Регулятор напряжения

 

О П И С А Н И Е i«)82835S

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.02.79 (21) 2729286J24-07 с присоединением заявки № (51) X. Кл.

Н 02Р 9/30 (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (53) УДК 621.316.722 (088.8) iio Лелам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. И. Сорокин, В. Н. Кондратьев и Ю. Е. Нитус

Калужский завод автомотоэлектрооборудован им. 60-летия Октября (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯ)КЕНИЯ

Государственный комитет (23) П

23 Приоритет

СССР

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования тока возбуждения электрических машин, преимущественно для генераторов, применяемых в системах электроснабжения автомобилей и тракторов.

Известны регуляторы напряжения, содержащие измерительный орган, усилитель и выходной транзистор, соединенный с обмоткой возбуждения электрической машины (1).

Недостатком этих регуляторов является низкая надежность, связанная с тем, что при любом замыкании обмотки возбуждения на массу выходной транзистор выходит из строя.

Известны также регуляторы, в которых для защиты регулирующего транзистора применено электромагнитное реле, одна из обмоток которого включена последовательно с выходным транзистором (2).

При коротком замыкании обмотки возбуждения реле срабатывает и шунтирует своими контактами транзистор, защищая

его от перегрузок.

Недостатком такого устройства является низкое быстродействие, что снижает надежность всего устройства, и сложность, вызванная наличием специального реле, которое не участвует в процессе регулирования.

Наиболее близким к предложенному регутору является регулятор напряжения, содержащий измерительный блок, вход которого подключен к источнику питания регу5 лятора, выходной транзистор, соединенный коллектором с обмоткой возбуждения генератора и источник питания регулятора (3).

Это устройство содержит элемент защиты выходного транзистора от коротких замы10 каний обмотки возбуждения на массу. Устройство защиты состоит из резистора, включенного в цепь обмотки возбуждения, и тиристора, управляющий вход которого соединен с резистором, а выход подключен

15 к одному из транзисторов регулятора.

При коротком замыкании ток в цепи возбуждения резко увеличивается, что вызывает увеличение падения напряжения на указанном резисторе и, следовательно, на

20 входе схемы защиты. Срабатывает входящий в схему защиты тиристор, который через ряд промежуточных элементов запирает регулирующий транзистор и удерживает его в таком состоянии до устранения корот25 кого замыкания.

Недостатком этого устройства является большая сложность и низкая надежность, вызванная необходимостью введения дополнительных элементов для температурной з0 стабилизации схемы защиты и самого регулятора из-за гальванической связи схемы защиты и регулятора.

Целью изобретения является упрощение регулятора и повышение его надежности в работе.

Это достигается тем, что в регулятор напряжения введены выпрямитель и магнитно-полупроводниковый автогенератор с трансформатором, снабженным дополнительной обмоткой, первичная обмотка которого связана с выходом измерительного блока, а вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель подключена к базаэмиттерному переходу выходного транзистора.

Дополнительная обмотка трансформатора автогенератора одним выводом соединена с минусовым выводом источника питания, а другим выводом — с эмиттером выходного транзистора.

Кроме того, в магнитно-полупроводниковый автогенератор введены резистор, конденсатор и тиристор, а трансформатор снабжен второй первичной обмоткой, включенной встречно-последовательно основной первичной его обмотке, управляющий электрод тиристора соединен с выходом измерительного блока, анод его соединен со свободным выводом основной первичной обмотки трансформатора, свободный вывод второй первичной обмотки которого через резистор соединен с положительным выводом источника питания регулятора, а к общей точке соединения первичных обмоток подключена одна обкладка конденсатора, вторая обкладка которого соединена с катодом тиристора и минусовым выводом источника питания регулятора.

Измерительный элемент составлен из последовательно соединенных между собой резистора и термочувствительного резистора, включенных на входе измерительного элемента, и туннельного диода, анодом подключенного к общей точке соединения указанных резисторов, а катодом — к входу магнитно-полупроводникового автогенератора.

На фиг. 1 представлена блок-схема регулятора напряжения; на фиг. 2 — принципиальная схема регулятора напряжения с выполнением магнитно-полупроводникового автогенератора на тиристоре; на фиг.

За, б, в, г — временные диаграммы, поясняющие принцип действия.

Регулятор напряжения состоит из измерительного блока 1, выход которого подключен к входу магнитно-полупроводникового автогенератора 2. Трансформатор автогенератора содержит дополнительную обмотку 3, включенную последовательно в шину питания, а также выходную обмотку

4, подключенную к выпрямителю 5, выход которого подключен к входным электродам регулирующего выходного транзистора 6, в коллекторную цепь которого включена

t) !

О

65 обмотка возбуждения 7 и диод 8. Шины питания схемы регулятора подключены к клеммам аккумуляторной батареи 9, которая является источником питания.

Измерительный блок выполнен на резисторах 10, 11 (фиг. 2) и терморезисторе 12.

К выходу измерительного блока подключен туннельный диод 13, соединенный с магнитно-полупроводниковым автогенератором, выполненным на трансформаторе 14 с первичными обмотками 15 и 16, вторичной оомоткой 17 и дополнительной обмоткой 3.

