Регулятор напряжения

-ко ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский и эксп риментальный институт автомобильного электрооборудования и автоприборо (53) 629.113.064:621.316.722(088.8) (56) 1, Василевский В.И. и др. Автомобильные генераторы, М., Транспорт 1 1978, с.88.,2. Авторское свид СССР 9 826544 кл. Н 02 Р 76.3. Авторское свид СССР 9 762123, кл. Н 02 Р 75.(54)(57) РеГУлЯтОР нАпРЯжениЯ, жащий выходной регулирующий тр тор, коллектор которого предна для соединения с обмоткой воэб генератора и диодом, шунтирующ обмотку возбуждения, генератора равляющий транзистор, эмиттерн 02 Р 9/30 у С,.05 Г 1/58 лекторный переход которого подключен параллельно эмиттерно-базовому пере,ходу регулирующего транзистора, измерительный орган напряжения, вход которого предназначен для соединения с выходом выпрямителя генератора, а выход измерительного органа связанс базой управляющего транзистора, а такие узел защиты регулирующего транзистора от короткого замыкания обмотки возбуждения, выполненный на . транзисторе, эмиттерно-коллекторный переход которого через резистор включен между коллектором выходного транзистора и базой управляющего транзистора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, в узел защиты дополнительно введен второй транзистор, эмиттер которого соединен с базой регулирующего транзистора,коллектор - с базой. первого транзистора узла защйты, а база дополнительного транзистора соединена с выходом управлякщего транзистора.Изобретение относится к электротехнике, в частности к регуляторам напряжения для автотракторных генераторов переменного тока.Известны автотракторные регуляторы напряжения, содержащие контактно транзисторный регулятор напряжения и контактное устройство защиты выходного транзистора от коротких замыканий в цепи обмотки возбуждения ,генератора 1110Наличие контактных датчиков регулируемого напряжения и защиты от коротких замыканий является основным недостатком, что определяет значительные габариты регуляторов, повы шенный расход металла, а также недостаточную стабильность выходных характеристик регуляторов в эксплуатации, что снижает надежность регулятора.20Известен другой регулятор напряжения для автотракторных генераторов, содержащий бесконтатное полупроводни-, ковое реле для регулирования тока возбуждения злектрчческой машины и узел защиты выходного транзистора от короткого замыкания обмотки возбуждения 12 .Недостатком данного регулятора янляется возможность ложного срабатывания узла защиты при внезапном сбрасывании полного тока нагрузки генератора, когда время запертого состояния выходного транзистора сравнительно велико. Кроме того, ес" ли время случайного короткого замыкания превышает 100 мс, то схема отключает регулятор без воэможности самостоятельного включения после устранения короткого замыкания.40Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор напряжения содержащий выходной регулирующий транзистор, коллектор которого предназначен для 45 соединения с обмоткой возбуждения генератора и диодом, шунтирующим обмотку возбуждения, управляющий транзистор, эмиттерно-коллекторный переход которого подключен параллельно эмиттерно-базовому переходу регулирующего транзистора, измерительный оргай напряжения, вход которого предназначен для соединения с выходом выпрямителя генератора, а выход измерительного органа "связан с базой управляющего транзистора, а ,также узел защиты регулирующего транзистора, эмиттерно-коллекторный переход которого через резистор включен между коллектором выходного 60 транзистора и базой управляющего транзистора 31,.Наличие короткого замыкания на обмотке возбуждения в этом устройстве определяется связью базы тран эистора защиты через диод и резистор с эмиттером регулирующего транзистора.