Регулятор напряжения Советский патент 1980 года по МПК H02P9/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для регулирования напряжения электрических машин, преимущес .венно для генераторных установок транспортных средств. Известны .схемы регуляторов напряжения, имеющие защиту выходного тран зистора от короткого заг икания в цепи обмотки возбуждения генератора. Защита осуществляется с помощью устройства, содержащего диоды и резисторы, один из которых включается в цепь обмотки возбуждения генератора Сигнал защиты является функцией тока короткого замыкания 1 . При такой схеме возможны ложные срабатывания в нормальных, неаварийных режимах, особенно при минусовых температурах когда ток возбуждения повышается из за снижения активного сопротивления обмотки возбуждения. Кроме того, наличие дополнительного сопротивления в цепи обмотки возбуждения ухудшает самовозбуждение автотракторного генератора. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является регулятор напряжения, содержащий вход ной транзистор, база которого через стабилитрон соединена с входным делителем напряжения, выходной транзис,тор, коллектор которого подключен к обмотке возбуждения генератора и транзистор защиты от короткого замыкания 2 . Недостатком данной схемы является наличие повторного включения .Ч . безга) при коротком замыкании в цепи обмотки возбуждения, что существенно снижает четкость защиты регулятора и, соответственно, надежность генераторной установки. . Повторное включение защиты (дребезг) происходит из-за того, что входная цепь транзистора защиты при включении входного транзистора регулятора шунтируется его переходом эмиттер-коллектор. При этом транэнстор защиты отключается, затем снова включается и т.д. При такой нечеткой работе защита выходного транзистора регулятора малоэффективна. Цель изобретения - повышение надежности . Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены дополнительный промежуточный транзистор защиты и резистивный делитель напряжения, причем коллектор основного транзистора защиты соедицрн с коллектором вход ного транзистора, база соединена с одним плечом резистивного делителя, второе плечо которого подключено к коллектору выходного транзистора к средней точке.которого присоединен коллектор промежуточного транзистора база промежуточного транзистора соединена с базой входного транзистора, а зммитеры всех указанных транзисторов соединены между собой. На чертеже представлена принципиальная регулятора. Генератор имеет статорную обмотку силовой выпрямитель 2, к выходу кото рого подключен вход регулятора напряжения, и обмотку 3 возбуждения, являю щуюся нагрузкой выходного транзисторн регулятора. , Регулятор напряжения содержит выходной транзистор 4, реГулирукадий то в обмотке возбуждения, резистор и диоды 6в цепи базы выходного транзистора, резистор 7, исключающий режим обрыва базы выходного транзистора, входной транзистор 8, управляющий выходным транзистором 4, измерительную цепь;состоящую из стабилитро на 9,дросселя 10 и резисторов 1.1,12 13, резистор 14 обратной связи, гасящий диод 15, включенный параллельн обмотке 3 возбуждения, устройство за щиты, содержащее транзистор 16 защиты, эмиттер-коллектор которого включен параллельно эмиттеру-коллектору входного транзистора 8, резисторы 17 и 18, промежуточный транзистор 19 за щиты, управляющий транзистором 16, р зистор 20, ограничивающий базовый то транзистора 19, конденсатор 21, служащий для предовращения ложных сра.батываний защиты при кратковременных всплесках напряжения (например, при отключении аккумуляторной батареи). Регулятор напряжения работает сле дующим образом. До момента достижения генератором заданного уровня напряжения падение напряжения на резисторе 12 входного делителя (10,11 и 12) недостаточно дпя прохождейия через стабилитрон 9 тока , необходимого для отпирания входного транзистора 8. Выходной тра зистор 4 открыт током база-эмиттер, протекающим через резистор 5 и диоды 6. Выходной транзистор 4 находится в состоянии насыщения, сопротивле .ние его перехода змиттер-коллектор м ло. При зтом ток возбуждения генерато протекает по цепи:плюс генератора, обмотка 3 возбуждения/ переход коллектор- эмиттер выходного транзистора 4, общий мииус (масса) генератор Ток возбуждения увеличивается до тех пор, пока напряжение генератора не достигнет заданного уровня, при к тором ток через стабилитрон 9 становится достаточным для отпивания вха« ного транзистора ,8,Открытый переход коллектор-эмиттер входного транзистора 8 шунтирует входную цепь выходного транзистора ,4, При зтом выходной tpaH3HCTop 4 запирается. Ток обмотки 3возбуждения не прерывается,а благодаря наличию гасящего диода 15 постепенно уменьшается до тех пор,пока напряжение генератора не достигнет уровня, при котором входной транзистор 8 отключается. Далее процесс повторяется. Поддержание напряжения генератора на заданном уровне происходит за счет изменения величины тока возбуждения путем изменения соотношения времени открытого и закрытого состояния выходного транзистора 4, чередующихся со значительной частотой. Резистор 13 обеспечивает устойчивый режим работы стабилитрона 9 измерительной цепи регулятора. Резистор 14 является резистором положительной обратной связи. Он определяет четкость фронтов выходного транзистора 4 при переключении из одного состояния в другое, а также требуемую частоту переключения. Транзисторы 16 и 19 осуществляют защиту выходного транзистора 4 от короткого замыкания в цепи обмотки возбуждения. Транзистор защиты 16 включается только в том случае, когда напряжение на переходе эмиттер-база транзистора 16 защиты достаточнодля его; включения, когда промежуточный транзистор 19 не включен. При нормальной работе схемы оба эти условия одновременно не соблюдаются. Если открыт выходной транзистор 4,а входной транзистор 8 закрыт, то напряжение не переходе эмиттер-коллектор выходного транзистора 4 недостаточно для включения транзистора 19 защиты. Если же выходной транзистор 4закрыт, а входной транзистор 8 открыт, то входная цепь транзистора 16 защиты шунтируется переходом эмиттерколлектор промежуточного транзистора 19. При коротком замыкании обмотки 3 возбуждения к цепи эмиттер-коллектор выходного транзистора 4 приложено nd&iйое напряжение сети, следовательно, это же напряжение будет приложено к базовой цепи транзистора 16 защиты. Кроме того, в этом аварийном режиме входной транзистор 8 заперт, так как стабилитрон 9 не пропускает достаточный дпч его включения ток базы. При этом заперт и промежуточный транзистор 19 (протекание тока короткого замыкания через выходной транзистор 4 возможно лшаь при запертом входном транзисторе 8 регулятора).

