Регулятор напряжения для генераторапЕРЕМЕННОгО TOKA Советский патент 1981 года по МПК H02P9/30 

вой шиной источника питания, а эмиттер через обмотку возбуждения генератора - с минусовой шиной источника питания з.

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 изЪбретения - увеличение КПД и улучшение масср-габаритных показателей .

Поставленная цель достигается 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 трансформа тора, 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 блок.инг-генератор, собранный на транзисторе 6 и трансформаторе 7. Трансформатор 7 имеет четыре обмотки 8,9 и 10,11,две из которых 8 и 9 -первичные, а 10 и 11 - вторичные.

Обмотка 8 подключена через токоог раничивающий резистор 12 к базе транзистора 6 и коллектору транзистора 5 а обмотка 9 - между плюсовой шиной 13 источника питания -и коллектором транзистора б. Эмиттер транзистора 6 соединен с минусовой шиной 14 источника питания. Вторичная обмотка 10 трансформ атора 7 подключена через резистор;15 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 га нератора 18 соединены с выпрямителем 21, параллельно которому подключена аккумуляторная батарея 22 и нагрузка 23.

Регулятор напряжения работает еледующим 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 потенциёша его эмиттера, транзистор 5 открыт полностью.Сопротивление его коллекторно-эмиттерного перехода мало и импульсы тока в цепи базы транзистора 6 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 мседности, 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 превьииении регулируемь напряжением номинального уровня вследствие например, увеличения числа оборотов двигателя напряжение на резисторе 2 делителя напряжения величивается и еще больше подзапирает транзистор 5. Это вызывает увеличение сопротивления его коллекторно-эмиттерного перехода и соответствующее уменьшение тока в цепи базы транзистора б автогенератора. Коэффициент заполнения уменьшается, а следовательно, уменьшается и среднее значение импульсного тока в цепи обмотки возбуждения. Это приводит к уменьшению напряжения генератора 18 и соответствующему снижению 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 заполнени увеличивается, что вызывает увеличение среднего значения импульсного то ка в обмотке 17 возбуждения и соотве ствующее повышение уровня регулируемого напряжения до номинального значения. Далее процесс протекает анало гично описанному вьлше, в результате чего величина регулируемого напряжения всегда близка к номинальному зна чению. В процессе регулирования благодаря трансформаторному выходу широтноимпульсного модулятора энергетически режим регулирующего транзистора, зависящий в основном для рассматриваемого вида импульсной модуляции от вр мени его выключения, всегда поддержи вается на оптимальном уровне. Объясняется это тем, что амплитуда отрица тельных всплесков наЬряжения на выходной обмотке импульсного трансформато ра пропорциональна длительности поло жительных импульсов. Таким образом, при насыщении базы регулирукадего транзистора более длительным импульсом положительной полярности его активное запирание производится отрица тельным всплеском большей величины. И наоборот, при уменьшении длительности положительного импульса амплитуда отрицательного .всплеска уменьшается. Схема защиты регулирукяцего транзистора 16 от коротких замыканий обмотки 17 возбуждения работает следующим образом. Благодаря тому, что вторичную обмотку 11 включают синфазно со вторичной обмоткой 10 и вьтолняют с числом витков, обеспечивакнцим на ней в моменты открытого состояния регулирующего транзистора напряжение несколько меньше напряжения на обмотке возбуждения диод 20 надежно заперт. При запирании регулирующего транзистора 16 полярность напряжения на обмотке 11 изменяется на обратную, а ампяитуда всплеска напряжения на згицунтированной 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 режиме холостого хода и никакого влияния на работу схемы не оказывает. При коротком замыкании обмотки 17 возбуждения обмотка 11 для интервалов времени формирования отпирающих регулирующий транзистор импульсов оказывается замкнутой накоротко диодом 20. Это обстоятельство нарушает условия самовозбуждения автогенератора и вызывает срыв колебаний в его схеме.В связи С этим напряжение на вторичной обмотке 10 спадает до нуля, а регулирующий транзистор 16 надежно запирается. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока не будет устранено короткое Зс1мыкание обмотки 17 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 и защитные функции, а такжеулучшает режим работы выходного транзистора. Формула изобретения Регулятор напряжения для генератора переменного тока, 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 источника питания, блокинг-генератор на транзисторе и трансформаторе с двумя первичными и двумя вторичными обмотками, одна первичная обмотка которого включена последовательно в эмиттерно-коллекторную цепь транзистора блокинг-генератора, один из выводов второй первичной обмотки соединен с базой транзистора блокинг-генератора, а одна из 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 - с минусовой шиной источника питания, от. личающийся тем, что, с целью увеличения КПД, улучшения массо-габаритных показателей, введен дополнительный диод, анод которого подключен к минусовой шине источника питания, а катод k одному из выводсв другой вторичной обмотки трансформатора, второй вывод этой обмотки соединен с эмиттером выходного транзистора регулятора, причем свободный вывод второйпервичной обмотки трансформатора соединен коллектором управляющего транзис- ора измерительного органа. Источники информсщии,. ринятые во внимание при экспертизе 1..Авторское свидетельство СССР 406281, кл. Н 02 Р 9/40, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 4126630 кл. Н 02 Р 9/30, 1972. 3.Патент ФРГ 1538322, л. 21 С 63/04.