Регулятор напряжения

1 п 1 828388 ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик) Дополнительное авт. сви -в 51) М. К .Н 02 Р 9/30 Заявлено 26.02,79 (21) 2729286/24-07 единением заявкипр сударствеинык иомите(54) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕН 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 11.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 регу лятора, выходной транзистор, соединенныйколлектором с обмоткой возбуждения генератора и источник питания регулятора 3.Это устройство содержит элемент защиты выходного транзистора от коротких замы 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 корот кого замыкания.Недостатком этого устройства являетсябольшая сложность и низкая надежность, вызванная необходимостью введения дополнительных элементов для температурной З 0 стабилизации схемы защиты и самого регулятора из-за гальванической связи схемызащиты и регулятора.Целью изобретения является упрощениерегулятора и повышение его надежности вработе,Это достигается тем, что в регулятор напряжения введены выпрямитель и магнитно-полупроводниковый автогенератор странсформатором, снабженным дополнительной обмоткой, первичная обмотка которого связана с выходом измерительногоблока, 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 трансформаторснабжен второй первичной обмоткой, включенной встречно-последовательно основнойпервичной его обмотке, управляющий электрод тиристора соединен с выходом измерительного блока, анод его соединен сосвободным выводом основной первичнойобмотки трансформатора, свободный выводвторой первичной обмотки которого черезрезистор соединен с положительным выводом источника питания регулятора, а к общей точке соединения первичных обмотокподключена одна обкладка конденсатора,вторая обкладка которого соединена с катодом тиристора и минусовым выводом источника питания регулятора.Измерительный элемент составлен изпоследовательно соединенных между собойрезистора и термочувствительного резистора, включенных на входе измерительногоэлемента, и туннельного диода, анодом подключенного к общей точке соединения указанных резисторов, а катодом - к входумагнитно-полупроводникового автогенератора,На фиг. 1 представлена блок-схема регулятора напряжения; на фиг, 2 - принципиальная схема регулятора напряжения свыполнением 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 дополнительнуюобмотку 3, включенную последовательно вшину питания, а также выходную обмотку4, подключенную к выпрямителю 5, выходкоторого подключен к входным электродамрегулирующего выходного транзистора 6,в коллекторную цепь которого включена) О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 обмоткой 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. Зб), 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 возбуждениягенератора 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 управляющего электрода тиристора 18, Ток туннельного диода 13 открывает тиристор 18, и в схеме автогенератора возникают автоколебания, Далее процесс протекает аналогично описанному. В случае возник повения короткого замыкания в цепп мотки возбуждения 7 ток, протскавпцпйсрез регулирующий выходной транзистор 6 и по дополнительнои обмотке 3 трансформатора, резко увеличивается. Сердечник 1 О 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 пряжения, что повышает надежность его в работе как за счет упрощения, так и за счет обеспечения лучшего режима работы выходного транзистора.30Формула изобретения1. Регулятор напряжения, содержащий измерительный блок, вход которого подключен к источнику питания регулятора, З 5 выходной транзистор, соединенный коллектором с одним выводом обмотки возбуждения, шунтированной диодом, другой конец которой подключен к плюсовому выводу источника питания регулятора, отл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, введены выпрямитель и магнитно-полупроводниковый автогенератор с трансформатором, снабженным дополнительной обмоткой, первич ная обмотка которого связана с выходом измерительного блока, а вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель подключена к база-эмпттерному переходу выходного транзистора, а дополнительная об казанного автогенератора дним выводом соединена с минусовым выводом иточппка питания, а другим выводом - с эмиттером выходного транзистора.. Регулятор по п, 1, отличающийся тем, что в магнитно-полупроводниковый автогенератор введен тиристор, резистор и конденсатор, а трансформатор указанного автогенератора снаожен 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 первичноп 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, отличающ и й с я 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 Англии432404, кл. 6 ЗЯ, 1976.2. Авторское свидетельство СССР453780, кл. Н 02 Р 9/30, 1973.3. Авторское свидетельство СССР235835, кл. Н 02 Р 9/30, 1969.828358 г Составитель А. Лебедев Техред И. Пенчко Корректор В. Н Редактор Т. Загребельн аз 1013/15 Изд.363О Поиск Государственного комитета113035, Москва, Ж,Типография, пр. Сапунова, 2 цыпд Тираж 749 ПодписноеССР по делам изобретений и открытий аушская наб., д. 4/5