consumer" results, enables a more precise constant holding of the voltage in the load change area and better reliability as well as a longer service life of the power supply system and better energetic parameters guaranteed «

Dies wird dadurch erreicht, daß in der F'nrichtung zur Regelung der Spannung von elektrischen Maschinengeneratoren, die ein Meßgerät zur Erfassung von Abweichungen der Maschinengeneratorspannung von einer Bezugsspannung, einen an den Ausgang des Meßgeräts angeschlossenen Differentialverstärker und einen Steuer· transistor enthält, dessen Basis und Emitter mit dem Differentialverstärker elektrisch verbunden sind, sowie einen im Stromkreis der Erregerwicklung des Maschinengenarators liegenden Stromregler aufweist, der mit den Kollektor des SteuertransistorsThis is achieved in that in the F'nrichtung for regulation the voltage of electrical machine generators, which are a measuring device for detecting deviations in the machine generator voltage from a reference voltage, one to the output of the Differential amplifier connected to the measuring device and a control transistor whose base and emitter are electrically connected to the differential amplifier, and one in the circuit the excitation winding of the machine generator lying current regulator, which is connected to the collector of the control transistor

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elektrisch verbunden ist, - die Basis und der Emitter des Steuer· transistors erfindungsgemäß an die Ausgänge des Differentialverstärkers geschaltet sind_s von denen ein bipolares Signal abgegeben wird.is electrically connected, - the base and the emitter of the control transistor is · according to the invention connected to the outputs of the differential amplifier _s of which a bipolar signal is emitted.

Die Benutzung der vorgeschlagenen Jaiinriaatung zur Spannungsregelung gestattet es, dia Amplitude der Regelschwingungen der Spannung in einem elektrischen System kleiner zu halten sowie die irequenz dieser Schwingungen zu steigern und somit die Genauigkeit der Konstanthaltung der vom Maschinengenerator erzeugten Spannung zu erhphen. Außerdem werden eine höhere Zuverlässigkeit und eine längere Lebensdauer der Einrichtung zur Spannungsregelung erreicht sowie ihre energetische Parameter verbessert« The use of the proposed Jaiinriaatung for voltage regulation allows the amplitude of the control oscillations of the voltage in an electrical system to be kept smaller as well to increase the frequency of these vibrations and thus the accuracy to keep the voltage generated by the machine generator constant. It also has higher reliability and longer life of the voltage regulation device achieved and their energetic parameters improved «

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die ein elektrisches Erinzipschaltbild der Einrichtung zur Regelung der Spannung von elektrischen Maschinengeneratoren darstellt.The invention is described below using a specific exemplary embodiment explained in more detail with reference to the accompanying drawing, which is an electrical schematic diagram represents the device for regulating the voltage of electrical machine generators.

Die· zur Regelung der Spannung von elektrischen Maschinenge— neratoren vorgeschlagene Einrichtung 1 enthält ein Meßgerät 2, das zur Erfassung von Abweichunger der Genera tor spannung von einer Bezugsspannung bestimmt ist, einen Differentialverstärker 3, der mit dem Ausgang des Meßgeräts 2 und einem npn-Steuertraa-The · for regulating the voltage of electrical machine gears The proposed device 1 contains a measuring device 2, which is used to detect deviations in the generator voltage from a reference voltage is determined, a differential amplifier 3, which is connected to the output of measuring device 2 and an npn control

/regler/ regulator

sistor 4 elektrisch verbunden ist, sowie einen Strom j 5, dessen Eingang an den Kollektor des Transistors 4 angeschlossen ist« Das Meßgerät 2 besteht aus zwei Brückenzweigen, von denensistor 4 is electrically connected, and a current j 5, whose Input is connected to the collector of transistor 4 «The measuring device 2 consists of two bridge branches, one of which

