Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ
АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в генераторных установках транспортных средств. Сущность: в аналоговый регулятор напряжения, состоящий из измерительного звена 1, регулирующего 7 и силового 8 транзисторов, источника 6 опорного напряжения на стабилитроне, введена цепочка 9 частотозависимой обратной связи. Источник 6 опорного напряжения подключен к базе регулирующего транзистора 7, измерительное звено 1 - к его эмиттеру, а цепочка обратной связи подключена между базой и коллектором силового транзистора 8, что позволяет изменить режим работы транзисторов регулятора с дискретного на аналоговый, а следовательно, улучшить качество электроэнергии и снизить радиопомехи. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2006176
Класс(ы) патента: H02P9/30, H02J7/14
Номер заявки: 5033264/07
Дата подачи заявки: 19.03.1992
Дата публикации: 15.01.1994
Заявитель(и): Нещадим И.Л.
Автор(ы): Нещадим И.Л.
Патентообладатель(и): Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище
Описание изобретения: Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения транспортных средств с повышенными требованиями к качеству электроэнергии.
Известен угольный регулятор напряжения в котором для повышения точности регулирования якорь электромагнита имеет профиль, очерченный по кривой, позволяющий компенсировать реакцию угольного столба, и крепится на четырех плоских пружинах, расположенных попарно и взаимно перпендикулярно так, что линия пересечения двух пар плоских пружин является осью вращения якоря [1] .
Недостатком данного регулятора является пониженное качество электроэнергии при переходных процессах, вызванное инерционностью управляющего электромагнита из-за наличия большой индуктивности его обмотки, а также из-за нестабильности параметров угольного столба. Кроме того, угольный регулятор обладает недостаточной надежностью в работе и повышенными массогабаритными показателями.
Наиболее близким техническим решением является бесконтактный полупроводниковый регулятор напряжения, содержащий измерительный мост, элемент сравнения, ключевой усилитель, выходной каскад и цепочки положительный и отрицательной обратной связи, причем выходной каскад выполнен по схеме составного транзистора и включен последовательно в цепь обмотки возбуждения генератора, а цепочки обратной связи обеспечивают дискретный режим работы транзисторов регулятора [2] .
Недостатком данного регулятора является повышенная пульсация выходного напряжения, вызванная дискретным способом управления током возбуждения генератора. Вследствие наличия индуктивности обмотки возбуждения и статорных обмоток генератора система регулятор - генератор обладает значительной инерционностью, что приводит к колебаниям выходного напряжения относительно регулируемой величины, особенно значительным при отсутствии аккумуляторной батареи. Пульсация не может быть существенно снижена путем увеличения частоты переключений силового транзистора и зависит от частоты вращения и нагрузки генератора.
Изобретение направлено на улучшение качества электроэнергии и снижение уровня радиопомех генераторных установок транспортных средств.
Это достигается тем, что в регулятор введены источник опорного напряжения, подключенный к базе регулирующего транзистора, и цепочка частотозависимый обратной связи, подключенная между базой и коллектором силового транзистора, а измерительное звено подключено к эмиттеру регулирующего транзистора.
На чертеже представлена электрическая схема регулятора напряжения.
Регулятор напряжения содержит измерительное звено 1, подключенное между собой "плюсовым" и "минусовым" проводами регулятора регулирующий транзистор 7, эмиттер которого подключен к средней точке измерительного звена, база - к источнику опорного напряжения и гасящему резистору, коллектор - к "плюсовому" проводу регулятора, силовой транзистор 8, база которого подключен к коллектору регулирующего транзистора 7, эмиттер - к "плюсовому" проводу регулятора, а коллектор - к шунтовой клемме "Ш" регулятора, источник опорного напряжения 6, подключенный между базой регулирующего транзистора и "минусовым" проводом регулятора, и цепочку 9 частотозависимой обратной связи, подключенную между коллектором и базой силового транзистора 8. Обмотка возбуждения синхронного генератора 14 подключается между клеммой "Ш" и "минусовым" проводом регулятора.
Регулятор работает следующим образом.
При подаче на клемму "+", соединенную через выключатель 12 с клеммами "+" генератора 14 и аккумуляторной батареи 13, напряжения питания к базе регулирующего транзистора 7 подводится напряжение, равное опорному напряжению источника опорного напряжения 6, а напряжение Uэ7, подводимое к эмиттеру этого транзистора, определяется выражением:
Uэ7= (Uрег-UVD2) R4/(R3+R4), где Uрег - напряжение, поддерживаемое регулятором;
ΔUVD2 - падение напряжения на диоде 2;
R3, R4 - сопротивление резисторов 3 и 4 соответственно.
Напряжение Uб-э7между базой и эмиттером транзистора 7 можно определить из выражения:
Uб-э7= Uоп+(ΔUVD2-Uрег)R4/(R3+R4) где Uоп - опорное напряжение источника опорного напряжения 6.
