Регулятор напряжения



Регулятор напряжения
Регулятор напряжения

 


Владельцы патента RU 2555854:

Фролов Александр Сергеевич (RU)

Изобретение относится к области электротехники и касается регуляторов напряжения для автомобилей. Для достижения технического результата повышения надежности и срока службы регулятора напряжения автомобильного генератора в выходном каскаде регулятора напряжения, выполненном на двух и более параллельно включенных транзисторах, выравнивающие сопротивления, включенные в эмиттеры каждого выходного транзистора, выполнены в виде плавких предохранителей из алюминиевой проволоки одинакового диаметра и одинаковой длины, в форме дуг или петель, направленных в разные стороны. Ток срабатывания (перегорания) сопротивлений-предохранителей не менее максимального тока нагрузки - тока обмотки возбуждения генератора, но не более 1,3 этого же максимального тока нагрузки. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности, в энергосистеме автомобиля.

Известен регулятор напряжения, описанный в «Справочнике: Электрооборудование автомобилей», М., «Транспорт», 1993 г., стр. 51, рис.3.10 и содержащий измерительный элемент, связанный с ним каскад предварительного усиления и выходной каскад, выполненный на транзисторе. Недостатком этого регулятора является недостаточная надежность и связанный с ней срок службы, причиной чему часто является выход из строя силового выходного транзистора. Последствиями такой неисправности становятся либо разрядка до нуля аккумулятора в случае перегорания выходного транзистора и остановка двигателя часа через 4 летом, днем, или выкипание электролита аккумулятора и выжигание блока управления двигателем в течение 20-40 минут при пробое выходного транзистора. Зимой, на бескрайних просторах нашей Родины это очень опасно, особенно в северных и приравненных к ним районах.

Несколько большей надежностью обладает регулятор напряжения РР139 завода АТЭ-1, описанный в книге С.П. Банникова: Электрооборудование автомобилей, М., Транспорт, 1970, стр. 89, рис.3.31, содержащий в дополнение к указанным выше составным частям еще и систему защиты от короткого замыкания в цепи нагрузки, выполненную на электромагнитном реле, что позволило десятилетиями использовать этот регулятор на легковых автомобилях ЗИЛ.

Наиболее близким по техническому решению является регулятор напряжения, описанный в «Справочнике: Электрооборудование автомобилей», М., «Транспорт», 1993 г., стр. 52, рис.3.13, и авторском свидетельстве СССР №824368.

В указанном регуляторе при известных измерительном элементе и каскаде предварительного усиления выходной каскад выполнен на двух, включенных параллельно, мощных транзисторах, в эмиттерных цепях которых включены выравнивающие сопротивления из проволоки. Недостатком последнего регулятора является, как и всех описанных выше, отсутствие защиты на случай пробоя даже одного из двух выходных транзисторов.

Известно «Устройство для защиты параллельно включенных транзисторов» по SU 711656, в котором выравнивающие сопротивления в эмиттерных цепях транзисторов выполнены в виде плавких предохранителей, но не раскрыта величина тока срабатывания (перегорания).

Цель настоящего изобретения - повышение надежности регулятора путем выключения из цепи нагрузки «пробитого» выходного транзистора.

Поставленная цель достигается путем установления для выравнивающих сопротивлений-предохранителей величины тока срабатывания, равной 1-1,3 от максимального тока нагрузки регулятора.

На Фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема регулятора напряжения для электрической системы автомобиля; на Фиг.2 - вид на регулятор со снятой крышкой.

Регулятор напряжения содержит измерительный элемент 1, связанный с каскадом 2 предварительного усиления, и выходной каскад 3. Клемма 4 подключается к одному полюсу автомобильного генератора, например к плюсу; клемма-вывод 5 подключается ко второму полюсу генератора, в данном случае к минусу; клемма 6 соединяется с выводом шунтовой обмотки возбуждения автомобильного генератора.

Выходной каскад 3 содержит два параллельно включенных транзистора 7 и 8, выравнивающие сопротивления-предохранители 9 и 10, включенные в эмиттерные цепи транзисторов 7 и 8 соответственно. При этом между базой транзистора 7 и эмиттером транзистора 8 включен резистор 11, а резистор 12 включен между базой транзистора 8 и эмиттером транзистора 7. Номиналы резисторов 11 и 12 равны. Базы транзисторов 7 и 8 соединены с выходом каскада 2 предварительного усиления через развязывающие элементы (диоды 13 и 14 соответственно). Коллекторы транзисторов 7 и 8 соединены между собой и с клеммой 6.