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ein nichtlinearor Zweig einen Transistor 6, einen im Kollektorstromkreis des Transistors 6 liegenden Widerstand 7 und in Reihe geschaltete Widerstände 8 und 9,-enthält, deren gemeinsamer Verbindung spunkt über eine Stabilisierungsdiode 10 an die Basis des Transistors 6 geschaltet ist. Zu diesem Zweig des Meßgeräts 2 gehört auch ein Widerstand 11, der zwischen der Basis und dem Eknitter des Transistors 6 liegt. Der andere lineare Zweig des Meßgeräts 2 stellt einen Spannungsteiler dar, der aus in Reihe geschalteten Widerständen 12 und 13 besteht. Die beiden Brückenzweige des Meßgeräts 2 sind zwischen der Plus-Speiseschiene 14 und der Minus-Speiseschiene 15 des Maschiaengenerators 16 geschaltet. Der Differentialverstärker 3 besteht aus Transistoren 17 und 18, deren üaitter zusammengeschaltet und über einen Widerstand 19 mit der Schiene 14 elektrisch verbunden sind, während die Kollektoren dieser 'Transistoren 17 und 18 über Widerstände 20 bzw, 21 in elektrischer Verbindung mit der Schiene 15 stehen. Die Basis des Transistors 17 liegt am Kollektor des Transistors 6, und die Basis des Transistors 18 ist mit den zusammengeschalte— ten Anschlüssen der zum Meßgerät 2 gehörenden Widerstände 12 und 13 verbunden. Diese Anschlußart der Basis und des Jänitters beim Steuertransistor 4 gibt die Möglichkeit, für die Ansteuerung diesen Transistors 4 das bipolare und höher verstärkte Ausgangssignal des Differentialverstärkers 3 zu benutzen und seine Transistoren 17 und 18 gleichmäßiger zu belasten. An den Kollektor des Steuertransistors 4 ist der Eingang des Stromreglers 5 angeschlossen. Der Stromregler 5 besteht aus einem Transistor 23, ina non-linear branch a transistor 6, one in the collector circuit of the transistor 6 lying resistor 7 and series-connected resistors 8 and 9, -contains, their common connection points to the base via a stabilizing diode 10 of the transistor 6 is switched. This branch of the measuring device 2 also includes a resistor 11, which is between the base and the Eknitter of the transistor 6 is located. The other linear branch of the measuring device 2 represents a voltage divider which is connected in series switched resistors 12 and 13 consists. The two bridge branches of the measuring device 2 are between the plus supply rail 14 and the minus supply rail 15 of the machine generator 16 switched. The differential amplifier 3 consists of transistors 17 and 18, whose üaitter are connected together and via a resistor 19 are electrically connected to the rail 14, while the collectors of these 'transistors 17 and 18 via resistors 20 or 21 are in electrical connection with the rail 15. the The base of the transistor 17 is connected to the collector of the transistor 6, and the base of the transistor 18 is connected to the interconnected- th terminals of the resistors 12 and 13 belonging to the measuring device 2. This type of connection of the base and the Jänitter at Control transistor 4 gives the possibility of controlling this transistor 4 with the bipolar and more highly amplified output signal of the differential amplifier 3 and its transistors 17 and 18 load more evenly. The input of the current regulator 5 is connected to the collector of the control transistor 4. The current regulator 5 consists of a transistor 23, in

