Регулятор напряжения генератора

(55 Н 02 Р 9 ОБРЕТЕНИЯ ОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ ВТ(71) Калужский завод автомотоэлектродования им. 60-летия Октября(56) Авторское свидетельство СССРМ 1157639, кл. Н 02 Р 9/30, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 1244782, кл. Н 02 Р 9/30, 1986.(57) Изобретение относится ке, а именно к системам эле автомобилей, сельскохозя шин и други автономных о жащих генератор. Целью является повышение надеж ра напряжения генератора держит измерительный орг тра нзисторн ы й кл юч 4, уп ра эистор 7. Новым является вв узла защиты РНГ от корот обмотки возбуждения генер напряжения 12, 13 и подкл стора защиты 9. 2 ил. ор АГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН к электротехниктроснабжения йственных мабьектов, содеризобретения ности регулято- (РНГ). РНГ соан 1, выходной вляющий транедение в состав ких замыканий атора делителя ючение транзиИзобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабженияавтомобилей, сельскохозяйственных машин и других автономных обьектов, содержащих генератор.Целью изобретения является повышение надежности без снижения устойчивостипроцесса включения силового транзистор., ного ключа и увеличения ошибки регулиро, вания,На фиг. 1 и 2 представлены принципи альные электрические схемы регулятора напряжения генератора,Регулятор напряжения генератора(РНГ) содержит измерительный Орган 1,включенный между первым 2 и вторым 3 выводом для подключения к силовым выводамгенератора, Силовой транзисторный ключ 4,подключенный между вторым 3 и третьим 5выводами РНГ. Третий вывод РНГ для подключения к обмотке возбуждения генератора связан с первым выводом 2 черезобратно включенный гасящий диод 6. Управляющий транзистор 7, подключенныйэмиттер-коллекторным переходом параллельно управляющему переходу силовоготранзисторного ключа, базой - к выходу изМерительного органа 1, эмиттером - к второму выводу 3 РНГ, коллектором черезгокоограничительный резйстор 8 - к первоМу выводу 2 питания. Транзистор 9 защитыподключен базой через первый резистор 10к первому выводу конденсатора 11, подключенного вторым выводом к выводу 5 РНГ,коллектором - к второму выводу 3 РНГ,эмиттером - к средней точке делителя 12, 13напряжения подключенного крайними выводами между третьим 5 выводом РНГ ибазой управляющего транзистора 7. РезиСтивный делитель 14, 15 напряжения подключен,крайними выводами между базой иэмиттером управляющего транзистора 7,средней точкой - к аноду диода 16 защиты,подключенного катодом к первому выводуконденсатора 11, Второй резистор 17.подключен между вторым выводом 3 РНГ и перым выводом конденсатора 11.В состав РНГ (фиг. 2) йходят дополнительно дроссель 18 и дополнительный конденсатор 19. Гасящий диод 6 подключенкатодом к третьему выводу 5 РН Г, а анодомк общей точке резистора 8, дросселя 18,дополнительного конденсатора 19,Регулятор работает следующим образом.При напряжении между первым 2 и вторым 3 выводами РНГ меньшем номинального уровня выходной ток измерительногооргана мал и недостаточен для открыванияуправляющего транзистора 7. При этом в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 цепи обмотки возбуждения генератора благодаря открытому состоянию силового транзисторного ключа 4 протекает ток, который при вращающемся генераторе обеспечивает повышение напряжения на силовых выводах генераторной установки и соответственно на первом 2 и втором 3 вы. водах РНГ. При достижении регулируемым напряжением значения, несколько превышающего номинальный уровень, выходной ток измерительного органа 1 резко возрастае, что вызываетоткрытие управляющего транзистора 7. Силовой транзисторный ключ 4 закрывается, а ток в цепи обмотки возбуждения генератора, замыкаясь через гасящий диод 6, уменьшается по экспоненциальному закону, Напряжение на первом 2 и втором 3 выводах РНГ при этом понижается и при его значении несколько меньше номинального уровня выходной ток измерительного органа уменьшается до значения, при котором управляющий транзистор 7 закрывается. Силовой транзисторный ключ открывается и далее процесс регулирования протекает аналогично вышеописанному, в результате чего напряжение на выводах "Плюс", "Минус" генератора автоматически поддерживается на номинальном уровне.В аномальном режиме короткого замыкания обмотки возбуждения генератора регулятор работает, как релаксационный генеоатор с большой сложностью импульсов тока в цепи силового транзисторного ключа 4. Принцип действия регулятора в указанном аномальном режиме состоит в следующем. При замыкании обмотки возбуждения, например, в момен: открытого состояния силового транзи.,торного ключа 4 последний после завершения переходного процесса в цепи питания 10-15 мкс) переходит в линейный режим усиления, сопровождающийся повышением напряжения между третьим 5 и вторым 3 выводами Р Н Г. Благодаря интегрирующему (инерционному) свойству цепи; второй резистор 17, конденсатор 11, на рассматриваемом этапе повышения напряжения; транзистор 9 защиты остается в закрытом состоянии, а в цепи жесткой обратной связи делитель 12, 13 напряжения) возникает ток, приоткрывающий управляющий транзистор 7. В схеме РНГ возникает кратковременный регенеративный процесс (2-3 мкс), после завершения которого силовой транзисторный ключ переходит в устойчивое закрытое состояние, а управляющий транзистор 7 - в