Устройство для управления возбуждением генератора Советский патент 1982 года по МПК H02P9/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЕМ Изобретение относится к автотрактор-i ному электрооборудованию, в частности к регуляторам напряжения, работающим в комплекте с генераторами тока, регупирукщими возбуждение генератора и предназначенным для поддержания постоянства напряжения в схеме электрооборудования автомобиля или трактора. Известен регулятор напряжения для управления возбуждения генератора, содер жаший регулирующий элемент, например, в виде транзистора, управляющий и измерительный органы. Указанный регулятор обладает свойством автоматического повторного включения после устранения короткого замыкания обмотки возбуждения Однако введение в схему регулятора узла защиты, фактически не участвукшего в работе устройства при нормальном режиме эксплуатации, повышает коэффициент сложности и снижает надежность из-за увеличения вероятности отказов. Кроме того, реализация узла защиты на ГЕНЕРАТОРА тиристоре, обладающего значительным разбросом и нестабильностью параметров, существенно повыщает трудоемкость настрсйки регулятора. Наиболее, близким к предлагаемому является устройство дли управления возбуждением генератора, содержащее измерительный орган, вьшолненный в виде включенного между входными выводами делителя напряжения, одно из плеч которого защунтировано цепочкой из последовательно включенных стабилитрона и выходного резистора, регулирующий транзистор, эмиттер-коллекторный переход которого между входным и выходным выводами и база которого связана с коллектором управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с общей точкой стабилитрона и выходного резистора, а база связана с коллектором регулирующего транзистора, при этом коллектор регулирующего транзистора соединен с одним из входных выводов через щунтирующий резистор, а база управляющего транзистора соединена с другим входным выводом, соединенным с выходным резистором через диод fsj. Недостатком устройства является от сутствие защиты от короткого замыкания В цепи возбуждения, что уменьшает надежность генератора. Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления возбуждением генератора введены резистор и делитель напряжения на резисторах, коллектор регулирующего транзистора соединен с выходным выводом, эмиттер - с входным, а эмиттер управляющего транзистора через выходной резистор соединен с общей точкой других входного и вы ходного вьшодов, при этом база управляющего транзистора соединена с коллектором регулирующего транзистора через введенный резистор введенный делитель напряжения на резисторах включен между коллекторами управляющего и регулирующего транзисторов, а база последнего соединена со средней точкой введенного делителя напряжения. На чертеже изображена схема устройства. Устройство содержит измерительный орган, состоящий из включенного между шинами питания (входными вь водами) резистивного делителя напряжения 1 и 2 к средней точке которого через стабилитрон 3 подклл чен выходной резистор 4, управляющий транзистор 5, эмиттер кото рого подключен к резистору 4 измерительного органа, а коллектор соединен с положительной щиной питания через резисторы 6и7 делителя напряжения. Регулирующий транзистор 8, базо-эмиттерный переход которого подключен параллельно резистору 7, а коллекторно-эмиттерный переход, защунтированный резистором 9, .подключен к щинам питания через обмотку 10 возбуждения генератора 11, выводы кото рой являются выходными выводами устройства управления, зашунтированную параллельно включенными диодом 12 и последовательной цепью из резистора 13 и диода 14. Точка соединения резистора 13 и диода 14 подключена к базе управляющего транзистора 5. Шины питания регулятора подключены к параллельно соединенным выпрямителю 15, аккумуляторной батареи 16 и нагрузке 17. Принцип действия устройства состоит в следующем. При подключении аккумуляторной бата реи 16 к щинам питания схемы стабилитрон 3 закрыт, а регулирующий транзистор 8 устанавливается в открытое состояние. Объясняется это тем, что изгоа наличия резистора 9 в цепи базы управляющего транзистора 5 протекает небольшой ток, вызывающий в схеме регулятора быстропротекающий регенеративный процесс, вследствие которого регулирукьщнй транзистор переходит в режим насыщения, а управляющий остается в линейном режиме, но близком к насыщению. С момента перехода регулирующего транзистора в открытое состояние по обмотке Ю J Qзбyждeш я начинает протекать ток, ограничиваемый только ее активным сопротивлением. Напряжение, вырабатываемое генератором 11, начинает быстро возрастать, что вызывает повьпиение напряжения на зажимах аккумуляторной батареи 16, соединенных с шинами питания регулятора. При достижении регулируемым напряжением величины несколько большей номинального значения стабилитрон 3 пробивается и на резисторе 4 создается дополнительное падение напряжения, подзалирающее управляющий транзистор 5. Его коллекторный ток уменьшается, что вызывает уменьшение коллекторного тока регулирующего транзистора 8 и соответствующее уменьшение тока базы транзистора 5. В схеме вновь возникает регенеративный процесс, вызывающий запирание как управляющего, так и регулирующего транзисторов. Таким образом, после пробоя стабилитрона ток в цепи обмотки возбуждения резко уменьшаетс я и принимает значение близкое к нулю. Напряжение, вырабатываемое генератором 11, начинает понижаться и соответственно понижается напряжение на шинах питания регулятора. При уменьшении величины регулируемого напряжения ниже номинального уровня стабилитрон 3 запирается и падение напряжения на резисторе 4 уменьшается. С этого момента времени в цепи базы транзистора 5 опять начинает протекать ток, обусловленный наличием резистора 9 и схема устанавливается в состояние, при котором регулирующий транзистор открыт, а по обмотке возбуждения протекает ток, повышающий направление генератора. Далее процесс регулирования протекает аналогично указанному, в результате чего среднее значение напряжения в системе электропита-. ния поддерживается на номинальном уровне. Следует отметить, 8то минимального времени регенеративного процесса при переключении регулирующего транзистора из закрытого состояния в открытое и наиоборот можно достичь при достаточно большом петпевом коэффициенте уси пения схемы регугштора, например, при выполнении регуггарующего элемента по схеме составного транзистора. Если же в схеме регулятора используются транэд1сторы, статические коэффициенты усиления которых не достигают достаточно больших значений, то в этом случае ускорить регенеративный процесс можно путем подключения параллельно резистору 13 форсирующего конденсатора.