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dessen Basiskreis ein forcierendes Glied liegt, das durch einen Kondensator 24 und einen dazu parallel geschalteten Widerstand 25 gebildet ist. Der Basis-Emitter-Übergang des Transistors 23 ist durch eine Diode 26 überbrückt, die einen sicheren Betrieb dieses Transistors 23 gewährleistet. Zwischen dem Kollektor des Transistors 4 und der Schiene 14 liegt ein Widerstand 27 des Stromreglers 5· Zwischen der Schiene 14 und dem Etaitter des Transistors 23 ist eine Diode 28 geschaltet. Zwischen dem Kollektor-Emitter-Übergang des Transistors 23 und der Schiene 15 ist die Erregerwicklung 30 des Maschinengenerators 16 mit parallelgeschalteter Diode 31 eingereiht. Der aus der Diode 28, dem Widerstand 29 und der Erregerwicklung 30 gebildete Reihenstromkreis gewährleistet eine sichere Selbsterreguug des Ma^chinengenerators 16 bei seiner Inbetriebsetzung sowie eine sichere | Sperrung des Transistors 23 im abgeschalteten Zustand«whose base circle is a forcing member, which is through a capacitor 24 and a resistor connected in parallel 25 is formed. The base-emitter junction of transistor 23 is bridged by a diode 26, which ensures safe operation of this transistor 23. Between the collector of the Transistor 4 and the rail 14 is a resistor 27 of the Current regulator 5 · Between the rail 14 and the Etaitter des A diode 28 is connected to the transistor 23. Between the collector-emitter junction of transistor 23 and rail 15 is the excitation winding 30 of the machine generator 16 with a parallel-connected Diode 31 lined up. The series circuit formed from the diode 28, the resistor 29 and the field winding 30 ensures a safe self-regulation of the machine generator 16 during its commissioning as well as a safe | Blocking of transistor 23 when switched off «

Anstelle des Transistors 23 kann man zur Leistungsverstär- | kung einen Komplementärtransistor benutzen. fInstead of the transistor 23, one can use the power amplifier | use a complementary transistor. f

Die erwähnte Shuntdiode 26 stabilisiert die Basisspannung jThe aforementioned shunt diode 26 stabilizes the base voltage j

des gesperrten Transistors 23 und gewährleistet seinen sicheren |of the blocked transistor 23 and ensures its safe |

Betrieb. Der Steuertransistor 4 arbeitet als Schalter und wan- |Operation. The control transistor 4 works as a switch and wan- |

delt das bipolare Ausgangssignal des Differentialverstärkers Idelts the bipolar output signal of the differential amplifier I.

3 in ein Steuersignal für den Stromregler S um. U 3 into a control signal for the current regulator S to. U

Die Speisescbifinen 14 und 15 der Einrichtung 1 sind an die |The Speisescbifinen 14 and 15 of the device 1 are to the |

Ausgangsklemmen des Maschinengenerators 16 angeschlossen, bei jjr dem der Ankerstromkreis im ütsatzschaltbild aus einerOutput terminals of the machine generator 16 connected, at jjr which the armature circuit in the supplementary circuit diagram from a

33 mit gleichbleibender EMK-Richtung und einem Innenwiderstand |33 with constant EMF direction and an internal resistance |

% 32 besteht. Zum Maschinengenerator 16 gehört auch die Srreger- % 32 exists. The machine generator 16 also includes the exciter

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wicklung 30» winding 30 »

Diese zur Regelung der Spannung von elektrischen Maschinengeneratoren "bestimmte Einrichtung 1 funktioniert wie folgt. Die Rest-iÄiK JS des Generators 16 von etwa 0,3 bis 18 V reicht zur selbsterregung des Generators 16 aus, wenn sein in der Zeichnung nicht gezeigter Anker mit einer bestimmten Geschwindigkeit gedreht wird. Hierbei fließt der anfängliche Erregerstrom von der Erregerwicklung 30 über die Diode 28 und den Widerstand 29. Der nichtlineare Brückenzweig des Meßgeräts 2 ist so bemessen, daß die Stabilisierungsdiode 10 nicht leitend ist, wenn die Spannung des Generators 16 kleiner als ein bestimm ter Wert U^ ist, bei dem der Stromkreis der Erregerwicklung 30 unterbrochen wird. Der Transistor 6 ist gesperrt, wobei sein Kollektorpotantial gleich dem Potential an der Schiene 15 ist Zur gleichen Zeit ist die Spannung an dem zuPlinearen Zweig des Meßgeräts 2 gehörenden Widerstand I3 der Spannung des Generators 16 proportional und steigt während des Vorgangs der Generatorerregung an. Die negative Differenz der an den Widerständen 7 und 13 erscheinenden Spannungen wird von dem Differential-Verstärker 3 verstärkt und invertiert. Somit entsteht zwischen Basis und Emitter des Steuertransistors 4 eine positive SpannungThese are used to regulate the voltage of electrical machine generators "Certain device 1 operates as follows. The residual IÄiK JS of generator 16 is from about 0.3 to 18 volts is sufficient for the generator 16 to self-excite when its in The armature, not shown in the drawing, is rotated at a certain speed. The initial excitation current flows here from the excitation winding 30 via the diode 28 and the resistor 29. The non-linear bridge branch of the measuring device 2 is dimensioned so that the stabilizing diode 10 is not conductive when the voltage of the generator 16 is less than a certain the value U ^ is at which the circuit of the excitation winding 30 is interrupted. The transistor 6 is blocked, its collector potential being equal to the potential on the rail 15 At the same time, the voltage on the resistance I3 belonging to the linear branch of the measuring device 2 is the voltage of the generator 16 proportionally and increases during the process of generator excitation at. The negative difference between the voltages appearing at the resistors 7 and 13 is taken from the differential amplifier 3 amplified and inverted. A positive voltage is thus created between the base and emitter of the control transistor 4

