РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ГЕНЕРАТОРОВ Советский патент 1969 года по МПК H02P9/30 H02H7/06 

Известные регуляторы напряжения для генераторО;в постоянного и переменного тока, содержащие регулируюш,.ий элемент, например, в виде транзистора, измерительный элемент на транзисторах и устройство защиты регулирующего элемента от коротких замыканий на массу в цепи обмотки возбуждения, при ВыиолНеиии последнего на базе коитактных элементов мало надежны, обладают значительной инерционностью при срабатывании, что может привести к электрическому пробою регулирующего транзистора раньще, чем успевает сработать реле.

Предлагаемый регулятор отличается от известных тем, что В нем в качестве указанного устройства защиты применен тиристор, цепь анод-катод которого связана с базовой цепью управляющего транзистора измерительного элемента, а управляющая цепь через промежуточный транзисторный усилитель м сопротивления - с цепью обмотки возбуждения генератора.

Это Повыщает надежность регулятора в работе.

На фиг. 1 представлена Принципиальная электрическая схема регулятора на одном регулирующем транзисторе; на фиг. 2 - схема регулятора с составным транзистором в качестве регулирующего элемента; на фиг. 3 - принципиальная схема контактно-транзисторного регулятора напряжения с защитой, регулирующего транзистора аналогичной регуляторам по фиг. 1 и 2.

На фит. 1 представлена типичная схема транзпсторного регулятора напряжения с предлагаемой бесконтактной защитой регулирующего транзистора от коротк 1х замыканий в цепи «щунт.

Подобные регуляторы обычно ностроены по принципу бескоптактного реле па двух или трех транзисторах, один из которых, управляющий, входит в измерительный орган регулятора, а другой, регулирующий, непосредствен но воздействует на ток возбуждения.

До момента достпжения генератором уровня папряжепня, соответствующего регулируемому, управляющий транзистор Гупр закрыт, так как закрыт стабилитрон Ст в цепи его базы. В это время регулирующий транзистор

Грег открыт и насыщен за счет сопротпвлепня базы, подобранного соответствующим образом. При достижении генератором напряжения, соответствующего регулируемому, происходит «пробой стабилитрона, а управляющий

транзистор открывается. Регулпрующий транзистор закрывается в результате иодачи положительного потенциала на его базу через переход эмиттер-коллектор управляющего транзистора, и напряжение генератора начина. Далее вееь цикл повторяется. Таким образом, упра.Бляющий л регулирующий транзисторы работают в ключевом режиме. ПрИ иэрмальиой работе теператориой уетановки еигнал напряжения, енимаемый е сопротивления RS, Включенното в цепь возбуждения генератора, недостаточен для ерабатываняя усилительиого транзистора Ту,., поэтому на унравляюЩем электроде тиристора Т иег сигнала упра-влсния, и тнр-ИСтор закрыт. При коротком замыкан.ии клеммы «шунт Ш reiHCpaTopa или регулятора па массу или в елучае олежвиткового замыкания обмотки возбуждения reiieратора ток, црох одящий через регулирующий транзистор и, следовательно, через еопротивлеяйо Ra резко возрастает, что нрнвэдит к мгновенному открытию трапзи1стора . Ток коллектора транзистора Гу создает иа сопротивлепиях и делителя падение напряжения, в результате чего в цепи управления тнриетора протекает тс/к, пер ебрасывающнй тиристор из закрытого состояния в открытое. В этом случае, несмотря на то, что стаб.илитрои закрыт, управляющий транзистор измернтельното органа регулятора открывается через анодную цепь тиристора, а это нриводит к мгновсииому закрытию регулирующего транзистора. При закрытии регулирующето транзистора ток короткого замыкания исчезает, транзистор 7ус закрывается, сигнал управления на тиристор не подаетея, но в еоотвстствии е вольт-амперной характеристикой тиристора Г он остается во включеином состоянии до тех нор, лока не будет ликвидировано короткое замыкание и не будет отключено нитапне сстп.

Защиту на определенный тоК ерабатывання Регулнруют с помощью переменного соиротнвленИя R-,.

Возможеп несколько нзмененный вариант схемы защиты (см. фиг. 1 - пунктир). Если а:нодную цепь тиристора включить с точку а схемы регулятора, в этом случае при открьг Ии тиристора уменьшается эквивалс-нтное еонротивление н, плеча делителя, стабилитрон нроби1ваетея от 1гапряжеиия батаре), и защита срабатывает, как опиеа)го вьпие.

На фиг. 2 представлен .вариант защиты регулирующего транзистора от тока короткого замыка)ия клеммы Я/ на массу для транз сторцото регулятора напряжеиия, в которол в качестве регулирующего тра нзистора прпменен составной транзистор, состоящий из двух компонентов: Гр.,. и ТсоглПрпПЦИн работы таких регуляторов заключается в следующем. При включеиии замка зажигания схе.ма нолучаст иитанне от аккумуляторной батареи. Прц этом управляющий транзистор измерительного орга.иа 7уп, закрыт, так как закрыт етабидитрон Сг в цепи базы этого транзистора, а компоненты регулирующего транзистора открыты и нол;1остью насыщены благодаря соответствующему подбору велич 1н еопротивлений Ra н Rj. Это обесиечивает максимальный ток .возоужд иия i5 обмотке возбуждения.

