Регулятор напряжения для синхронных генераторов — SU 1157639 (original) (raw)
157639 1 О Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регуляторах напряжения, работающих в комплекте с синхронными генераторами, и предназначено для поддержания постоянства уровня напряжения в системах электрооборудования автомобилей, тракторов или других автономных энергосистемах,Целью изобретения является повышение надежности. На фиг. 1 представлена система электроонабжения, в состав кбторой входит регулятор напряжения для 1 синхронного генератора, выполненный на транзисторах р-и-р типа на фиг.2 схема варианта выполнения регулятора напряжения с транзисторами и-р-и типа, 20Схема фиг. 1содержит измерительный орган 1, входные выводы которого соединены с шинами питания регулятора напряжения, управляющий транзистор 2, коллектор которого под-ключен к минусовой шине питания через токоограничительную цепь - резистивный делитель напряжения 3 и 4, а база подключена к выходу измерительного органа 1, Силовой транзистор 5, коллектор которого соединен с обмоткой 6 возбуждения синхронного генератора , зашунтированной диодом 8, а эмиттер подключен к плюсовой шине питания, к которой подключен эмиттер управляющего транзистора 2, коллекторз 5 которого через резистор 9 соединен с базой силового транзистора 5, транзистор 10 защиты, змиттер которого подключен,к базе управляющего транзистора 2, коллектор - к средней точке резистивного делителя 3 и 4, а ба-. за " к коллектору силового транзистора 5 через последовательно соединенные резистор 11 и конденсатор 12, к общей точке которых подключен анод диода 13, катод которого подключен к средней точке реэистивного делителя 14 и 15 напряжения, включенного между базой и змиттером управляющего транзистора 2. Шины питания регуля" тора соединены с якорными цепями синхронного генератора 7 через выпрямитель 16, параллельно которому включе,ны аккумуляторная батарея 17, нагрузка 18 и диод 19, предназначенный для защиты полупроводниковых элементов схемы от импульсов напряжения обратной полярности. гРегулятор напряжения работает следующим образом,При подключении аккумуляторной батареи 17 к шинам питания регуляторанапряжение на выходе измерительного,органа 1 мало и недостаточно для отпирания управляющего транзистора 2,В связи с этим силовой транзистор 5открывается, а транзистор 10 защитыиэ-эа отсутствия тока в цепи конденсатора 12 находится в закрытом состоянии. При увеличении частоты вращения ротора генератора 7 напряжениена шинах питания начинает расти и,наконец, достигает значения, при ко.. тором измерительный орган вырабатывает напряжение, отпирающее управляющий транзистор 2. Силовой. транзистор5 иэ-за шунтирующего действия управляющего транзистора 2 закрывается.В результате этого в цепи: конденсатор 12 - резистор 1 - переход базазмиттер транзистора 10 защиты протекает ток, который открывает транзистор защиты, что обеспечивает форсированное переключение управляющего исилового транзисторов. По мере уменьшения тока в цепи. обмотки 6 возбуждения выходное напряжение генератора 7 понижается и соответственно понижается напряжение на шинах питания регулятора. При достижении регулируемыч напряжением уровня, несколько.меньшего номинального значения,напряжение на выходе измерительногооргана реле понижается, что вызываетэапирание управляющего транзистора2 и отпирание силового транзистора5, Транзистор 10 запирается, а конденсатор 12 разряжается по цепи:,диод 3 - ограничительный резистор15 - переходы коллектор-змиттер силового транзистора 5В этом случае к базе управляющего транзистора2 через ограничительный резистор 14прикладывается положнтепьный потенциал форсирующий процесс переключения схемы, Поскольку величину резистора 15 выбирают малой, процесс разряда конденсатора 12 протекает оченьбыстро. Далее процесс регулирования протекает аналогично вышеописанному, в результате чего напряжениев системе электропитания автоматичес.