die diesen Transistor 4 in den aktiven Bereich steuert. Durch die Widerstände 21 und 27 fließt nun Strom, der am Widerstand 27 eine Spannung erzeugt, die den Transistor 23 des Stromreglers 5 in den aktiven Bereich überführt. Der dem Widerstand 29 parallel liegende Ausgangswiderstand des Transistors 23 wird hierbeiwhich controls this transistor 4 in the active area. By the resistors 21 and 27 now flows current, which generates a voltage across the resistor 27, which the transistor 23 of the current regulator 5 transferred to the active area. The output resistance of the transistor 23 lying parallel to the resistor 29 becomes here

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2 9 1 7 A 9 32 9 1 7 A 9 3

kleiner. In der Erregerwicklung 30 fließt ein stärkerer Strom, wobei auch die £MK S_Q des Maschinen^enerators 16 sowie die Spannung zwischen den Schienen 14 uud 15 größer werden. Während des kontinuierlich verlaufenden Erregungsvorgan^s steigt die Spannung weiter an, uleichzeitig nimmt die Differenz der an den Widerständen 7 und 13 anliegenden Spannungen zu und wächst das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 3 an. Bei einer bestimmten vJröße dieses am Ausgang des Differentialverstärkers 3 erscheinenden Signals tricc im Transistor 4· der Sättigungszustand ein. Unter ü/inwirkun^ des am Widerstund 27 größer gewordenen Sigoals wird der Transistor 23 ebenfalls in den Sättigungszustand gebracht, wobei sein Ausgangswiderstand praktisch gleich Null wird. Der <7iders tandswert der Diode 28 in ihrer Durchlaßrichtung ist klein, deswegen liegt praktisch die ganze Spannung des Maschinengenerators 16 an der Järregerwicklung 30· Dadurch wird der Maschinengenerator 16 selbsterregt, wobei die Anstiegsgescbwindigkeit seiner Spannung nur durch seine Parameter und seine Rotationsgeschwindiiikeit bestimmt wird.smaller. A stronger current flows in the excitation winding 30, with the MK S _{Q of} the machine generator 16 and the voltage between the rails 14 and 15 also increasing. During the continuously running excitation process, the voltage continues to rise, at the same time the difference between the voltages applied to the resistors 7 and 13 increases and the output signal of the differential amplifier 3 increases. At a certain value of this signal appearing at the output of the differential amplifier 3, the saturation state in the transistor 4. Under the influence of the Sigoal, which has become larger at the resistor 27, the transistor 23 is also brought into the saturation state, its output resistance becoming practically zero. The resistance value of the diode 28 in its forward direction is small, which is why practically the entire voltage of the machine generator 16 is applied to the excitation winding 30. As a result, the machine generator 16 is self-excited, the rate of increase in its voltage being determined only by its parameters and its speed of rotation.

