РЕГУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для стабилизации действующего значения выходного напряжения переменного тока электромашинных или статических преобразователей энергии, широко применяемых в качестве вторичных источников питания электрооборудования судов и самолетов.
Аналогом полезной модели того же назначения к заявленной по совокупности признаков является техническое решение, приведенное в книге Голубева П.В Проектирование статических преобразователей. М., «Энергия», 1966, с. 190, рис. 4-8, В; 4-8, г.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство по авторскому свидетельству №904186, кл. H02P 9/30, принятое за прототип.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, следует отнести сложность корректирующего устройства, образованного последовательно соединенными резисторно-емкостными фильтрами низких и высоких частот, что снижает надежность.
Сущность заявленной полезной модели заключается в исключении сложной корректирующей цепи, образованной последовательно включенными RC-фильтрами, и обеспечении коррекции за счет дополнительного введения конденсатора в схему функционального квадратичного преобразователя (ФКП), в результате чего ФКП придаются свойства ПИ-регулятора, т.е. корректирующего устройства.
Технический результат - упрощение корректирующего устройства, а, следовательно, и всего регулятора переменного напряжения в целом и повышение его надежности.
Указанный технический результат при реализации заявленной полезной модели достигается тем, что в регуляторе переменного напряжения, содержащем понижающий трансформатор с одной первичной и двумя вторичными обмотками; первый и второй выпрямители, входные выводы которых соединены с одной из вторичных обмоток трансформатора, а выходные отрицательные клеммы соединены между собой и образуют общую точку регулятора переменного напряжения; функциональный квадратичный преобразователь, состоящий из последовательно включенных нелинейного сопротивления, образованного параллельно соединенными резистором и стабилитроном и линейного сопротивления, образованного потенциометром подстройки; операционный усилитель с инвертирующим и неинвертирующим входами; устройство питания операционного усилителя, состоящее из двух последовательно включенных стабилитронов, крайние выводы которых посредством первого фильтра подсоединены к выходу второго выпрямителя, а общая точка стабилитронов подключена к неинвертиующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого посредством второго фильтра подсоединен к выводу движка потенциометра подстройки, а выход операционного усилителя связан с входом усилителя мощности, выход которого является выходом регулятора переменного напряжения, потенциометр подстройки подключен к общей точке регулятора напряжения посредством дополнительного конденсатора.
Далее рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением искомого технического результата.
На чертеже изображена принципиальная схема регулятора переменного напряжения.
Выводы 1 и 2 первичной обмотки трансформатора 3 регулятора переменного напряжения являются его входными клеммами. Вторичные обмотки вышеуказанного трансформатора подключены к выпрямителям 4 и 5, выходные отрицательные клеммы которых соединены между собой и образуют общую точку регулятора напряжения 6. К выходу выпрямителя 5 подключен функциональный квадратичный преобразователь 7, состоящий из последовательно включенных нелинейного сопротивления, образованного параллельно соединенными резистором 8 и стабилитроном 9, а так же линейного сопротивления, образованного потенциометром подстройки 10,который посредством конденсатора 11 соединен с общей точкой регулятора. Выход выпрямителя 4 посредством T-образного фильтрующего элемента 12 соединен с устройством питания операционного усилителя 13, состоящим из двух последовательно включенных стабилитронов. Общая точка последовательно включенных стабилитронов соединена с неинвертирующим входом операционного усилителя 14, а его инвертирующий вход посредством T-образного фильтрующего элемента 15 подключен к выводу движка потенциометра подстройки. Выход операционного усилителя связан с входом усилителя мощности 16, выход которого является и выходом регулятора переменного напряжения.
В статическом установившемся режиме работы и номинальном выходном напряжении стабилизируемого преобразователя, подаваемом на вход регулятора, напряжения на выходных вторичных обмотках трансформатора 3 имеют величины, достаточные после выпрямления мостами 5 и 4 для питания соответственно функционального квадратичного преобразователя 7 и цепочки опорных стабилитронов 13, связанных с клеммами питания операционного усилителя 14. При этом выходное напряжение ФКП 7, снимаемое с движка потенциометра подстройки, близко по величине (среднему значению) к напряжению первого опорного стабилитрона, и поэтому на дифференциальный вход операционного усилителя 14 поступает через формирователь пилообразного напряжения сигнал ошибки постоянного тока небольшой величины с наложенной на него пилообразной составляющей напряжения переменного тока с частотой удвоенной по отношению к входному напряжению. Скважность γ выходного широтно-импульсного сигнала операционного усилителя 14 и транзисторного усилителя 16 мощности, определяемая используемым принципом вертикального управления, т.е. совместным действием на входе усилителя 14 пилообразного напряжения переменного тока и сигнала ошибки постоянного тока, близка к ее среднему значению (γ≈0,5).
Соответственно, при появлении возмущающего воздействия, например, при ударном приеме-сбросе нагрузки преобразователя входное напряжение отклоняется от исходного номинального значения, что соответственно безынерционно отражается на величине выходного напряжения ФКП 7 и после сравнения с напряжением опорного стабилитрона цепочки 13 на величине постоянной составляющей сигнала ошибки, поступающего через формирователь пилообразного напряжения 15 на дифференциальный вход операционного усилителя 14. Изменение соотношения величин постоянной и переменной пилообразной составляющих напряжения сигнала ошибки на входе усилителя 14 таким образом отражается на величине скважности его широтно-импульсного сигнала, что после его воздействия через транзисторный усилитель 16 мощности, подключенный к управляющему входу стабилизируемого преобразователя энергии, его выходное напряжение а, следовательно, и входное напряжение регулятора восстанавливаются с высокой степенью точности до исходного номинального значения. При необходимости уровень стабилизируемого напряжения на входе регулятора может быть изменен в необходимых пределах  относительно номинального значения перемещением движка выходного потенциометра ФКП 7.
Таким образом, предложенная полезная модель позволяет упростить корректирующее устройство, а, следовательно, и весь регулятор переменного напряжения в целом и повысить его надежность, благодаря исключению сложной корректирующей цепи, образованной последовательно включенными RC-фильтрами, и обеспечении коррекции за счет дополнительного введения конденсатора в схему функционального квадратичного преобразователя.