Регулятор напряжения для генераторапеременного toka

 

Союз Советскнк

Социапнстическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ оо851725

=а

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к.ввт. свид-ву (22).Заявлено .ОМ.0.79 (21) 2825989/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300781. Бюллетень тез 28

Дата опубликования описания 300781 (51)М. К.з

Н 02 P 9/30

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 314..12:621.382.3..026(088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Сорокин, В. Н. Кондратьев и Ю. E. Нитусов (71) Заявитель Калужский завод автомотоэлектрооборудования им. 60-летия

Октября (54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ГЕНЕРАТОРА

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электро.— технике и может быть использовано в системах регулирования напряжения автономных генераторов, преимущественно для генераторов, применяемых в автомобильной и автотракторной промышленностях.

Известны регуляторы напряжения, содержащие измерительный орган со стабилитроном, предварительный усилитель и усилитель мощности,подключенный к аккумуляторной батарее.(1 1.

Эти регуляторы в зависимости от величины регулируемого напряжения и частоты вращения генератора имеют изменяющуюся частоту переключения выходного транзистора, что приводит к ухудшению качества электроэнергии и колебаниям тока в сети.

Известен регулятор, который содержит измерительный орган, элемент управления в виде широтно-импульсного модулятора и транзисторный усилитель, снабженный токовым трансформатором и вспомогательным тиристором.

Этот регулятор имеет постоянную частоту переключения выходноГо усилителя, а регулирование производится за счет изменения скважности импульсов выходного транзистора. При этом обеспечиваются высокие энергетические показатели транзисторного усилителя и существенно увеличивается кратность тока в обмотке возбуждения генератора (2 1.

Однако данный регулятор является достаточно сложным устройством.

Наиболее близким к предлагаемому является регулятор напряжения, содержащий измерительный орган, выполненный на резистивном делителе напряжения, выводы которого подключены к регулируемому источнику напряжения, а средняя точка соединена с базой уп15 равляющего транзистора иэмерительного органа, эмиттер которого через стабилитрон подключен к минусовой шине литания, блокинг-генератор на транзисторе и трансформаторе с двумя

20 первичными и двумя вторичными обмотками, при этом одна первичная обмотка включена последовательно в эмиттерно-коллекторную цепь транзистора блокинг-генератора, один из выводов

25 другой первичной обмотки соединен с базой транзистора блокинг-генератора, а одна из вторичных обмоток подключена между базой н эмиттером выходного транзистора регулятора напряжения, 30 коллектор которого соединен с плюсо

851725

15

35 вой шиной источника питания, а эмиттер через обмотку возбуждения генератора — с минусовой шиной источника питания (3).

Недостатком этого регулятора является большой вес и габариты и низкий

КПД, так как блокинг-генератор выполняет защитные функции, связанные с ограничением среднего значения тока возбуждения и не участвует в процессе регулирования напряжения.

Цель изобретения — увеличение КПД и улучшение массо-габаритных показателей.

Поставленная цель достигается тем, что в регулятор напряжения введен дополнительный диод, анод которого подключен к минусовой шине источника питания, а катод — к одному из выводов другой вторичной обмотки трансформатора,второй вывод этой обмотки соединен с эмиттером выходного транзистора регулятора, при этом свободный вывод второй первичной обмотки трансформатора соединен с коллектором управляющего транзистора измерительного органа.

На чертеже представлена принципиальная схема регулятора напряжения.

Резистивный делитель напряжения, состоящий из резисторов 1 и 2, вместе с резистором 3, стабилитроном 4 и транзистором 5 образует измерительный орган регулятора напряжения. Роль промежуточного усилителя с возможностью широтно-импульсной модуляции скважности импульсов выполняет блокинг-генератор, собранный на транзисторе 6 и трансформаторе 7. Трансформатор 7 имеет четыре обмотки 8,9 и 10,11,две из которых 8 и 9 вЂ,первичные, а 10 и 11 — вторичные.

