Регулятор напряжения для генераторапеременного toka

Сфвз Сфветскик Сфциапнстическик Республик(22).Заявлено .081079 (21) 2825989/24.-07с присоединением заявки йо(51)М, Кл,з Н 02 Р 9/30 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(71) Заявитель Калужский завод автомотоэлектрооборудования им. 60-летияОктября ЬДЛЯ ГЕНЕРАТОРА 1 14) РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕ ПЕРЕМЕННОГО Т0 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 15 изменяющуюся частоту переключения выходного транзистора, что приводит к ухудшению качества электроэнергии и колебаниям тока в сети.Известен регулятор, который содер жит измерительный орган, элемент управления в виде широтно-импульсного модулятора и транзисторный усилитель, снабженный токовым трансформатором и вспомогательным тиристором.25Этот регулятор имеет постоянную частоту переключения выходного усиля" теля, а регулирование производится за счет изменения скважности импульсов выходного транзистора. При этом 3 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 управляющего транзистора измерительного органа, эмиттер которого через стабилитрон подключен к минусовой шине литания, блокинг-генератор на транзисторе и трансформаторе с двумя первичными и двумя вторичными обмотками, при этом одна первичная обмотка включена последовательно в эмиттерно-коллекторную цепь транзистора блокинг-генератора, один из выводов другой первичной обмотки соединен с базой транзистора блокинг-генератора, а одна из вторичных обмоток подключе" на между базой н эмиттером выходного транзистора регулятора напряжения, коллектор которого соединен с плюсо0 25 35 вой шиной источника питания, а эмиттер через обмотку возбуждения генера. тора - с минусовой шиной источника питания ЗД.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 цельдостигается 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 в ,первичные, а 10 и 11 - вторичные.Обмотка 8 подключена через токоограничивающий резистор 12 к базе транзистора б 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 резисторЪ 5 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 авто- генератора. Коэффициент заполнения уменьшается, а следовательно, уменьшается и среднее значение импульсного тока в цепи обмотки возбуждения, Это приводит к уменьшению напряжения генератора 18 и соответствующемуснижению 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- ф ние среднего значения импульсного тока в обмотке 17 возбуждения и соответствующее повышение уровня регулируемого напряжения до номинального значения. Далее процесс протекает анало гично описанному выше, в результате чего величина регулируемого напряжения всегда близка к номинальному значению.В процессе регулирования благода ря трансформаторному выходу широтно- импульсного модулятора энергетический режим регулирующего транзистора, зависящий 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- Зф жительных импульсов. Таким образом, при насыщении базы регулирующего транзистора более длительным импульсом положительной полярности его активное запирание производится отрица И тельным всплеском большей величины.И наоборот, при уменьшении длительностиположительного импульса амплитуда отрицательного всплеска уменьшается. 40Схема защиты регулирующего транзистора 16 от коротких замыканий обмотки 17 возбуждения работает следующим образом.Благодаря тому, что вторичную об 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- Ю 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 рующий транзистор импульсов оказывается замкнутой накоротко диодом 20.Это обстоятельство нарушает условиясамовозбуждения автогенератора и вызывает срыв колебаний в его схеме.Всвязи с этим напрчжение на вторичнойобмотке 10 спадает до нуля, а регулирующий транзистор 16 надежно запирается. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока не будет устранено короткое замыкание обмотки17 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 изащитные функции, а также улучшаетрежим работы выходного транзистора.Формула изобретенияРегулятор напряжения для генератора переменного тока, содержащий измерительный орган, выполненный на резистивном делителе напряжения, выводыкоторого подключены к регулируемомуисточнику напряжения, а средняя точка соединена с базой управляющеготранзистора измерительного органа,эмнттер которого через стабилитронподключен к минусовой шине источникапитания, блокинг-генератор на транзисторе и трансформаторе с двумяпервичными и двумя вторичными обмотками, одна первичная обмотка которого включена последовательно в эмиттерно-коллекторную цепь транзистораблокинг-генератора, один из выводоввторой первичной обмотки соединен сбазой 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 вс минусовой шиной источника питания, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения КПД,улучшения массо-габаритных показателей, введен дополнительный диод,анод которого подключен к минусовойшине источника питания, а катод -х одному иэ выводов другой вторичнойобмотки трансформатора, второй выводэтой обмотки соединен с эмиттеромвыходного транзистора регулятора,причем свободный вывод второй первичной обмотки трансформатора соединенс коллектором управляющего транзистора измерительного органа.Источники. информации,.принятые во внимание при. экспертизе1 Авторское свидетельство СССРВ 406281, кл. Н 02 Р 9/40, 1971.2, Авторское свидетельство СССР9 4126630 кл. Н 02 Р 9/30, 1972.3, Патент ФРГ Р 1538322,кл21 С 63/04851725 ставитель А. ГоловинкохредМ. Коштура Корректор В. Синицка едактор М. Янови Заказ 6387 5 Тираж 730 Под ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб.,сное 4/5 лиал ППП "Патент",. г. Ужгород, ул. Проектная