Основным недостатком известного регулятора напряжения является зависимость работы устройства защиты от параметров соединительных проводов между обмоткой возбуждения и регулятором напряжения и низкая надежность. Действительно, при коротком замыкании обмотки возбуждения транзистор защиты открывается, подавая сигнал на отключение выходного транзистора, только на время заряда конденсатора, включенного между коллектором выходного транзистора и базовой цепью транзистора защиты; после окончания процесса заряда защита отключается и выходной транзистор снова открывается на короткое замыкание, конденсатор разряжается, но повторный заряд его (а значит и повторное включение защиты) может произойти только при наличии значительной индуктинности проводов до места короткого замыкания и, если зто условие не выполняется, то защита не сработает повторно, и выходной транзистор выйдет из строя.Однако величина индуктивности соединительных проводов между обмоткой возбуждения генератора и регулятором часто совершенно незначительна, а генераторные установки с встроенными регулятором напряжения вообще не имеют таких проводов. Кроме того, и при наличии проводов к обмотке возбуждения, обладающих значительной индуктивностью, защита по указанной схеме срабатывает только при коротком замыкании непосредственно на обмотке возбуждения генератора и не защищает от коротких замыканий на выводах регулятора или на участке бортсети. Цель изоберения - повышение надежности.Поставленная цель достигается тем, что в регулятор напряжения, содержащий выходной регулирукщий транзистор, коллектор которого предназначен для соединения с обмоткой возбуждения генератора и диодом, шунтирующим обмотку возбуждения генератора, управляющий транзистор, эмиттер" но-коллекторный переход которого подключен параллельно эмиттерно-базовому переходу регулирующего транзистора, измерительный орган напряжения, вход которого предназначен для соединения с выходом выпрямителя генератора, а выход измерительного органа связан с базой управляющего транзистора, а также узел защиты регулирующего транзистора от короткого замыкания обмотки возбуждения, выполненный на транзисторе, эмиттерно-коллекторный переход которогочерез резистор включен между коллектором выходного транзистора и базойуправляющего транзистора, дополнительно введен второй транзистор вузел защиты, эмиттер которого соединен с базой регулирующего транзистора, коллектор - с базой первоготранзистора узла защиты, а базадополнительного транзистора соединена с выходом управляющего транзистора.Изобретение поясняется чертежом,на котором приведена принципиальнаясхема системы энергоснабжения с регулятором напряжения. 15Система энергоснабженная состоитиз статорной обмотки генератора 1,силового выпрямителя 2, обмотки 3возбуждения генератора, включеннойпоследовательно с выходным регулирующим транзистором 4 регулятора напряжения, диода 5, шунтирующегообмотку возбуждения, управляющеготранзистора б, резистора 7, шунтирующего цепь база-эмиттер управляющего транзистора б, резистора 8 в,цепи коллектора согласующего транзистора 9, стабилитрона 10 и резистора 11, делителя напряжения, состощего нз резисторов 12 и 13 которые своими выводами соединены с выпрямителем 2, первого транзистора14 узла защиты, коллектор которогочерез резистор 15 соединен с базойуправлякщего транзистора б, а эмиттер соединен с коллектором выходногорегулирующего транзистора 4, второго транзистора 16 узла защиты,эмиттер-база которого включены последовательно через резистор 17 спереходом эмиттер-база выходного 40транзистора 4, а коллектор черезрезистор 18 соединен с базой первоготранзистора защиты,14. Переход эмиттер-база второго транзистора 16узла защиты может быть зашунтирован 45линейным или нелинейным сопротивлением 19. Переходы коллектор-базатранзисторов 14 и 16 узла защиты взависимости от параметров системымогут быть зашунтированы конденсаторами 20 и 21 соответственно,СистЕма энергоснабжения содержитаккумуляторную батарею 22, включенную параллельно выпрямителю 2При отсутствии короткого эамыканий 55в цепи обмотки возбуждения системаработает следующим образом.До достижении генератором 1 уровня напряжения, соответствующего регулируемому значению, стабилитрон 10 60заперт, значит заперты транзисторы .