Der Widerstand 22 begrenzt den Basiastror les Steuertransistors 4 und gewuhrle. stet somit seinen sicheren Schalfbetrieb» Da die Transistoren 17 und 18 gleichmäßiger belastet werden, arbeitet der Difierentialverst&rker 3 symmetrisch.The resistor 22 limits the Basiastror les control transistor 4 and choose. thus steady its safe sleep operation » Since the transistors 17 and 18 are loaded more evenly, the differential amplifier 3 operates symmetrically.

flenn die Spannung des Maschinengenerators 16 dann den Wert U,. erreicht, wird die Stabilisieruntjsdiode 10 des Meßgeräts 2 leitend, wobei an die Basis des Transistors 6 überIf the voltage of the machine generator 16 then has the value U ,. reached, the Stabilisieruntjsdiode 10 of the measuring device 2 conductive, being connected to the base of transistor 6 via

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den Widerstand 11 eine Spannung angelegt wird, die den Transistor 6 schlagartig in den Sättigungsbereich überführt. Hierbei springt die Spannung am Widerstand 7 vom Nullwert auf den Spannungswert U an der Schiene If*- um.the resistor 11 a voltage is applied, which the transistor 6 suddenly transferred into the saturation range. The voltage at the resistor 7 jumps from the zero value to the voltage value U on the rail If * - um.

Diese Spannung 1L· ist größer als die am Widerstand 13 des linearen Meß;ferätzweiges entstehende Spannung. Infolgedessen wird die negative Spannungsdifferenz an den Yfiderständen 7 und 1J positiv. Dieses an den Widerständen 7 und 13 entstehende positive Differenzsignal wird vom Differentialverstärker 3 verstärkt und invertiert, wobei sich ein negatives Steuersignal für den i'ransistor 4 ergibt. Durch das zwischen Basis und üinitter 'wirksame negative Signal wird der St euer tr ans is tor 4 gesperrt, und infolgedessen bricht der Spannungsabsolutwert am Widerstand 27 bis auf iJull zusammen. Nun erfolgt die sprunghafte Sperrung des Iransistors 23, wobei der durch die .Erregerwicklung 30 fließende Strom unter Einwirkung der Selbstinduktions-EMK vom Stromkreis der Diode 31 übernommen wird und von diesem Zeitpunkt an abzunehmen beginnt. Die an der Diode 28 liegende Spannung hält den 'itansistor 23 sicher im gesperrten Zustand und trägt zur Verminderung der Verluste in diesem 'i'ransistor bei. Also wird die effektive Sperrung des Transistors 23 erreicht.This voltage 1L · is greater than that across resistor 13 of the linear measurement; additional voltage generated. Consequently becomes the negative voltage difference across the Yf resistors 7 and 1Y positive. This resulting at the resistors 7 and 13 positive The differential signal is amplified and inverted by the differential amplifier 3, with a negative control signal for the transistor 4 results. Because of that between the base and the unit 'effective negative signal, the control door is blocked 4, and as a result the voltage absolute value breaks at the resistor 27 together except for iJull. Now the sudden blocking takes place of the transistor 23, the flowing through the .Erregerwicklung 30 Current under the action of self-induction emf from the circuit the diode 31 is taken over and begins to decrease from this point in time. The voltage applied to the diode 28 holds the 'itansistor 23 safe in the locked state and contributes to Reducing the losses in this 'i' transistor. So will the effective blocking of the transistor 23 is achieved.

Die Verringerung des durch die Erregerwicklung 30 fließenden Stromes führt zum Abfall der Spannung des Maschinengenerators bis zu einem Wert U , bei dem der Stromkreis der Erregerwicklung 30 geschlossen wird. Während dieses Spannungsabfalls bleibt derThe reduction in the current flowing through the field winding 30 leads to a drop in the voltage of the machine generator up to a value U at which the circuit of the excitation winding 30 is closed. During this voltage drop, the remains

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Stromregler 5 gesperrt.Current regulator 5 blocked.