Поеле иуека двигателя начинает вращаться ротор генератора, и наиряженне на его клеммах начинает повышаться по мере увеличения

обОротов .твнгателя. Это напряжение подается на стабилитрон Сг через делитель сопротивлений н /). При определенных оборотах ротора генератора это напряжепие достигает такого уровня, при котором происходит пробой стабилитрона, транзистор открывается, И через его промежуток эмиттер-коллектор на базу 7согл подается потенциал, создающ.ий положительное смещение и закрываюнгий составиой транзистор. Ток возбуждения падает, сООтзететвенно начинает падать напряжение генератора до величины, при которой стабилитрон .сио.ва закрывается, в результате чего закрываетея унравляющии транзистор 7 упр и

открывается составной транзистор. Ток возбуждения возрастает, увеличивается н аи ряжение тенератора, и весь цикл повторяется. Таким образом, все три транзистора ретулятора работают в ключево м режиме.

О.сооенностью цодобиых регуляторов напряжения является то, что npiH нормаль К)й работе генсрагорной ycraiiOBKH коллекгоры транзисторов, .входящих в составной транзнст- р, имеют практически одииаковый нотенциал.

Однако в аварийном режиме короткого замыкаиия Клеммы «щунт генерагора на масс}, когда соста.зной транзистор открыт, нотенциал коллектора согласующего гранзиетора 7 cor;i гораздо выше потепц 1ада коллектора сил.ового транзистора 7,,. Данную раз1гость потенциалов можпо )ГспользоваТь для запуска исполнитель;1ого элелгента бесконтактного устройства защиты тирисгора Г, воздействующе|0 в аварнйюм режиме нсиосредстве -м о на

уиравляющий транзистор 7ynj измерителы-юго Opj-ана 1сгулятора .напряжения таким образов, что это вызы.Зает заииранне составного транзистора. Тиристор управляется сигналом, сии.маемым с коллекторов компонентов ссставпого транзИСтора. Лпод тиристора через еонротивленис иагрузки соединен с базой управляюндего транзистора регулятора в точке б, а катод тиристора соединен с Коллектором снлового транзИСтора Т.. Уиравляющий

электрод тиристора через со.противле.ние Rn Соединен с коллектором согласующего транзистора Г со гл.

При нормальной работе генераторной устаПОВКи ложното срабатывания защиты произойти не .может, так как при открытом составпо-М транзистор.е поте1 циал анода тиристора .несколько BbiHie н:отенциала катода, а нотенциал лнравляющсго элекгр ода ниже иотенциала катода тиристора, иоэтому тиристор Т закрыт.

При закрытом состаквном транзисторе нотенниал анода тиристора значительно выше нотенпиала катода, го потенциал управляющего электрода вышз потепцнала катода па величину надения папряжепия па гасящем диоде

вующей величине сопротивления в цепи управляющего электрода тиристор Т также будет закрыт.

При коротком замыкании клеммы Ш на массу иа коллектор силового транзистора Г подается минус источника питания, в данном случае батареи. На коллекторе согласующего

тра1изистора Г

потенциал равен плюсу источника питания за вычетом падения напряжения на диоде Дос обратной связи, эмнттерном переходе силового транзистора промежутке эмиттер-коллектор согласующего транзистора Тсогл- Тиристор из закрытого состояния переходит ,в открытое благодаря сигналу в цепи управления «управляющий электрод-катод. Тиристор, открываясь, переводит

открытое состояние управляющий транзистор и, следовательно, закрывает составпой

упр транзистор, защищая тем самым силовой транзистор от перегрузок.

Давшую схему можно модифицировать, если переключить анодную цепь тиристора из точки б схемы регулятора в точку в параллельно нижнему плечу делителя. В этом случае при открытии тиристора уменьшается эквивалентное сопротивление нижнего плеча делителя, стабилитрон пробивается от напряжения батареи, и защита срабатывает, как описано выше.

На фиг. 3 представлена схема контактнотраизисторного регулятора с описанным вариантом бесконтактной защиты. При отпирании тиристора Т в аварийном режиме шунтируется часть сопротивления из.мерительного элемента , в результате чего увеличиваются ампервитки обмотки регулятора напряжения, коптаКты регулятора замыкаются, плюс источника питания подается на базу регулирующего транз.истора, и последни надежно запирается. В качестве траглзистора - усилителя Гус целесообразно использовать маломощный .кремниевый транзистор с малыми обратными

, характеристики которого мало зависят от те.мпературы. В случае применения германиевого транзистора в схему защиты необходимо ввести элеме 1ты термокомпенсации, например включить в цепь базы полупроводниковый диод.

Предмет и з о б р е т е н и я

Регулятор нанряжения для генераторов постоянного и переменного тока, содержащ 1Й регулирующий элемент, например, в виде транзистора, измерителы1Ый элемент на тра)1зисторах и устройство защиты регулирующего элe ieнгa от ICopoTKHx замыка1ний на массу в цепи об.мотки всзбуждсния, от.инаю цийся тем, что, е целью повышения надежности регулятора, в качестве указа;п1эго устройства защиты применен тиристор, цень анод-катод которого связана с базовой цепью управляющего транзистора измерительного элемента, а управляющая цепь через промежуточный транзисторный усилитель и сопротивления - с цепью обмотки возбужден1 я генератора.