Выравнивающие сопротивления-предохранители 9 и 10 изготовлены из алюминиевой (или алюминиевого сплава) проволоки диаметром 0.02-0.47 мм (в зависимости от величины тока нагрузки - шунтовой обмотки генератора), выполнены в виде отогнутых в разные стороны дуг (или петель) одинаковой длины и приварены своими концами к клемме - выводу 5 (-), не должны перегорать при максимальном токе нагрузки, но должны перегорать (разрушаться) при токе нагрузки до (1,25-1,3) от максимального тока нагрузки.

Регулятор напряжения работает следующим образом.

Когда на клеммы 4 и 5 подается напряжение ниже напряжения регулирования, то через каскад 2 предварительного усиления и диоды 13 и 14 на базы транзисторов 7 и 8 подается ток смещения, в результате чего транзисторы 7 и 8 открываются и пропускают ток обмотки возбуждения генератора от клеммы 6 через выравнивающие сопротивления предохранители 9 и 10 к клемме - выводу 5, причем ток через каждый из транзисторов 7 и 8 и, соответственно, через выравнивающие сопротивления-предохранители 9 и 10, равен приблизительно половине тока шунтовой обмотки генератора, при этом выравнивание токов через транзисторы 7 и 8 усиливается перекрестным включением резисторов 11 и 12 (см. А.С. 824368).

При достижении генератором определенного напряжения измерительный элемент 1 выдает сигнал, каскад предварительного усиления 2 усиливает этот сигнал, который поступает на базы транзисторов 7 и 8 выходного каскада 3. Транзисторы 7 и 8 закрываются и прерывают ток в цепи возбуждения автомобильного генератора, т.е. ток через выравнивающие сопротивления-предохранители 9 и 10. Диоды 13 и 14 служат для развязки базовых цепей транзисторов 7 и 8.

В случае, если один из транзисторов выходного каскада 3, например 7 пробьется, например, из-за дефекта кристалла в сочетании с импульсной помехой, то он - транзистор 7 - становится неуправляемым - незакрываемым и весь ток возбуждения проходит через него и выравнивающее сопротивление-предохранитель 9. Поскольку ток возбуждения не прерывается, напряжение на генераторе вырастает быстро с номинального 14 В до 18 В, при этом ток через незакрывшийся транзистор 7 и выравнивающее сопротивление-предохранитель 9 увеличивается в 1,3 раза и предохранитель 9 перегорает, прерывая ток в шунтовой обмотке возбуждения генератора. (При большинстве обычных регуляторов напряжение далее постепенно растет по мере выкипания электролита в аккумуляторе до (42-70) В, после чего пробивается уже разогретый выпрямитель генератора и начинается пожар на автомобиле.) Напряжение на генераторе уменьшается до величины менее регулируемой, каскад 2 предварительного усиления подает на базу транзистора 8 ток смещения (удвоенный, т.к. из-за перегорания предохранителя 9 ток через диод 13 на базу транзистора 7 не идет), транзистор 8 открывается и пропускает весь ток возбуждения генератора. Предохранитель 10 не перегорает, т.к. рассчитан на максимальный ток возбуждения генератора, и работа генератора продолжается в штатном режиме, но с одним транзистором в выходном каскаде.

1. Регулятор напряжения, содержащий жесткую клемму-вывод, выходной каскад, выполненный на двух и более транзисторах, в эмиттерной цепи каждого из которых (транзисторов) включено выравнивающее сопротивление-(плавкий) предохранитель, отличающийся тем, что допустимый ток для каждого из выравнивающих сопротивлений-предохранителей выбран не менее максимального тока нагрузки регулятора, но не более 1,3 этого же максимального тока.

2. Регулятор напряжения по п.1, отличающийся тем, что выравнивающие сопротивления-предохранители изготовлены из алюминия или его сплавов.

3. Регулятор напряжения по п.1 или 2, отличающийся тем, что выравнивающие сопротивления-предохранители приварены каждый одним концом к жесткой клемме-выводу регулятора напряжения, а другим - к эмиттеру своего транзистора.

4. Регулятор напряжения по п.3, отличающийся тем, что выравнивающие сопротивления-предохранители выполнены в форме петель.

5. Регулятор напряжения по п.4, отличающийся тем, что петли направлены в разные стороны.



 

Похожие патенты:

Относится к области электроэнергетики. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты тиристорного преобразователя. Техническим результатом является улучшение защитных функций и обеспечение диагностики трехфазного выпрямителя с последовательным включением тиристоров.