Sobald die Spannung des Maschinengenerators 16 den Wert U_ erreicht, wird die Stabilisierungsdiode 10 nichtleitend, wobei die Basis-Unitter-Spannung des Transistors 6 bis auf Null herauf gedrückt wird. Der Transistor 6 wire» gesperrt, was zur Änderung der Polarität und der Größe der sich zwischen den Widerständen 7 und 13 ergebenden Spannungsdifferenz führt, die nun negativ wird und dann am Ausgang des Differentialverstärkers 3 in eine positive Spannungsgröße umgewandelt wird. Der Steuertransistor £ geh in den Sättigungszustand über, wobei die Spannung am Widerstand 27 einen Wert annimmt, bei dem der Transistor 23 ebenfalls in den Satt igung s zustand umgeschaltet wird. Die Erregerwicklung 30 wird an die Schiene 14 und somit an die Generatorspannung U₂ geschaltet« As soon as the voltage of the machine generator 16 reaches the value U_, the stabilizing diode 10 becomes non-conductive, the base-unitter voltage of the transistor 6 being pushed up to zero. The transistor 6 wire »blocked, which leads to a change in polarity and the size of the voltage difference resulting between the resistors 7 and 13, which now becomes negative and is then converted into a positive voltage variable at the output of the differential amplifier 3. The control transistor £ go into the saturation state, the voltage at the resistor 27 assumes a value at which the transistor 23 is also switched into the saturation state. The excitation winding 30 is connected to the rail 14 and thus to the generator voltage U ₂ «

Weiterhin, wiederholen sich im System die beschriebenen Vorgänge: Erregung des Maschinengenerators 16, Spannungsanstieg bis zum Wert U^ und der entsprechende Betrieb der Einrichtung 1. Somit erfolgt in der Einrichtung die periodische Durchschaltung des Transistors 23, und im System stellt sich der andauernde , Schwingungsvorgang ein, bei dem die im System erzeugte Spannung in bezug auf eine von der Stabilisierungsdiode 10 des Meßgeräts 2 vorgegebene Bezugsspannung periodisch zu- und abnimmt« Dieser Schwingungsvorgang läuft stabil ab«Furthermore, the processes described are repeated in the system: Excitation of the machine generator 16, voltage rise up to the value U ^ and the corresponding operation of the device 1. Thus, the periodic switching of the transistor 23 takes place in the device, and the continuous oscillation process occurs in the system a, wherein the supply the voltage generated in the system with respect to a predetermined stabilization of the diode 10 of the measuring device 2 reference voltage and decreases periodically "This oscillation process is stable from"

Die Amplitude dieser Eigenschwingungν. die durch die Spannungsdifferenz UL- U₂ gegeben ist, wird durch die Empfindlichkeit der Einrichtung 1 bestimmt und hängt in großem Maße vom Verstärkungsfaktor des Differentialverstärkers 3 ab« Die effek-The amplitude of this natural oscillation ν. which is given by the voltage difference UL- U ₂ , is determined by the sensitivity of the device 1 and depends to a large extent on the gain factor of the differential amplifier 3.

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tive Sperrung des Transistors 4- mit dem verstärkten Signal ver- £ bessert die energetischen Kennwerte der Einrichtung 1 infolge . kleinerer Leistungsverluste im Transistor 4- sowie im Stromregler 5 und verkürzt den Sperrvorgang bei den Transistoren 4- und 23· iyl Wenn infolge tfon Kommutierungsvorgängen im elektrischen Systemtive blocking of the transistor 4- with the amplified signal £ improves the energetic parameters of facility 1 as a result. smaller power losses in the transistor 4 and in the current regulator 5 and shortens the blocking process in transistors 4- and 23 · iyl If as a result of commutation processes in the electrical system

