КОНТАКТНО-ТРАНЗИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК H02P9/30 

Известны контактно-транзисторные регуляторы напряжения для генераторов ностоянного и переменного тока, содержащие силовой транзистор, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, нелинейное сопротивление, введенное в эмиттерную цепь транзистора, управляющее реле и релейный элемент защлты силового транзистора от коротких замыканий обмотки возбуждения на массу. Однако в таких регуляторах реле защиты для нормального функционирования требует установки дополнительного нолупроводникового элемента, что влияет на характеристики генераторной установки. Работа реле защиты критична к положению уровня напряжения батареи при низких коэффициентах усиления транзистора.

Цель изобретения - упрощение -схемы защиты силового транзистора от коротких замыканий цени возбуждения генератора на массу и повышение надежности регулятора. Для этого управляющая цепь элемента защиты включена между нлюсовой .клеммой регулятора и коллектором силового транзистора через нормально закрытые контакты управляющего реле, нормально открытые контакты которого включены в базовую цепь транзистора, соединенного с плюсовой клеммой регулятора через исполнительную цепь релейного элемента.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема описываемого регулятора напряжения с электромагнитным реле в качестве элемента защиты; на фиг. 2 - то же, с тиристором в качестве элемента защиты.

Регулятор напряжения (фиг. 1) содержит регулирующий элемент - транзистор Гь управляющий элемент - электромагнитное реле РН, имеющее переключающие контакты:

Н. 3. контакты -первой ступени P//I и н. о. контакты второй ступени PHz, включенные между «плюсолЕ схемы и базой транзистора Г электромагнитное реле защиты, состоящее из об-.мотки РЗ, включенной через н. з. контакты

PHi между «плюсом схемы и коллектором транзистора Г, и н. о. контактов РЗ, включенных между «плюсом схемы и базой транзистора TI. Контакты реле защиты могут быть нормально закрыты и включены последовательно в цепь возбуждения.

Регулятор работает следующим образом. При включении замка зажигания обмотка возбзждення генератора ОВГ получает питание через открытый транзистор TI, при этом

н. 3. контакты РН yпpaвляJющeгo реле остаются зал кнутыми, так как напряжения батареи недостаточно для их размыкания. Обмотка РЗ реле защиты зашунтирована через диод Д открытым промежутком эмиттер-колмент вызвать ложных срао.1тывании реле защиты. При включении в работу двигателя, а следовательно, и генератора генератор при онределенных оборотах развивает напряжение большее, чем напряжение батареи. При определенном ypoBTie напряжения генератора контакты PHi управляющего реле размыкаются, отключая тем самым обмотку реле РЗ. При достижении генератором напряжения, равпого регулируемому, замыкаются контакты РН управляющего реле, при этом «плюс питания гфикладывается к базе и транзистор 7i закрывается, переходя в состояние отсечки. Напряжение генератора начинает уменьшаться вследствие уменьщения тока возбуждения.

При Определенном уровне напряжения генератора контакты PHz размыкаются, транзистор открывается, ток возбуждения увеличи- Бается. Процесс повторяется. При размыкании контактов Р//2 контакты РН .всегда остаются разомкнутыми, так как, вследствие наличия в схеме регулятора ускоряющего контура, состоящего из сопротивлений Ry .и Rj,, в Системе регулирования устанавливается сравнительно большая частота колебаний якоря регулятора. Следовательно, при нормальной работе генераторной установки в различных нагрузочно-скоростных режимах обмотка реле защиты РЗ обесточивается и не вызывает дополнительного нагрева транзистора и ложных срабатываний защ,иты.

Защита работает следующим образом.

При коротком замыкании обмотки возбуждения генератора на массу и неработающем генераторе обмотка реле защиты через н. з. контакты PHi получает питание от аккумуляторной батареи, ампер-витки ее резко возрастают и юревыщают ампер-витки срабатывания. Реле защиты срабатывает, а контакты P3i замыкаются, подавая «плюс на базу гранзистора, что вызывает запирание транзистора и, следовательно, ликвидирует перегрузки. Контакты реле защиты остаются в замкнутом состоянии под действием ампервитков обмотки РЗ до момента выключения питания со схемы регулятора.