Обмотка 8 подключена через токоограничивающий резистор 12 к базе транзистора 6 и коллектору транзистора 5, а обмотка 9 — между плюсовой шиной

13 источника питания и коллектором транзистора б. Эмиттер транзистора б соединен с минусовой шиной 14 источника питания. Вторичная обмотка 10 трансформатора 7 подключена через резистор 15 к эмиттерно-базовому переходу транзистора 16, управляющего током обмотки 17 возбуждения генератора 18. Обмотка 17 возбуждения зашунтирована диодом 19. Параллельно обмотке возбуждения подключена цепь, образованная диодом 20 и обмоткой 11 трансформатора 7. Якорные обмотки.генератора 18 соединены с выпрямителем

21, параллельно которому подключена аккумуляторная батарея 22 и нагрузка 23.

Регулятор напряжения работает следующим образом.

При подключении аккумуляторной батареи к шинам питания регулятора в схеме автогенератора, образованного транзисторами 5 и б, трансформатором 7 с обмотками 8, 9, 10 и 11 и резистором 12, возникают колебания с частотой, значительно большей максимально возможной частоты колебаний напряжения в системе электропитания.

Коэффициент заполнения импульсной последовательности на вторичной обмотке 10 при этом наибольший. Действительно, учитывая то, что в момент подключения регулятора к клеммам аккумуляторной батареи стабилитрон 4 пробивается, а делитель напряжения 1 и 2 рассчитан так, что в указанный момент времени потенциал базы транзистора 5 ниже потенциала его эмиттера, транзистор 5 открыт полностью.Сопротивление его коллекторно-эмиттерного перехода мало и импульсы тока в цепи базы транзистора б имеют максимально возможную величину, обусловливающую наибольшую длительность импульсов на вторичной обмотке 10, а следовательно, наибольший коэффициент заполнения. Так как импульсы на вторичной обмотке 10 двухполярные, то положительными импульсами производится отпирание регулирующего транзистора, а отрицательными импульсами активное запирание. Для ограничения импульсов тока в цепи базы транзистора 16 в схему введен резистор 15.Регулирующий транзистор 16 усиливает импульсы по мощности, а по обмотке возбуждения 17 для указанного случая протекает ток максимально. возможной величины. Это вызывает быстрое увеличение напряжения генератора 18, а следовательно, и увеличение напряжения на зажимах аккумуляторной батареи 22, соединенной с шинами 13 и 14 источника питания регулятора.

При приближении величины регулируемого напряжения к номинальному значению напряжение на резисторе 2 начинает подзапирать транзистор 5.Сопротивление его коллекторно-эмиттерного перехода возрастает, а ток в цепи базы транзистора 6 уменьшается. В результате этого коэффициент заполнения уменьшается и приближается к расчетному значению, соответствующе,му фактическому нагрузочно-скоростному режиму работы генератора 18..При превышении регулируемым напряжением номинального уровня вследствие например, увеличения числа оборотов двигателя напряжение на резисторе 2 делителя напряжения, увеличивается и еще больше подзапирает транзистор 5.

Это вызывает увеличение сопротивления его коллекторно-эмиттерного перехода и соответствующее уменьшение тока в цепи базы транзистора б автогенератора. Коэффициент заполнения уменьшается, а следовательно, уменьшается и среднее значение импульсного тока в цепи обмотки возбуждения.

Это приводит к уменьшению напряжения генератора 18 и соответствующему

851725 снижению уровня регулируемого напряжения до номинального значения.

При уменьшении значения регулируемого напряжения ниже номинального уровня напряжение на резисторе 2 уменьшается, а транзистор 5 больше открывается. Это приводит к уменьшению сопротивления его коллекторноэмиттерного перехода и соответствующему возрастанию тока в цепи базы транзистора 6. Коэффициент заполнения увеличивается, что вызывает увеличе- © ние среднего значения импульсного тока в обмотке 17 возбуждения и соответствующее повышение уровня регулируемого напряжения до номинального значения. Далее процесс протекает анало- 15 гично описанному выше, в результате чего величина регулируемого напряжения всегда близка к номинальному значению.