открытое, В указанном состоянии схема находится достаточно продолжительное время (2-3 мкс), зависящее от постояннойвремени цепи заряда конденсатора 11 и коэффициента деления делителя 12, 13 напряжения, с помощью которого задают уровень опорного напряжения на эмиттере транзистора 9 защиты. После того, как конденсатор 11 за рядится до напряжения, достаточного для открывания транзистора 9 защиты, последний открывается и шунтирует сигнал положительной обратной связи транзистора 7, обесточивается, вызывая его закрывание. В РНГ вновь возникает кратковременный регенеративный процесс, после завершения которого силовой транзисторный ключ 4 переходит в открытое состояние, а управляющий транзистор 7 - в закрытое. При этом конденсатор 11 быстро разряжается по цепи: силовой транзисторный ключ 4, ограничительный резистор 15, диод 16 защиты. Данное состояние схемы регулятора является неустойчивым, а его продолжительность (10-15 мкс) зависит от индуктивности присоединительных проводов и индуктивной составляющей сопротивления аккумуляторной батареи. После завершения переходного процесса в цепи питания силовой транзисторный ключ 4 переходит в линейный режим усиления, сопровождающийся повышением напряжения между вторым и третьим выводами РНГ. Далее процесс повторяется аналогично описанному, в результате чего в регуляторе возникают устойчивые автоколебания. В рассматриваемом аномальном режиме короткого замыкания обмотки возбуждения генератора в выходной цепи силового транзисторного ключа 4 протекает импульсный ток, среднее значение которого при сопротивлении второго резистора 17, значительно большем сопротивления рези.стора 15, пренебрежимо мало. После устранения указанного замыкания регулятор включается в работу автоматически,Принцип действия РНГ(фиг. 2) аналогичен принципу действия РНГ, изображенного на фиг, 1, Его отличительной особенностью является то, что силовой транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, диод 16 защиты подключен к второму выводу 3 РНГ непосредственно, токоограничительный элемент 8 и гасящий диод 6 подключены к первому выводу питания 2 РНГ через дроссель 18, а к общей точке дросселя 18 и гасящего диода 6 подключен дополнительный конденсатор 19, другой . вывод которого подключен к второму выводу 3 РНГ. Дроссель 18 и конденсатор 19 предназначены для снижения уровня радиопомех, возбуждаемых регулятором при переключениях силового транзисторного ключа.55 тора и второй вывод регулятора связаны через диод зашиты с направлением проводимости, соответствующим нэправлениюфпроводимости последовательно подключенного к нему через конденсатор эмиттерно-коллекторного перехода силового 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Благодаря тому, что цепь обратной связи в данном РНГ не обладает дифференцирующими свойствами, импульс напряжения обратной полярности, формируемый между вторым и третьим выводами РНГ на этапе открывания силового транзисторного ключа 4, оказывает на управляющий транзистор 7 закрывающее воздействие. Это исключает возможность ложного возврата силового транзисторного ключа 4 в закрытое состояние и повышает то-;ность регулирования и частоту переключения регулятора.Кроме того, в предлагаемом регуляторе значение коэффициента передачи цепи обратной связи может быть задано достаточно большим сез фактического увеличения гистерезисэ и снижения точности регулирования, так как в функциональном отношении обратная связь выполнена исчезающей. Например, при закрытом силовом транзисторном ключе 4 и разряженном конденсаторе 11 транзистор 9 защиты закрыт и коэффициент передачи цепи обратной связи имеет максимальное значение. По мере зарядки конденсатора 11 транзистор 9 защиты открывается и коэффициент передачи обратной связи уменьшается до нуля.Таким образом, использование РНГ позволяет существенно повысить надежность регулятора без снижения устойчивости процесса включения силового транзистора и увеличения ошибки регулирования.Формула изобретения Регулятор напряжения генератора, содержащий измерительный орган, подключенный входом к первому и второму выводам регулятора для связи с силовым выходом генератора, силовой транзистор-, ный ключ, подсоединенный силовым переходом между вторым выводом регулятора и третьим выводом регулятора для подключения обмотки возбуждения генератора,.свяэаннь,м через гасящий диод с первым вы водом регулятора, уп рэвля ющий транзистор, связанный базой с выходом измерительного органа, эмиттером - с вторым выводом регулятора, коллектором - с базой силового транзисторного ключа и через токоограничительный элемент - с первым выводом регулятора, транзистор защиты, подключенный базой через первый резистор к первому выводу конденсатора, вторым выводом подсоединенного к третьему выводу регулятора, первый вывод конденсаво аказ 4477 ВНИИПИ Г Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113 О 35, Москва, Ж, Раушская наб 4 Я Производс-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 транзисторного ключа, второй резистор, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, введен делитель напряжения, подключенный крайними выводами между третьим выводом регулятора и базой управляющего транзистора, средним выводом - кэмиттеру транзистора защиты, коллекторомподсоединенного к второму выводу регулятора, соединенного через второй резистор с 5 первым вцводом конденсатора,