Вьшолнение цепи связи в виде нелинейного делителя напряжения, состоящего из резистора 13 и диода 14 (например, стабилитрона в прямом включении), позволяет обеспечить хорошую чувствительность схемы к изменениям регулируемого напряжения. Объясняется это тем, что из-за нелинейности вольт-амперной характеристики диода, коэффициент передачи указанного делителя является функцией напряжения на обмотке возбуждения. Так, .например, при открытом регулирукщем транзисторе, когда напряжение на обмотке возбуждения максимально, коэффициент передачи делителя вследствие малого в этом случае дифференциального сопротивления диода мал, а когда напряжение на обмотке возбуждения мало (регулирующий транзистор заперт), коэффициент передачи делителя, из-за значительного увеличения дифференциального сопротивления диода, резко возрастает. Данное обстоятельство позволяет, с одной стороны, исключить режим насыщения управляющего транзистор, когда регулирующий транзистор открыт, а с другой - повысить напряжение на базе управляющего транзистора,когда регулирующий транзистор заперт. Это позволяет уменьшить зо- . ну нечувствительности схемы и соответственно уменьшить ошибку регулирования.

Зашита регулирующего транзистора от короткого замыкания обмотки возбуждения осуществляется следующим образом.

При коротком замыкании обмотки возбуждения база управляиошего транзистора через резистор 13 оказывается подклю- ченной к - источника питания. Поэтому независимо от того, открыт стабилитрон 3 или закрыт, управляющий транзистор мгновенно закрывается, что впечет за собой запирание регуга1рующего транзистора 8. 0 рассматриваемом состоянии схема находится до тех пор, пока не устранено короткое замыкание обмотки возбуждения. После устранения короткого замыкания регулятор включается в работу автоматически.

Таким образом, предлагаемое устройство последовательной цепи, шунтирующей обмотку воз ждения, к базе управляющего транзистора, эмиттер которого подключен к выходному резистору измерительного органа, а коллектор через ограничителный резистор соединен с базой регулирующего транзистора, выгодно отличается от известных, так как при более простом вы толнении позволяет существенно повысить (садежность. Формула изобретения

Устройство для управления возбуждением генератора, содержащее измерительный орган, выполненный в виде включенного между входными выводами делителя напряжения, одно из плеч которого аашунтировано цепочкой из последовательно включенных стабилитрона и выходного резистора, регулирующий транзистор, эмиттер-коллекторный переход которого включен между входным и выходным выводами и база которого связана с коллектором управляющего транзистора, эмиттер которого соединен с общей точкой стабилитрона и вь1ходного резистора, а база связана с коллектором регулирующего транзистора, при этом коллектор регулирующего транзистора соединен с одним из входных выводов через шунтирующий ре.зистор, а база управляющего транзистора соединена с другим входным выво- . дом, соединенным с выходным резистором через диод, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены резистор и делитель напряжения на резисторах, коллектор регулирующего транзистора соединен с выходным выВШом, эмиттер - с входным, а эмиттер управляющего транзистора через выходной резистор соединен с общей точкой других входного и выходного выводов, при этом база управляющего транзистора соединена с коллектором регулирующего транзистора через введенный резистор, введенный делитель напряжения на резисторах включен меж ду коллекторами управляющего и регулирующего транзисторов, а база последнего соединена со средней точкой введенного делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №.628598, кл И О2 Р 9/ЗО, 1977.

2.Патент ФРГ № 14633О4, кп. Н 02 Р 9/30, 1971.