Изобретение относится к способам управления импульсными преобразователями постоянного напряжения. Технический результат повышение степени алгоритмизации процесса прогнозирования аварийных режимов широтно-импульсных преобразователей энергии.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления выпрямителем переменного тока с распределенными накопителями энергии с тремя фазными модулями, которые имеют соответственно одну верхнюю и одну нижнюю ветвь вентилей, которые снабжены соответственно по меньшей мере тремя электрически последовательно включенными двухполюсными подсистемами (10).

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам управления импульсными преобразователями постоянного напряжения. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано для защиты выпрямительных агрегатов тяговых подстанций от малых токов внешних и внутренних коротких замыканий и от появления недопустимых гармоник тягового тока, опасных для рельсовых цепей устройств сигнализации, централизации, блокировки.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам контроля и защиты преобразователей, и может быть использовано для контроля состояния силовых ключей в высоковольтных преобразователях с напряжением 3-15 кВ, предназначенных, например, для запуска электродвигателей.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в электронных схемах регулирования мощности со схемами теплоотвода от силовых полупроводниковых элементов, таких как, например тиристоры, биполярные транзисторы с изолированными затворами и силовые полевые транзисторы.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к схемам контроля и защиты преобразователей, и может быть использовано для контроля состояния полупроводниковых ключей в высоковольтных преобразователях с напряжением 3-15 кВ.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к защите сильноточных тиристорных преобразователей. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для преобразования электрической мощности. Технический результат - предотвращение нарушения коммутации. Устройство преобразования электрической мощности содержит схему преобразования с несколькими парами двунаправленных переключающих элементов в соответствующих фазах. Вычисляется первое время переключения, в течение которого один из переключающих элементов схемы верхнего плеча одной фазы включен, другие переключающие элементы схемы верхнего плеча в других фазах выключены. По меньшей мере один переключающий элемент схемы нижнего плеча в других фазах включен, а другие переключающие элементы схемы нижнего плеча в одной фазе выключены с использованием напряжений, определенных посредством средства определения напряжения, и выходного значения команды управления. Вычисляется второе время переключения, в течение которого несколько пар переключающих элементов одной фазы включены, а несколько пар переключающих элементов в других фазах выключены. При переходе от первого времени переключения ко второму времени переключения переключающих элементов, каждый из которых находится во включенном состоянии, один из переключающих элементов одной из схемы верхнего плеча или схемы нижнего плеча выключают, и другой из переключающих элементов другой схемы плеча поддерживается во включенном состоянии. 2 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к средствам контроля устройств автоматики и телемеханики и может быть использовано, в частности, для контроля исправности силовых управляемых ключей преимущественно блоков безопасности. Ключевой элемент выполнен в виде последовательной цепи из не менее двух контролируемых ключей в виде полевых транзисторов, источника питания. Устройство содержит блок попарного сравнения напряжений на контролируемых ключах, выполненный с возможностью контроля и сравнения падения напряжений на открытых последовательно включенных контролируемых ключах. Повышается достоверность контроля ключей, обеспечивается непрерывность контроля. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам автоматики и телемеханики и может быть использовано, в частности, для контроля исправности силовых управляемых ключей преимущественно блоков безопасности. Устройство выполнено в виде последовательной цепи из не менее двух контролируемых ключей и источника питания и содержит блок попарного сравнения напряжений на контролируемых ключах. Оно снабжено также биполярным транзистором, включенным последовательно в цепь указанных ключей, при этом контролируемые ключи выполнены в виде полевых транзисторов. В цепь базы биполярного транзистора согласно включен высоковольтный диод. Повышается достоверность контроля ключей, обеспечивается возможность применения для одиночных ключей. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение быстрых и надежных процессов переключения в комбинации с хорошим демпфированием перенапряжений. Устройство содержит два противоположно последовательно включенных гибридных переключателя (100), содержащих параллельное соединение неуправляемого зависимого от направления тока переключателя (12) и управляемого переключателя (18), причем внутренняя точка соединения между гибридными переключателями образует третий вывод. Два переключателя (100) с одним первым и одним вторым выводом могут вводиться в первый провод сети постоянного напряжения. Устройство содержит два поляризованных демпфирующих звена (200), которые выполнены с возможностью приема энергии только в одной полярности приложенного клеммного напряжения, причем первое подключено к первому выводу последовательно включенных гибридных переключателей и может соединяться с вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли, а второе - ко второму выводу последовательно включенных переключателей (100) и может соединяться с вторым проводом сети постоянного напряжения и/или потенциалом земли. Устройство содержит также генератор (300) импульсов тока, который в ответ на команду управления формирует однополярный импульс тока, направляемый через третий вывод и поляризованные демпфирующие звенья (200), так что направление тока в одном из гибридных переключателей (100) может кратковременно реверсироваться. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх