Регулятор напряжения генератора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 Р 9/30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

° ю

0 (21) 4899096/07 (22) 03.01.91 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (71) Калужский завод автомотоэлектрооборудования им. 60-летия Октября (72) В.И.Сорокин и С.И.Ширинский (73) Калужский завод "Автоприбор" . (56) Патент США

М 3553563, кл. H 02 J 7/14, 1971

Патент Японии

М 52-4335, кл. Н 02 1 7/24, 1977. (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, работающим в комплекте с генераторами тока и предназначенными для поддержания постоянства напряжения в сети электропитания автомо билей, тракторов и других автономных объектов.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей регулятора напряжения генератора.

На фиг. 1 представлена схема регулятора напряжения; на фиг, 2-.схема регулятора напряжения для систем электропитания, в которых обмотка возбуждения генератора соединена с "минусовым" выводом генератора.

В состав регулятора напряжения /фиг.

1/ входят следующие элементы. Измерительный орган 1, включенный между первым 2 и вторым 3 выводами питания.

Силовой транзисторный ключ 4, подключенный между вторым выводом питания 3 и выходным выводом 5 регулятора, связанным с первым выводом питания 2 через об„„Я „„1836806 АЗ (57) Использование: регулятор напряжения может быть использован в автономных системах энергоснабжения. преимущественно в системах энергоснабжения транспорта.

Сущность изобретения: введение в регулятор напряжения дополнительного диода, а также изменение места включения резистивного делителя и конденсатора сиснализации позволяет повысить надежность и улучшить массогабаритные показатели, 2 ил. ратно включенный гасящий диод 6. Промежуточный транзистор 7, подключенный эмиттер-коллекторным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа 4, базой — к выходу измерительного органа 1, эмиттером — ко второму выводу питания 3, коллектором через резистор 8 — к первому выводу питания о 2, транзистор сигнализации 9, подключенный коллектором к индикаторному выводу

10 регулятора, эмиттером — к огра ничительному другим выводом к выходному выводу 5 регулятора. базой — к средней точке резистивного делителя. напряжения 12, 13, под° ключенного вторым крайним выводом к первому выводу питания 2, а первым крайним выводом через прямо включенный диод

14 — к второму выводу питания 3, конденсатор сигнализации 15, включенный между выходным выводом 5 регулятора и общей точкой. первого крайнего вывода резистивного делителя напряжения 12, 13 и диода 14.

Устройство работает следующим образом.

1836806

При остановленном генераторе напряжение между выводами питания 2, 3 регулятора меньше номинального уровня, выходной ток измерительного органа мал и недостаточен для открывания промежуточного транзистора 7. Силовой транзисторный ключ 4 при этом открыт и в цепи обмотки возбуждения генератора протекает ток, При запуске двигателя и увеличении частоты вращения генератора напряжение между выводами питания 2, 3 регулятора повышается и при его значении, несколько превышающем номинальный уровень, выходной ток измерительного органа 1 резко увеличивается, промежуточный транзистор

7 открывается, а силовой транзисторный ключ 4 закрывается. Ток в цепи обмотки возбуждения генератора, замыкаясь через шунтирующий диод 6, уменьшается. что вызывает уменьшение напряжение питания регулятора. При достижении напряжением питания значения, несколько меньшего номинального уровня, выходной ток измерительного органа 1 резко уменьшается, промежуточный транзистор 7 закрывается, а силовой транзисторный ключ 4 открывается. Напряжение между выводами питания 2, 3 регулятора начинает вновь возрастать и далее процесс регулирования протекает аналогично вышеописанному, в результате чего выходное напряжение генератора поддерживается на номинальном уровне.

Принцип управления индикатором зарядки аккумуляторной батареи состоит в следующем. При остановленном генераторе, когда силовой транзисторный ключ 4 находится в открытом состоянии, транзистор сигнализации 9 открыт, потенциал на индикаторном выводе 10 регулятора низкий, и под воздействием приложенного напряжения индикатор находится в.состоянии

"разрядка" /светодиод излучает свет/. При запуске двигателя и увеличении частоты вращения генератора после запирания силового транзисторного ключа 4 прекращается протекание тока в цепи эмиттера транзистора сигнализации 9 и напряжение между обкладками конденсатора сигнализации 15 повышается до урорня напряжения питания регулятора, Ток в цепи индикатор зарядки аккумуляторной батареи при это прерывается и индикатор устанавливается в состояние "зарядка" /светодиод свет не излучает/.

После открывания силового транзисторного ключа 4 в процессе регулирования транзистор 9 остается закрытым, так как к его базаэмиттерному переходу прикладывается запирающее напряжение конденсато10

55 ра сигнализации 15, При этом диод 15 оказывается под обратным напряжением и ток не проводит, в связи с чем конденсатор сигнализации 15 может разряжаться только через резисторы 12, 13 и открытый транзисторный ключ 4.

Постоянная времени цепи разряда конденсатора сигнализации 15 выбрана такой, что на ограниченном отрезке времени открытого состояния силового ключа 4 транзистора сигнализации 9 сохраняет закрытое состояние.

После закрывания транзисторного ключа 4 в процессе регулирования напряжения бортовой сети исключается возможность открывания транзистора сигнализации 9, а конденсатор сигнализации 15 быстро заряжается через зашунтированную диодом 6 обмотку возбуждения генератора и диод 14.

Далее процессы в схеме сигнализации повторяются, в результате чего с момента выхода регулируемого напряжения на номинальный уровень транзистор сигнализации

9 не открывается, а индикатор находится в состоянии "зарядка".

Если по каким-либо, причинам, например, вследствие проскальзывания приводного ремня генератора, увеличения переходных сопротивлений в цепях питания регулятора, снижения оборотов холостого хода двигателя качество электроэнергии в борт сети и соответственно условия. зарядки аккумуляторной батареи существенно ухудшаются из-за снижения частоты автоколебаний в системе электроснабжения до, например, 15 гц и менее, индикатор зарядки аккумуляторной батареи переходит в режим "мигания" с упомянутой частотой автоколебаний, указывая на отклонения от нормы в системе электроснабжения.

Возникновение режима периодического переключения индикатора обусловлено тем, что при низкой. частоте автоколебаний и соответственно низкой частоте переключения регулятора время открытого состояния силового транзисторного ключа превышает время удержания транзистора сигнализации 9 в закрытом состоянии с помощью цепочки 12. 13, 15. В результате периодического открывания транзистора сигнализации 9 также периодически изменяет состояния индикатор зарядки аккумуляторной батареи, При эксплуатации регулятора в аномальном режиме с отключенной аккумуляторной батареей импульс перенапряжения даже с повышенной амплитудой неявляется опасным для транзистора сигнализации 9, 1836806

15

25

35

Обусловлено это следующим, При возникновении импульса перенапряжения выходной ток измерительного органа 1 резко возрастает промежуточный транзистор 7 открывается, а силовой транзисторный ключ 4 закрывается. В обмотке возбуждения генератора возникает ЭДС самоиндукции, и к переходам коллектор-эмиттер транзистора сигнализации 9 через резистор

11 и индикатор зарядки аккумуляторной батареи прикладывается инверсное напряжение, ограничиваемое гасящим диодом 6 до

1 вольта. Данное значение инверсного напряжения. является абсолютно безопасным для транзистора сигнализации 9, что исключает возможность пробоя его переходов коллектор-эмиттер. Кроме того, исключены и пробои переходов коллектор-база и базаэмиттер, так kBK сопротивление базового резистора 13 несоизмеримо больше сопротивления коллекторной и эмиттерной нагрузки транзистора сигнализации 9 и ограничивает мощность на указанных р-и переходах до безопасных значений.

Схема регулятора напряжения, изображенная на фиг, 2, по принципу действия аналогична описанной схеме и отключается от последней наличием резистора 16, предназначенного для ограничения амплитуды импульса зарядного тока конденсатора 15, а также подключением резистора 8 к выводу питания 2 через переходы коллектор-эмиттер транзистора 17. Благодаря указанному подключению резистора 8, вывод питания 3 регулятора может быть подключен к соответствующему выходному выводу генератора непосредственно. Это позволяет повысить точность поддержания напряжения между выходными выводами генератора, так как из цепи питания регулятора, по которой протекает значительный ток силового транзисторного ключа 4, исключается переходное сопротивление замка зажигания.

Таким образом, использование предлагаемого регулятора напряжения генератора позволяет повысить надежность в связи со снижением напряжения между коллектором и эмиттером транзистора сигнализации в аномальном режиме эксплуатации без аккумуляторной батареи, а также улучшить массогабаритные показатели устройства за счет обеспечения возможности использования в схеме сигнализации миниатюрйых транзистора и конденсатора.

Формула изобретения

Регулятор напряжения генератора, содержащий измерительный орган. включенный между первым и вторым выводами питания, предназначенными для подключения к„выходным выводам генератора, силовой транзисторный ключ, включенный между вторым выводом питания и выходным, выводом регулятора, связанным с первым выводом питания через обратно включенный гасящий диод, промежуточный транзистор, подключенный эмиттер-коллекторным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа, базой— к выходу измерительного органа, эмиттером — к второму выводу питания, коллектором через токоограничительную цепь — к первому выводу питания, транзистор сигнализации, подключенный коллектором к выводу регулятора, предназначенному для подключения к индикатору зарядки аккумуляторной батареи, эмиттером — к ограничительному резистору, базой — к средней точке резистивного делителя напряжения, подключенного первым крайним выводом к одному из выводов конденсатора сигнализации,отл ича ющи йс я тем,что, с целью повышения надежности и улучшения массогабаритных показателей, в него введен диод, свободный вывод ограничительного резистора подключен к выходному выводу регулятора, второй крайний вывод резистивного делителя напряжения подключен к первому выводу питания, первый крайний вывод резистивного делителя напряжения подключен к второму выводу питания через прямо включенный введенный диод, а свободный вывод конденсатора сигнализации связан с выходным выводом регулятора.

1836806

Вых

Составитель В. Сорокин

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор О. Густи

Заказ 3027 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35; Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101