При коротком замыкании 1Обмотки 3 возбуждения транзистор 16 защиты отпирается, шунтируя входную цепь выходного транзистора 4, отключая его и осуществляя таким образом его защиту от короткого замыкания в цепи обмотки 3 возбуждения.

Защита выходного транзистора 4 от коротких замыканий в цепи обмотки возбуждения не имеет повторных включеНИИ (дребезга ). Включение транзистора 16 защиты, шунтиру ющего входную цепь выходного транзистора 4, происходит очень четко.

В отличии от известного устройства входная цепь транзистора 16 защиты при включении входного транзистора 8 регулятора шунтируется переходом эмиттер-коллектор не входцр1:о транзистора 8 регулятора, а промежуточного транзистора 19 защиты, который включается только при запирании входного транзистора 9 регулятора. Такое включение транзисторов 16 и 19 защиты полностью исключает дребезг при отключении выходного транзистора 4 регулятора в случае короткого замыкания в цепи обмотки возбуждения генератора, поскольку в этом аварийном режиме входной транзистор 8 регулятора находится в отключенном состоянии.

Технико-экономическая эффективност предлагаемого устройства состоит в повышении надежности работы защиты.

что увеличивает срок службы регулятора и всей генераторной установки.Формула изобретения

Регулятор напряжения, содержащий входной транзистор I база которого через стабилитрон соединена с входным делителем напряжения, выходной транзистор, коллектор которого подключен к обмотке возбуждения генератора и транзистор защиты, отличающийся тем, что, с целью повышени нгщежности, введены дополнительный промежуточный транзистор згициты и резистивный делитель напряжения, причем коллектор основного транзистора ЗЕШ1ИТЫ соединен с коллектором входного транзистора, база соединена с одним плечом резистивного делителя, второе плечо которого подключено к коллектору выходного транзистора, к средней точке которого присоединен коллектор прбкЬжуточного транзистора баэа промежуточного транзистора соединена с байой входного транзистора, а эмиттеры всех указанных транзисторов соединены между собой.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ 1337058, кл. В :62 D, 1974.

2.Патент ФРГ 1337056, кл. В| 62 D, 1974.