Регулятор напряжения генераторного источника электроэнергии

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН О 9) ЯО ( 429277 а)4 Н ПИСАНИЕ ИЗОБР ТЕПЬСТВУ К АВТОРСКОМУ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1037412, кл. Н 02 Р 9/30, 1982.Авторское свидетельство СССРКф 983968кл, Н 02 Р 9/30, 1980(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ(57) Изобретение относится к электтехнике. Цель изобретения - упрощерегулятора напряжения, следствиемторого является повышение надежносего работы, а также повышение надежности работы путем обеспечения защит СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ от токовых перегрузок и точнои настройки защиты. Регулятор содержит делитель напряжения 5, выводы которого предназначены для подключения к шинам питания систем электроснабжения, компаратор 9, логический элемент ИЛИ 11, источник эталонного напряжения 10, генератор тактовых импульсов 12, транзисторный ключ 13. Особенностью регулятора явля- НО- ется введение дополнительно диода 15и резистора 14, первые выводы которых о- соединены с неинвертирующим входом ком"ларатора 9, вторые выводы соединены со.ответственно с вторым выводом транзиси торного ключа 13 и выходом источникаэталонного напряжения 10. 1 з.п. Ф-лы, ЯИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано длярегулирования напряжения электрических генераторов, преимущественно длягецераторных установок в системахэлектроснабжения с аккмуляторной батареей.Цель изобретения " упрощение регулятора ддапряжедпдя, следствием которо- Ого является повышение надежности его: работы, а также повышение надежностиработы путеи обеспечения защиты от токовых перегрузок регулятора цапряже. ния и обеспечения более точной па-. ,15стройки защиты.Ба Фиг.1 и 2 представлены соответ.твенно принциппальнлые электрическиесхемы систем электроснабжения с вариантами выполнения регуляторов напря жения без дополнительного делителя напряжения и с дополнительным делителемнапряжения.Система, электроснабжения включает1в себя генераторный источник 1 электроэнергии, аккумуляторную батарею 2потребители 3 электроэнергии,Генераторный источник электроэнергии состоит из вентильцого генерато-.ра 4 и регулятора иапряяения, содержащего делитель 5 напряжения, первыйкрайний вывод которого предназначендля подключения к положительному выходному выводу 6 генераторного источника электроэнергии, второй крайнийвывод - к отрпцательному выходномувыводу 7 и первому выводу обмотки 8возбуждения генераторного источникаэлектроэнергии, а средний вьвод подключен к инвертирующему входу домпара.40тора 9, связанного ддеиддвертирудоо"имвходои с источником 10 эталонного напряжения, а выходом - с первым входоилогического элемента ИЛИ 11, второйвход которого подсоединен к выходу ге-А 5нератора 12 тактовых импульсов, силовой транэддстордый ключ 13,. первыйсилй вывод которого подключен кпервому крайнему выводу делителя напряжения, второй силовой вывод предназначен для подключения к второмувьводу обмотки 8 возбуждеддяя . ауправляющий вход связан с выходомлогического элемента ИЛИ 11. Крометого, регулятор напряжения содержитрезистор 14 и диод 15. Причем одрицательцый вывод источника 10 эталонного напряжения соединед с вторым крайнии выводои дедпдтелдд н;,пряжения, а положительный вывод через резистор 14 соединен с неинвертирующим входои компаратора 9 и анодом диода 15, ка". тод которого связан с вторым силовым вьводом транзисторного ключа 13.При выполнении регулятора напряжения с дополнительным делителем 16 напряжения (фиг.2) средний вывод последнего соединен с катодом диода 15, а крайние выводы - соответственно с вторым силовым выводом транзисторного ключа 13 и отрицательцыи выводом источника 10 эталонного напряжения.Регулятор напряжения генераторного источника электроэнергии работает следующим образом.Генератор 12 тактовых импульсов Формирует тактовые импульсы, скважность которых составляет Я, = 200-400, а частота выбирается из условий максимальной частоты переключения транзисторного ключа 13.Тактовые импульсы проходят через логический элемент ИЛИ 11 и кратковременно открывают транзисторный ключ 13, Такое кратковременное открьвание ;рацзисторцого ключа 13 це оказывает влияния на величину тока возбуждения в процессе регулирования.С приходом тактового импульса происходит импульсное отпирание транзис- торного кдддоча 13, на обмотке возбуждения 8 появляется напряжение, равное напряжецидо на шинах питания за вычетом падения напряжения на насыщенном транзисторном клкче 13.Так как напряжение на обмотке 8 возбуждения больше напряжения источника 10 эталонного напряжения, то диод 15 закрыт и потенциал неинвертирующего входа компаратора 9 практически равеп напряжению источника 10 эталонного напряжения без учета погрешности от входного тока компаратора 9) При напряжении генераторного источд,ида электроэнергии ниже цомипальпого уровня на выходе компаратора 9 имеет место напряжение уровня логической единицы, которое через ло- . гический элемент ИЛИ 11 поступает на управляющий вход транзисторного ключа 13, удерживая транзисторный ключ в отпертом состоянии. Ток через обмотку 8 возбуждения увеличивается, следовательно увеличивается и напря" жение генераторного источника элект"; роэпергии, При напряжении генератор- ного источника электроэнергии вьдшез ч 292/7 номинального с компаратора 9 на вход логического элемента ИЛИ 11 поступает сигнал уровня логического нуля, поэтому на выходе логического элемен-; та ИЛИ 11 отсутствует постоянный сиг" нал уровня логической единицы, удерживающий транзисторный ключ 13 в отпертом состоянии.