При неработающем генераторе напряжения Uб-э7 лежит в пределах 0,50-0,65 В, транзистор 7 открыт. При этом открывается силовой транзистор 8, и по обмотке возбуждения генератора протекает ток, ограниченный активным сопротивлением обмотки возбуждения и сопротивлением коллекторно-эмиттерного перехода транзистора 8. При вращении ротора генератора 14 от базового двигателя транзисторного средства магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, наводит в обмотках статора ЭДС и при достижении ее величины уровня, превышающего напряжение аккумуляторной батареи 13, генератор будет отдавать ток для подзаряда батареи и во внешнюю нагрузку. При дальнейшем увеличении частоты вращения генератора его напряжение достигнет регулируемой величины и приведет к возрастанию напряжения, приложенного к эмиттеру транзистора 7. Напряжение Uб-э7 начнет уменьшаться, что приведет к плавному увеличению сопротивления его коллекторно-эмиттерного перехода. Соответственно увеличится сопротивление коллекторно-эмиттерного перехода транзистора 8, что приведет к уменьшению тока через обмотку возбуждения генератора 14. Уменьшение тока возбуждения вызовет уменьшение магнитного потока и, как следствие, уменьшение выходного напряжения генератора и поддержание его на уровне регулируемой величины. При уменьшении напряжения генератора (например, при возрастании нагрузки) напряжение возрастает, что приводит к уменьшению сопротивления коллекторно-эмиттерного перехода транзистора 7 и транзистора 8 соответственно. Так как ток возбуждения изменяется плавно, отпадает необходимость в шунтирующем диоде, применяемом в дискретных регуляторах.
Ток через обмотку возбуждения возрастает, увеличивая тем самым магнитный поток и напряжение генератора. Регулятор напряжения не имеет входного фильтра и реагирует на изменение напряжения генератора в виде пульсаций выпрямленного напряжения. Однако обмотка возбуждения генератора, обладая большой индуктивностью, является фильтром и пульсации выпрямленного напряжения не оказывают влияния на величину регулирующего напряжения. Для устранения возбуждения силового транзистора и обеспечения его работы на прямолинейном участке выходной характеристики силовой транзистор охвачен частотозависимой отрицательной обратной связью на элементах 10 и 11, которая работает следующим образом.
При работе генератора на режимах, близких к холостому ходу, для поддержания минимального тока возбуждения транзистор 8 находится в режиме, близком к режиму отсечки, и из-за наличия в выходном напряжении генератора пульсаций, вызванных работой выпрямительного блока и большого коэффициента усиления силового транзистора, происходит высокочастотное возбуждение транзистора 8 и переход его в режим отсечки. Для устранения этого явления переменная составляющая напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения, подается на базу транзистора 8 через конденсатор 10, уменьшая тем самым коэффициент усиления транзистора 8, и возвращает его на прямолинейный участок рабочей характеристики. Резистором 11 производится установка глубины обратной связи.
Таким образом, работа транзисторов регулятора в активном режиме позволяет плавно изменять ток, протекающий по обмотке возбуждения, пропорционально изменению выходного напряжения генератора и исключает пульсацию выходного напряжения, обусловленную дискретным изменением тока возбуждения генератора, что уменьшает общую пульсацию выходного напряжения генератора, снижает уровень радиопомех, создаваемых генераторной установкой.
Кроме того, работа регулятора в активном режиме уменьшает время протекания переходных процессов при коммутации внешней нагрузки за счет малой инерционности регулятора напряжения. Термокомпенсация регулятора достигается применением транзисторов разных структур (n-p-n и p-n-p), термокомпенсированного стабилитрона и диода.
Отсутствие в схеме регулятора низкоомных резисторов и конденсаторов большой емкости позволяет создать конструкцию регулятора в интегральном исполнении. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 87740, кл. H 02 P 9/22, 1964.
2. Брюханов А. Б. Электронные устройства автомобиля. -М. : Транспорт, 1988, с. 25-26.
Формула изобретения: АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ для синхронного генератора, содержащий измерительное звено, подключенное между плюсовым и минусовым проводами регулятора напряжения, регулирующий транзистор, коллектор и база которого подключены к плюсовому проводу регулятора напряжения, силовой транзистор, база которого подключена к коллектору регулирующего транзистора, эмиттер - к плюсовому проводу регулятора, коллектор - к шунтовой клемме регулятора, и источник опорного напряжения, одним выводом подключенный к базе регулирующего транзистора, отличающийся тем, что в регулятор введена цепочка частотозависимой обратной связи, подключенной между базой и коллектором силового транзистора, эмиттер регулирующего транзистора подключен к средней точке измерительного звена, другой вывод источника опорного напряжения подключен к минусовому проводу регулятора.