При работающем генераторе, т. е. при вибрационной работе н. о. контактов РН, в момент короткого замыкания клеммы «шунт на массу налряжение литания резко падает до наюряжения батареи, так как обмотка возбуждения генератора закорачивается. При этом контакты PHz размыкаются, а контакты PHi замыкаются, вызывая срабатывание реле защиты. Следовательно, защита срабатывает От сигнала напряжения, который может возникнуть только в аварийном .

Анализ схемы и принцип работы реле защиты показывают следующие преимущества предлагаемого регулятора:

а) предельная простота конструкций и технологичность изготовления, так как реле защиты содержит только одну шунтовую обмотку;

б)отсутствие дополнительного полупроводникового элемента-диода;

в)отсутствие влияния схемы защиты на характеристики генераторной установки, так как

нет сериесной обмотки в цени возбуждения, отсюда уменьшение начальных оборотов отдачи генератора и установка TpaiisncTOpOB без отбора по падению напряжения в состоянии насыщения;

г) уменьшение перегрева транзистора, так как при нормальной работе генераторной установки шунтовая обмотка реле защиты отключена;

д)реле защиты надежно срабатывает при полностью разряженной аккумуляторной батарее вне зависимости от коэффициента усиления транзистора;

е)при использовании н. з. контактов, включенных в цень эмиттера транзистора, уменьщается время срабатывания реле защиты при питании схемы от батареи и увеличивается надежность защиты, так как в аварийном режиме контакты реле защиты отключают питание от электродов транзистора.

Дальнейшим развитием изобретения является создание контактно-транзисторного регулятора, для защиты транзистора которого используется переключающий диод-тиристор УД|. Анод тиристора УД соединен с концом задающей обмотки управляющего реле, а катод непосредственно или через разделительный диод - с коллектором транзистора TI. Тиристор запускается в аварийном режиме короткого замыкания «щунта на массу сигналом иапряжения по цепи управления, включенной через к. 3. контакты PHj управляющего реле между «плюсом схемы и коллектором транзистора. При нормальном режиме генераторной установки тиристор УД1 все время находится в занертом состоянии, так как при открытом транзисторе TI потенциал катода тиристора больше, чем потенциал средней точки обмотки реле РН и сопротивления RI, а при закрытом транзисторе отсутствует цепь тока управления тиристора вследствие ее разрыва контактами PHi. Следовательно, ложных срабатываний тиристора в нормальных условиях быть не может. Защита транзистора в аварийном режиме короткого зaJMЫкaния «шунтом на массу ппоисходит следующим образом.

При неработающем генераторе и включенной батарее в момент короткого замыкания в цепи управления тиристора УДг появляется ток, нроходящий от «плюса схемы через н. з.

контакты РН управляющего реле и сопротивление к переходу управляющий электрод- катод. Так как в этот момент потенциал анода тиристора выше потенциала катода на величину падения напряжения на сопротивлении Ri,

включенном последовательно с задающей обмоткой реле, то тиристор пробивается, переходя в открытое состояние, шунтируя тем са.мым сопротивление Ri. Следовательно, ток и ампер-витки обмотки реле РН резко возрастаРН:2 замыкаются, подавая «плюс на базу транзистора Tj, вызывая тем самым его закрытие.

При работающем генераторе -в момент короткого замыкания обмотки возбуждения генератора на массу напряжение генератора резко падает до нат1ряжения батареи, контакты РН замыкаются, подавая сигнал на запуск тиристора, а тиристор, открываясь, вызывает запирание тиристора Г.

Использование регулятора с применением тиристора и двухступенчатой контактной группы управляющего реле полностью исключает все недостатки существующих схем и кроме того, не требует установки в регуляторе специального электромагнитного реле за« щиты.

Таким образом, использование изобретения резко новыщает надежность и упрощает конструкцию контактно-транзисторных регуляторов.

Предмет изобретения

Контактно-транзисторный регулятор напряжения для генераторов Постоянного и переменного тока, содержащий силовой транзистор, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, нелинейное сопротивление, введенное в эммитерную цепь транзистора, управляющее реле и релейный элемент защиты силового транзистора от корогких замыканий обмотки возбуждения на массу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулятора, управляющая цепь элемента защиты включена между плюсовой клеммой регулятора и коллектором силового транзистора через нормально закрытые контакты управляющего реле, нормально открытые контакты .которого Включены в базовую цепь транзистора, соединенного с плюсовой клеммой регулятора через исполнительную цепь релейного элемента.

4- -f

-k-X- -1

РлУ,