Транзисторный ключ 13 запирается, уменьшается ток через обмотку 8 возбуждения, следовательно уменьшается и напряжение генераторного источника электроэнергии. При снижении напряже-. ния генераторного источника электроэнергии до уровня срабатывания компаратора 9 на выходе компаратора 9 имеет место напряжение уровня логической единицы, удерживающее через логичес" кий элемент ИЛИ 11 транзисторный ключ 13 в открытом состоянии, после чего повторяются описанные процессы./При этом среднее значение напряжения генераторного источника электроэнергии поддерживается на заданном 2 уровне, обеспечивая электропитание аккумуляторной батареи 2 и потребителей 3 электроэнергии.При коротком замыкании на массу .в цепи оомотки 8 возбуждения тактовые 3 импульсы открывают транзисторный ключ 13. Однако в этом случае неинвертирую, щий вход компаратора 9 через открытыи диод 15 также оказывается подключенным на массу.При этом потенциал неинвертирующего входа компаратора 9 фиксируется на уровне, определяемом падением напряжения на открытом диоде 15, значительнс меньшем напряжения источника 10 эта-. лонного напряжения, а также напряжения на инвертирующем входе компарато ра 9. Поэтому на входе компаратора 9 имеет место уровень логического нуля, следовательно отсутствует сигнал, удерживающий транзисторный ключ 13 в отпертом состоянии, и он открывается лишь на время действия тактового импульса, Это не приводит к выходу транзисторного ключа из строя,. так как средняя мощность выделяемая на нем, мала вследствие большой скважности тактовых импульсов. 5 10 15 20 40 45 50 55 ность его работы. Повышение точности После устранения короткого замыкания в цепи обмотки 8 возбуждения с приходом очередного тактового импульса диод 15 закрывается и нормальная работа регулятора напряжения восстанавливается.При токовой перегрузке транзисторного ключа 13, вызванной например, межвитковым замыканием в обмотке 8 возбуждения, или же отличным от нуля сопротивлением короткого замыкания, при напряжении генератора ниже номинального уровня открытый транзисторный ключ выходит из насыщения и падение напряжения на нем возрастает, Напряжение на обмотке 8 возбуждения, равное разности напряжения генератор" ного источника электроэнергии и падения напряжения на транзисторном ключе, уменьшается.При его величине, меньшей напряжения источника 10 эталонного напряжения, диод 15 открывается и потенциал неинвертирующего входа компаратора 9 уменьшается, становясь равным напряжению на обмотке 8 возбуждения за вы-, четом падения напряжения на диоде 15При определенном критическом уровне падения напряжения на транзисторном ключе 13 и соответствующем ему напряжении на обмотке 8 возбуждения потенциал неинвертирующего входа компаратора 9 становится меньше потенциала его инвертирующего входа.Поэтому на выходе компаратора 9 появляется уровень логического нуля, следовательно отсутствует сигнал, удерживающий транзисторный ключ в отпертом состоянии, и он открываетсялишь на время действия:тактового им .пульса, что не приводит к выходу изстроя транзисторного ключа. После устранения токов перегрузки нормальняя работа регулятора напряжения восстанавливается.Регулятор с дополнительным делите-. лем 16 напряжения (фиг.2) работает аналогично описанному. При этом величина критического уровня падения напряжения на транзисторном ключе 13 в режиме токовой перегрузки определяется соотношением плеч делителя 16Регулятор напряжения, представленный на фиг.1, имеет сравнительно простую схему, но обеспечивает защиту регулятора от токов перегрузки,что влечет за собой повышеннуюнадеж настройки защиты от токов перегрузкив регуляторе напряжения, представленном на фиг.2, позволяет дополнительно повысить надежность его работы.1429277 Составитель А.АкимТехред М,Дидык актор А.Воровичаз 5141/54 оррект равцов и 584го комитета СССРий и открытийушская наб., д. Подписно Тираж 1 ПИ Государственно по делам изобретенМосква, Ж, Ра В 03 твенно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная 1 рои Формула изобретения 1.Регулятор напряжения генератор- ного источника электроэнергии, содержащий делитель напряжения, первый крайний вывод которого предназначен для подключения к положительному выходному выводу генераторного источника электроэнергии, второй крайний вы вод - к отрицательному выходному выводу и первому выводу обмотки возбуждения генераторного источника электроэнергии, а средний вывод подключен к инвертирующему входу компаратора, 5 связанного неинвертирующим входом с источником эталонного напряжения, а выходом - с первым входом логического элемента ИЛИ, второй вход которого подсоединен к выходу генератора так- О товых импульсов, силовой транзистор" ный ключ, первый силовой вывод которо, го подключен к первому крайнему выво ду делителя напряжения, второй силовой вывод предназначен для подключения к второму выводу обмотки возбужцения генераторного источника электроэнергии, а управляющий вход связан с выходом логического элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения регулятора напряжения и повьпнения надежности, дополнительно введены резистор и диод, причем отрицательный вывод источника эталонного напряжения соединен с вторым крайним выводом делителя напряжения, а положительный вывод через резистор соединен с неинвертирующим входом компаратора и анодом диода, катод которого связан с вторым силовым выводом транзисторного ключа,2.Регулятор по п,1, о т л и ч а ю . щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения более точной настройки защиты от токовых перегрузок, введен дополнительный делитель напряжения, средний вывод которого соединен с катодомдиода, а крайние выводы - соответственно с вторым силовым выводом транзисторного ключа и отрицательным выводомисточника эталонного напряжения.