В процессе регулирования благода- 2О ря трансформаторному выходу широтноимпульсного модулятора энергетический режим регулирующего транзистора, за.висящий в основном для рассматриваемого вида импульсной. модуляции от вре- мени его выключения, всегда подцерживается на оптимальном уровне. Объясняется это тем, что амплитуда отрицательных всплесков напряжения на выходной обмотке импульсного трансформатора пропорциональна длительности поло- З жительных импульсов. Таким образом, при насыщении базы регулирующего транзистора более длительным импульсом положительной полярности его активное запирание производится отрица- З тельным всплеском большей величины.

И наоборот, при уменьшении длительности положительного импульса амплитуда отрицательного .всплеска уменьшается. 40

Схема защиты регулирующего транзистора 16 от коротких замыканий обмотки 17 возбуждения работает следующим образом.

Благодаря тому, что вторичную об- 45 мотку 11 включают синфазно со вторичной обмоткой 10 и выполняют с числом витков, обеспечивающим на ней в моменты открытого состояния регулирующего транзистора напряжение несколь- у) ко меньше напряжения на обмотке возбуждения диод 20 надежно заперт., При запирании регулирующего транзистора

16 полярность напряжения на обмотке

11 изменяется на обратную, а амплиту- да всплеска напряжения на зашунтированной диодом 19 обмотке 17 возбуждения мала, и диод 20 остается по-прежнему закрытым. Таким образом, при номинальном режиме работы регулятора обмотка 11 работает фактически в ре- 40 жиме холостого хода и никакого влияния на работу схемы не оказывает. При коротком замыкании обмотки 17 возбуждения обмотка 11 для интервалов времени формирования отпирающих регули- 65 рующий транзистор импульсов оказывается замкнутой накоротко диодом 20.

Это обстоятельство нарушает условия самовозбуждения автогенератора и вызывает срыв колебаний в его схеме.В связи с этим напрчжение на вторичной обмотке 10 спадает до нуля, а регу лирующий транзистор 16 надежно запирается. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока не будет устранено короткое замыкание обмотки

17 возбуждения.

Выполнение широтно-импульсного модулятора в виде управляемого магнитно-транзисторного автогенератора позволяет снизить вес и габариты регулятора и улучшить КПД, так как блокинггенератор выполняет регулирующие и защитные функции, а также улучшает режим работы выходного транзистора.

Формула изобретения

Регулятор напряжения для генератора переменного тока, содержащий измерительный орган, выполненный на резистивном делителе напряжения, выводы которого подключены к регулируемому источнику напряжения, а средняя точка соединена с базой управляющего транзистора измерительного органа, эмнттер которого через стабилитрон подключен к минусовой шине источника питания, блокинг-генератор на транзисторе и трансформаторе с двумя первичными и двумя вторичными обмотками, одна первичная обмотка которого включена последовательно в эмиттерно-коллекторную цепь транзистора блокинг-генератора, один из выводов второй первичной обмотки соединен с базой транзистора блокинг-генератора, а одна иэ вторичных обмоток подключена между базой и эмиттером выходного транзистора регулятора напряжения, коллектор которого соединен с плюсовой шиной источника питания, а эмиттер через обмотку возбуждения генератора †с минусовой шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД, улучшения массо-габаритных показателей, введен дополнительный диод, анод которого подключен к минусовой шине источника питания, а катод— х одному иэ выводов другой вторичной обмотки трансформатора, второй вывод этой обмотки соединен с эмиттером выходного транзистора регулятора, причем свободный вывод второй первичной обмотки трансформатора соединен с коллектором управляющего транзис тора измерительного органа.

Источники. информации,. принятые во внимание при. экспертизе

1..Авторское свидетельство СССР

9 406281, кл. Н 02 Р 9/40, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 4126630 кл. Н 02 Р 9/30, 1972.

3. Патент ФРГ 9 1538322, кл ° 21 С 63/04 °

Составитель A. Головинко

Редактор М. Янович Техред М. Коштура Корректор В. Синицкая

Заказ 6387/85 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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