б и 9, Выходной регулирующий транзистор 4 при этом открыт базовым током,протекающим через переход эмиттербаэа транзистора 4, переход эмиттФр база транзистора 16 и резистор 17.Через обмотку возбуждения протекаетток. Падение напряжения на эмиттерколлекторе открытого транзистора 4мало и соответствует напряжению всостоянии насыщения, поэтому узелзащиты отключен и Не оказывает влияния на работу регулятора вследствиетого, что базовый ток транзистора14 недостаточен для перевода транзистора 14 в открытое состояние приоткрытом транзисторе 16, так как напряжение питания базовой цепи транзистора 14, т.е. напряжение базаколлектор транзистора 4, мало.Когда напряжение генератора достигает ругулируемого уровня, стабилитрон 1 О переходит в проводящее состояние, транзистор 9 открывается, открывается также управляющий транзистор б, запирая выходной регулирующийтранзистор 4; ток возбуждения прерывается, напряжение генератора падает. Стабилитрон 10 снова п"реходитв непроводящее состояние и процессповторяется с большей частотой, Припереключающемся режиме работы регулятора напряжение генератора поддерживается неизменным на заданномуровне.В интервалы Закрыт выходноготранзистора 4 при переключающемсярежиме защита также отключена, таккак при этом отсутствует базовыйток транзистора 16: управляющий транзистор б в интервалы Закрыт запирает не только выходной транзистор4, но и второй транзистор устройствазащиты 16.Таким образом, при нормальном переключающемся режиме работы регуляторапри обоих состояниях выходного транзистора открыт и Закрыт,схема защиты отключена и не влияетна работу регулятора. На Фронтахпереключений цепь: резистор 15,конденсатор 20, переход база-эмиттертранзистора 14, работает как гибкаяйоложительная обратная связь, чтопозволяет либо вообще не вводитьспециальную цепочку положительнойобратной связи, либо вводить ее сослабленными параметрами.При коротком замыкании в цепи обмотки возбуждения, система работаетследующим образом.При коротком замыкании все напряжение питания (напряжение генератора или аккумуляторной батареи) выделяется на открытом выходном транзисторе 4. Открытое состояние транзистора 4 определяется наличием базового тока, протекающего через резисторы 19 и 17, т.е. запертым состоянием управляющего транзистора б. При этом второй транзистор защиты 16 открыт, на базе-коллекторе выходного тран1078573 Тираж 667 ПодписноеЮюф ш ив акаэ 9 илиал ППП фПатеитУ оеткная,Ужгород, у зистора 4 имеется напряженке, практически равное напряжению питания,поэтому через транзистор 16 и резистор 18 потечет базовый ток транзистора 14, достаточный для переводатранзистора 14 в открытое состояние.Включение транзистора 14 вызоветотпирание транзистора 6 базовым током, протекакцим через резистор 15и эмиттер"коллектор,транзистора 14,При переходе транзистора б в откры"ток состояние, выходной транзисторзапирается, отключаясь от короткогозамыкания.,Но при этом переходитв закрытое состояние и транзисторзащиты 16. Защита отключается, транзистор 6 сноЬа закрывается, и выходной транзистор 4 снова включается вцепь короткого замыкания. Однако.,как только выходной транзистор начинает открываться, защита вновь включается, и процесс включения , отключения трайэистора б продолжаетс:.;все время действия короткого замыкания. Благодаря наличию элементов задержки, конденсаторов 20 и 21 время включенного состояния транзистора 4 при коротком замыкании составляет 0,3-0,5 мкс при частоте переключений схемы защиты 3 СОГц. Такой режим практически аналогичен полному отключению выходного транзистора при корот ком замыкании,При снятии короткого замыканиясхема автоматически переходит в исходное состояние, так как при очередном опросе, т.е. при кратковремен ном отпирации выходного транзистора4, напряжение на его эмиттере-коллекторе устанавливается соответствующим напряжению насыщения, и защита отключается. Следовательно, схема регул ляторар содержит узел защиты которых обладает .самовоэвратом.