ки поддерживается на номинальномуровне,В режиме короткого замыкания обмотки возбуждения транзисторы 2, 5 и 1 О образуют схему релаксационно -3 11 го генератора, работающего в автоко-лебательном режиме. Процесс возникновения автоколебаний состоит в том,что при открытом силовом транзисторе 5 и замкнутой обмотке вовбужденйя в первоначальньпЪ момент времени ток в коллекторной цепи транзистора 5 ограничивается индуктивной составляющей сопротивления цепи питания регулятора (например, индуктивностью аккумуляторной батареи и присоединительньх проводов 1, В дальнейшем транзистор 5 переходит в линейный режим работы, вследствие чего напряжение на его переходах коллектор-эмиттер начинает возрастать, а в цепи; конденсатор 12 - резистор 11 - переход бава-эмиттер транзистора 10 возникает ток, открывающий транзисторы 10 и 2. Силовой транвистор 5 при этом закрывается, В таком состоянии схема находится в течениевремени, обусловленного в основномпостоянной времени цепи, состоящей иэ конденсатора 12 и резистора 1. При завершении процесса заряда конденсатора 12 транзисторы 10 и 2 закрываются, а силовой транзистор 5 открывается. Конденсатор 12 быстроразряжается через диод 13, резистор15 и открытый транзистор 5. Импульсный ток, протекающий через диод 13, ограничивается резистором 15, что существенно повЬшает надежность ди" ода. Далее процесс протекает анало гично вышеописанному, в результате чего в схеме возникают устойчивые автоколебания. В рассмотренном режиме через силовой транзистор 5 протекает импульсный ток, среднее значение которого при выборе величины резистора 1 значительно большей ве-. личины резистора 15, довольно мало, После устранения короткого замыкания.обмотки возбуждения регулятор включается в работу автоматически.При работе регуляторов в аномальном режиме, напрнмер, с"отключеннойаккумуляторной батареей, возникающие при сбросах тока нагрузки ге,нератора импульсы перенапряженияудерживают управляющий транзистор2 в открытом состоянии в течениевремени действия как переднего, так.и заднего фронтов. В результате этого к коллектору транзистора защитыприкладывается напряжение, равноесумме напряжений на переходах кол 57639 4лектор-эмиттер открытого транзистора 2 и резистора 4, Учитывая, чтопадение напряжения на переходах коллектор-эмиттер открытого. транзистора 2.мало (например, не более0,5 В ), а падение напряжения на резисторе 4 зависит от соотношения ве-личины с величиной резистора 3,при выборе величины резистора 4 знаб -чительио меньше величины резистора3 напряжение на коллекторе транзистора защиты можно ограничить до 3-5 В,Это позволяет значительно снизитьтребования к величине предельно допустимого коллекторного напряжениятранзистора 10 защиты.В состав схемы (фиг. 2)входятследующие элементы: измерительныйорган 1, выход которого подключен .к базе управляющего транзистора 2,силовой транзистор.5, база которогоподключена к коллектору управляющего транзистора 2, блок защиты от короткого .замыкания обмотки возбужде.ния,.состоящий иэ транзистора 10,резистора 11, конденсатора 12 и диода 13.Принцип действия этого регулятора напряжения аналогичен схеме,изображенной на фиг. . ОсобенноЗб стью схемы является то, что в нейсиловой транзистор выполнен по схе"ме эмиттерного повторителя, а токоограничивающий элемент ( резистор)4, включенный между коллектором 35 транзистора защиты И коллекторомуправляющего транзистора, выполнен .в виде диода и также предназначендля ограничения базового н соответственно коллекторного токов си лового транзистора при случайном отсоединении вывода "плюс" регулятора от системы электропитания.Предлагаемый регулятор напряжения.обладает повышенной надежностью 45 и при замыкании обмотки возбуждения,так как благодаря. подключению диодаЭ к базе управляющего транзистора2 возникающий в цепи конденсатора2 схемы защиты даже небольшой им 5 п пульс разрядного тока оказывает дополнительное запирающее воздействиена управляющий транзистор 2. В результате этого процесс отпирания силового транзистора 5 существенно ускоряется, и в связи с увеличением ЭДС самоикдукции цепи питания регулятора осуществляется болееполный разряд конденсатора схемы ва 1157639питы через силовой транзистор 5, Это повьппает зарядный ток указанного кон. денсатора на этапе. перехода силового транзистора в линейный режим работы, в связи с чем управляющий трай знстор открывается при более низких значениях напряжения на коллекторе силового транзистора, что существенно снижает рассеиваемую иа иеи мгйовенную мощность, а следова - тельно, поныюает надежность регулятора,1157639 Лебеде оставительТехред М,Над едактор А.Сабо орректор И.Муска . Тираз 646 Подпи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3)3035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4