oder infolge von Änderungen der Anker-Drehgeschwindigkeit im S Maschinengenerator 16 Abweichungen der Spannung dieses Generators 16 von dem Bezugsspannungswert an der Stabilisierungsdiode ff 10 auftreten, funktioniert die Einrichtung 1 in beschriebener Weise und schaltet den lransistor 23 des Stromreglers 5 in den Zustand um, bei dem die Abweichung der Generatorspannung herabgesetzt wird« Darauf geht die Einrichtung 1 zu einer neuen Betriebsart über, bei der in der Erregerwicklung 30 ein neuer Stro wert eingestellt wird·or as a result of changes in the armature rotational speed in the S machine generator 16, deviations of the voltage of this generator 16 from the reference voltage value at the stabilization diode ff 10 occur, the device 1 functions in the manner described and switches the transistor 23 of the current regulator 5 into the State in which the deviation of the generator voltage is reduced. The device 1 then goes over to a new operating mode, in which a new current in the excitation winding 30 value is set

Auf diese Weise bewirkt die Einrichtung 1 durch periodische Kommutierung des Stromkreises der Erregerwicklung 30 die Stromregelung in dieser Wicklung und somit die Regelung der Generatorspannung in bezug auf eine vorgegebene Sollspannung bei verschiedenen Betriebszuständen.In this way, the device 1 effects the current regulation in this winding and thus the regulation of the generator voltage in relation to a predetermined nominal voltage in different operating states by periodic commutation of the circuit of the excitation winding 30.

Bei der Benutzung der vorgeschlagenen Einrichtung ergibt sich bei verschiedenen Betriebszustand en des Maschinengenerators 16 eine Eigenschwingungsamplitude von einigen Zehnteln Volt und eine Schwingungsfrequenz von einigen Kilohertz· Die Genauigkeit der Spannungsstabilisierung liegt in den Grenzen von 1 bis 2%· Die Umschaltzeit des im Stromregler 5 benutzten Transistors 23 beträgt 1...5 JiB, Außerdem werden eine höhere Zuverlässigkeit und ein besserer Wirkungsgrad der Einrichtung 1 erreicht·Using the proposed device results in a natural oscillation amplitude of a few tenths of a volt and an oscillation frequency of a few kilohertz in different operating states of the machine generator 16.The accuracy of the voltage stabilization is within the limits of 1 to 2% The switching time of the transistor used in the current regulator 5 23 is 1 ... 5 JiB, In addition, a higher reliability and a better efficiency of the device 1 are achieved

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Claims (1)

iiIHRIGHDUHür ZUR REGELUNG DMi SPaNNU]** VOH ELKKTHISGHEN MkSGHI-NENCiEWKRATOREN iiIHRIGHDUHUR FOR REGULATION DMi SPaNNU] ** VOH ELKKTHISGHEN MkSGHI-NENCiEWKRATOREN PATENTANSERUGHPATENTANSERUGH Einrichtung zur Regelung der Spannung von elektrischen
Maschinengeneratoren, die ein Meßgerät zur Erfassung von Abweichungen der Maschinengeneratorspannung von einer Bezugsspannung, einen an den Ausgang des Meßgeräts angeschlossenen Differentialverstärker t einen Steuertransistor, dessen Basis
und Emitter mit dem Differentialverstärker elektrisch verbunden sind, sowie einen im Stromkreis der Erregerwicklung des
Maschinengenerators liegenden Stromregler enthält, der an den Kollektor des Steuertransistors elektrisch angeschlossen ist, dadurch gekennzei eh net, daß die BasisDevice for regulating the voltage of electrical
Machine generators, which have a measuring device for detecting deviations of the machine generator voltage from a reference voltage, a differential amplifier connected to the output of the measuring device t a control transistor, its base
and emitters are electrically connected to the differential amplifier, as well as one in the circuit of the excitation winding of the
Machine generator lying contains current regulator, which is electrically connected to the collector of the control transistor, thereby gekennzei eh net that the base und der Emitter des Steuertransistors"an die Ausgänge des Differentialverstärkersvgeschaltet sind, von denen ein bipolares Signal abgegeben wird.and the emitter of the control transistor "is connected to the outputs of the differential amplifier from which a bipolar signal is emitted. 030046/0102030046/0102