Тиристор 18, входящий в состав автогенератора, соединен с обмотками 15 и 16 и управляющим электродом через токоограничивающий резистор 19 с дополнительной обмоткой 3. К общей точке соединения обмоток 15 и 16 подключен накопительный конденсатор 20, второй вывод которого соединен с катодом тиристора 18. Выходная (вторичная) обмотка трансформатора через выпрямитель на диодах 21 и 22 и резистор 23 подключена к база-эмнттерной цепи выходного транзистора 6, в коллекторную цепь которого включена обмотка возбуждения 7, зашунтированная диодом 8 и дополнительная обмотка 3 трансформатора 14.

Регулятор напряжения работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда регулируемое напряжение соответствует номинальному значению, параметры измерительного блока, выполненного на резисторах 10, 11, терморезисторе 12 и туннельном диоде 13, задают такими, при которых управляемый автогенератор вырабатывает переменное напряжение (фиг. 3 б), которое преобразуется выпрямителем 5 в постоянное (фиг.

3 в) и поддерживает выходной транзистор в открытом состоянии. По обмотке возбуждения 7 протекает ток, вызывая увеличение уровня регулируемого напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 9 (фиг. 2) и, соответственно, на выходе измерительного блока, В результате этого напряжение, приложенное к туннельному диоду 13, также увеличивается. Благодаря наличию на вольт-амперной характеристике туннельного диода падающего участка ток через диод уменьшается и при достижении определенного значения вызывает запирание тиристора 18. Генерация колебаний прекращается, в результате чего переменное напряжение на вторичной обмотке 4 падает до нуля, что вызывает падение до нуля напряжения на выходе выпрямителя и запирание выходного транзистора 6 (фиг. Зг).

Обмотка возбуждения 7 генератора системы электропитания обесточивается, и напряжение на клеммах аккумуляторной батареи 9 начинает уменьшаться. Напряжение, приложенное к туннельному диоду, также уменьшается, что вызывает увеличение его тока, и, следовательно, тока в цепи уп828358 равляющего электрода тиристора 18, Ток туннельного диода 13 открывает тиристор

18, и в c ;eìå автогенератора возникают автоколебания. Далее процесс протекает аналогично описанному. В случае возникновения короткого замыкания в цепп обмотки возбуждсппя 7 ток, протока..пцп i »ñрез регулирующий выходной транзистор 6 и по дополнительной обмотке 3 трансформатора, резко увеличивается. Сердечник 10 трансформатора намагничивается до насыщения, что приводит к срыву колебаний в схеме автогенератора. Тиристор 18 остается постоянно открытым, а отсутствие переменного напряжения на вторичной обмотке 15 трансформатора вызывает запирание регулирующего транзистора. В таком (запертом) состоянии регулирующий транзистор находится до тех пор, пока не будет устранено короткое замыкание и произведено 20 повторное подключение схемы к регулируемому напряжению.

В предложенном регуляторе упрощена схема за счет исключения элементов, не принимающих участие в регулировании на- 25 пряжения, что повышает надежность его в работе как за счет упрощения, так и за счет обеспечения лучшего режима работы выходного транзистора.

Формула изобретения

1. Регулятор напряжения, содержащий измерительный блок, вход которого подключен к источнику питания регулятора, З5 выходной транзистор, соединенный коллектором с одним выводом обмотки возбуждения, шунтированной диодом, другой конец которой подключен к плюсовому выводу источника питания регулятора, отл и- 40 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, введены выпрямитель и магнитно-полупроводниковый автогенератор с трансформатором, снабженным дополнительной обмоткой, первич- 45 ная обмотка которого связана с выходом измерительного блока, а вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель подключена к база-эмпттерному переходу выходного транзистора, а дополнительная îáмотка указанного автогенератора одним выводом соединена с минусовым выводом и точппка питания, а другим выводом — с эмиттером выходного транзистора.

?. Регулятор ro п. 1, отл ич а ю щи и с я тем, что в магнитно-полупроводниковый автогенератор введен тиристор, резистор и конденсатор, а трансформатор указанного автогенератора снабжен второй первичной обмоткой, включенной встречно-последовательно основной первичной обмотке, причем угравляющий электрод тиристора соединен с выходом измерительного блока, анод тирпстора соединен со свободным выводом основной первичной обмотки трансформатора, свободный вывод второй первичной обмотки которого через резистор соединен с положительным выводом источника питания регулятора, к общей точке соединения гсрвичных обмоток трансформатора подключена одна обкладка конденсатора, вторая обкладка которого соединена с катодом тиристора и минусовым выводом источника питания регулятора.

3. Регулятор по пп. 1 и 2, отличаюшийся тем, что измерительный элемент составлен пз резистора, терморезистора, соединенных последовательно и включенных на входе измерительного элемента, и туннельного диода, анодом подключенного к точке соединения указанных резисторов, а катодом к входу магнитно-полупроводникового автогенератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии № 432404, кл. G 3R, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 453780, кл. Н 02Р 9/30, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

М 235835, кл. Н 02Р 9/30, 1969.

828358

1 J

/ с

1 цып

Lpea

Составитель А. Лебедев

Редактор T. Загребельная

Корректор В. Нам

Техред И. Пенчко

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1013/15 Изд. № 363 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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