Регулятор напряжения для синхронных генераторов

 

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащий измерительный орган, входные выводы которого связаны с выводами якорHbfx цепей синхронного генератора, цепь, состоящую из последовательно соединенных диода, шунтирующего л, обмотку возбуждения синхронного генератора и перехода коллекторгэмнттер силового транзистора, включенную мвзкду входными выводами, измерительного органа, управляющий транзистор , база которого подключена к выходу измерительного органа, а переход коллектор-змяттер включен параллельно цепи базы силового транзистора , причем коллектор управляющего транзистора через токоограничительную цепь соединен с одним из входных выводов измери;тельного органа , транзистор защиты, эмиттер которого подключен к базе управляющего транзистора, а базе через резистор подключена к общей точке последовательно соединенных второго диода и конденсатора, другой вывод которого подсоединен к электроду силового транзистора, соединенному с шунтирующим диодом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежностиj коллектор транзистора защиты через введенный токоограничивающий элемент связан с коллектором управлшощего транзистора , причем свободный вывод второго диода подключен к средней точкедополнительного резистивного делитеСП ля напряжения, включенного между базой и эмиттеромУправляющего транзистора. О) со со

QOO3 СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУЬЛИН

4рцН 02 Р 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (2l) 3644596/24-07 (22) 22.09,83 (46) 23.05.85. Вюл. В !9 (72) В.И.Сорокин, И.И.Акимов, В Н.Кондратьев и N.E.Íèòóeîa (ll) Калужский завод автомотоэлектрооборудовання им. 60-летия Октября . (53) 62).3!6.722:621.313.322(088.8) (56) Патент ФРГ Ф !513398, кл. 21 с 64/50, !976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 762123, кл. Н 02 Р 9/30, 1980. (54)(57) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ

СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ, содержащий измерительный орган, входные выводы которого связаны с выводами якор" ных цепей синхронного генератора, цепь, состоящую иэ последовательно соединенных диода, шунтнрующего i,. обмотку возбуждения синхронного генератора и перехода коллектор-.эмнттер силового транзистора, включенную между входными выводами измерительного органа, управляющий транзистор, база которого подключена к

„,-,Я0„„1157 9 выходу измерительного органа, а переход коллектор-эмиттер включен параллельно цепи базы силового транзистора, причем коллектор управляющего транзистора через токоограни-. чительную цепь соединен с одним из входных выводов измерительного органа, транзистор защиты, змиттер которого подключен к базе управляющего транзистора, а базе через резис- тор подключена к общей точке последовательно соединенных s oporo диода и конденсатора, другой вывод которого подсоединен к электроду силового транзистора, соединенному с щунтирующим диодом, о т л и ч аю щ н и с я тем, что, с целью повыщения надежности, коллектор транзистора защиты через введенный токоограннчивающнй элемент связан с коллектором управляющего транзистора, причем свободный вывод второго диода подключен к средней точке. дополнительного резистивного делите- . ля напряжения, включенного междубаэой и эмнттером .управляющего транзистора

1157639

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах напряжения, работающих в комплекте с синхронными генераторами, и предназначено для поддержания постоянства уровня напряжения в системах электрооборудования автомобилей, тракторов или других автономных энергосистемах, Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг. I представлена система электроонабжения, в состав кбторой входит регулятор напряжения для 15 синхронного генератора, выполненный на транзисторах р-и-р типа на фиг. 2 схема варианта выполнения регулятора напряжения с транзисторами и-р-п типа, 20

Схема (фиг. I j содержит измерительный орган I, входные выводы которого соединены с шинами питания регулятора напряжения, управляющий транзистор 2, коллектор которого под- 5 ключен к минусовой шине питания через токоограничительную цепь †. реэистивный делитель напряжения 3 и 4, а база подключена к выходу измерительного органа 1, Силовой транзистор 5, коллектор которого соединен с обмоткой 6 возбуждения синхронного генератора ?, зашунтированной диодом 8, а эмиттер подключен к плюсовой шине питания, к которой подключен эмиттер управляющего транзистора 2, коллекторз5 которого через резистор 9 соединен с базой силового транзистора 5,,транзистор 10 защиты, эмиттер которого подключен .к базе управляющего транзистора 2, коллектор — к средней точке резистивного делителя 3 и 4, а ба-. за " к коллектору силового транзистора 5 через последовательно соединенные резистор 11 и конденсатор 12, к общей точке которых подключен анод диода 13, катод которого подключен к средней точке реэистивного делителя 14 и 15 напряжения, включенного между базой и змиттером управляющего транзистора 2. Шины питания регуля" тора соединены с якорными цепями синхронного генератора 7 через выпрямитель 16, параллельно которому включе,ны аккумуляторная батарея 17, нагрузка 18 и диод 19, предназначенный для защиты полупроводниковых элементов схемы от импульсов напряжения обратной полярности. г

Регулятор напряжения работает следующим образом»

При подключении аккумуляторной батареи 17 к шинам питания регулятора напряжение на выходе измерительного .органа 1 мало и недостаточно для отпирания управляющего транзистора 2, В связи с этим силовой транзистор 5 открывается, а транзистор 10 защиты иэ-эа отсутствия тока в цепи конденсатора 12 находится в закрытом состоянии. При увеличении частоты вращения ротора генератора 7 напряжение на .шинах питания начинает расти и, наконец, достигает значения, при ко. тором измерительный орган вырабатывает напряжение, отпирающее управляющий транзистор 2. Силовой. транзистор

5 из-за шунтирующего действия управляющего транзистора 2 закрывается.

В результате этого в цепи: конденсатор 12 — резистор.ll — переход базаэмиттер транзистора 10 защиты протекает ток, который открывает транзистор защиты, что обеспечивает форсированное переключение управляющего и силового транзисторов. По мере уменьшения тока в цепи. обмотки 6 возбуждения выходное напряжение генератора 7 понижается и с ответственно понижается напряжение на шинах питания регулятора. При достижении регулируемыч напряжением уровня, несколько.меньшего номинального значения, напряжение на выходе измерительного

oprана реле понижается, что вызывает запирание управляющего транзистора

2 и отпирание силового транзистора

5, Транзистор 10 запирается, а конденсатор 12 разряжается по цепи: ,диод 13 - ограничительный резистор

l5 — переходы коллектор-эмиттер силового транзистора 5. В этом случае к базе управляющего транзистора

2 через ограничительный резистор 14 прикладывается положнтепьный потенциал, форсирующий процесс переключения схемы. Поскольку величину резистора 15 выбирают малой, процесс разряда конденсатора 12 протекает очень быстро. Лалее процесс регулирования протекает аналогично вышеописанному, в результате чего напряжение в системе электропитания автоматически поддерживается на номинальном уровне, В режиме короткого замыкания обмотки возбуждения транзисторы 2, 5 и 10 образуют схему релаксационно—

3 ll го генератора, работающего в автоко- ) лебательном режиме. Процесс возникновения автоколебаний состоит в том, что при открытом силовом транзисторе 5 и замкнутой обмотке возбужденйя в первоначальньпЪ момент времени ток в коллекторной цепи транзистора 5 ограничивается индуктивной составляющей сопротивления цепи питания регулятора (например, индуктивностью аккумуляторной батареи и присоединительнь)х проводов . В дальнейшем транзистор 5 переходит в линейный режим работы, вследствие чего напряжение на его переходах коллектор-эмиттер начинает возрастать, а в цепи; конденсатор 12 — резистор

11 - переход бава-эмиттер транзистора 10 возникает ток, открывающий транзисторы 10 и 2. Силовой транвистор 5 при этом закрывается. В таком состоянии схема находится в течение времени, обусловленного в основном постоянной времени цепи, состоящей иэ конденсатора )2 и резистора 1)

При завершении процесса заряда конденсатора 12 транзисторы )О и 2 закрываются, а силовой транзистор 5 открывается. Конденсатор 12 быстро разряжается через диод 13, резистор

I5 и открытый транзистор 5. Импульсный ток, протекающий через диод 13, ограничивается резистором 15, что существенно повышает надежность диода. Далее процесс протекает анало гично вышеописанному, в результате чего в схеме возникают устойчивые автоколебания. В рассмотренном режиме через силовой транзистор 5 протекает импульсный ток, среднее saaчение которого при выборе величины резистора 1! значительно большей ве-. личины резистора 15, довольно мало.

После устранения короткого замыкания.обмотки возбуждения регулятор включается в работу автоматически.

При работе регуляторов в аномальном режиме, напрнмер, с"отключенной аккумуляторной батареей, возникающие прн сбросах тока нагрузки ге,нератора импульсы перенапряжения удерживают управляющий транзистор

2 в открытом состоянии в течение времени действия как переднего, так .и заднего фронтов. В результате этого к коллектору транзистора защиты прикладывается напряжение, равное сумме напряжений на переходах кол$$ ния силового транзистора 5 существенно ускоряется, и в связи с увеличением ЭДС самоикдукции цепи питания регулятора осуществляется более полный разряд конденсатора схемы ва57639 4 лектор-эмнттер открытого транзистора 2 и резистора 4, Учитывая, что падение напряжения на переходах коллектор-эмиттер открытого. транзистора 2.мало {например, не более

0,5 В ), а падение напряжения на резисторе 4 зависит от соотношения ве- личины с величиной резистора 3, при выборе величины резистора 4 виа)р -чительио меньше величины резистора

3 напряжение на коллекторе транзистора защиты можно ограничить до 3-5 В.

Это позволяет значительно снизить требования к величине предельно допустимого коллекторного напряжения транзистора 10 защиты.

В состав схемы (фиг. 2)входят следующие элементы: измерительный орган 1, выход которого подключен . к базе управляющего транзистора 2, силовой транзистор.5, база которого подключена к коллектору управляющего транзистора 2, блок защиты от короткого .замыкания обмотки возбужде.ния,.состоящий иэ транзистора )О. резистора 1), конденсатора 12 и диода 13.

Принцип действия этого регулятора напряжения аналогичен схеме, изображенной на фиг. ). Особенностью схемы является то, что в ней силовой транзистор выполнен по схе" ме змиттерного повторителя, а токоограничивающий элемент (резистор)

4, включенный между коллектором

3$ транзистора защиты 8 коллектором управляющего транзистора, выполнен . в виде диода и также предназначен для ограничения базового н соответственно коллекторного токов си46 лового транзистора при случайном отсоединении вывода "плюс" регулятора от системы электропитания.

Предлагаемый регулятор напряжения.обладает повышенной надежностью

4$ и при замыкании обмотки возбуждения, так как .благодаря. подключению диода

)Э к базе управляющего транзистора

2. возникающий в цепи конденсатора

l2 схемы защиты даже небольшой им$)) пульс разрядного тока оказывает дополнительное запирающее воздействие на управляющий транзистор 2. В результате этого процесс отпнра1157639 питы через силовой транзистор 5. Это повьппает зарядный ток указанного конденсатора на этапе. перехода силового транзистора в линейный режим работы, в связи с чем управляющий трай- 3 знстор открывается при более низких значениях напряжения на коллекторе силового транзистора, что существенно снижает рассеиваемую иа иеи мгйовенную мощность, а следова— тельно, повыюает надежность регулятора.

1)57639

Составитель А.Лебедев

Техред М.Надь

Редактор А.Сабо

Корректор И.Муска .

Тиран 646 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

l)3035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Заказ 3388/52

Филиал ППП "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4