МОДУЛЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам регулирования выходного напряжения генераторов электрического тока, установленных на транспортных средствах и других объектах.
Известен модуль регулятора напряжения генератора, содержащий основание, выполненное из диэлектрического материала. На основании имеются бобышки, на которых закреплен блок управления возбуждением генератора, выполненный в виде пластины со схемой управления, закрытой сверху крышкой. На основании также имеются лапы с отверстиями под крепежные элементы, предназначенные для монтажа модуля. Блок управления имеет выводы, соединенные посредством шин с клеммами, предназначенными для соединения модуля с генератором и со схемой объекта, например, бортовой сетью транспортного средства.
Клеммы и частично шины выступают за контур основания
(см. патент на промышленный образец №59316, МКПО 13-03, 2006 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известного модуля необходимо отметить, что монтаж клемм на шинах, выходящих за контур основания, не позволяет использовать известный модуль в качестве встроенного в генератор, так как его крепление к корпусу генератора возможно только снаружи. Вследствие того, что данный модуль является пристраиваемым к генератору, для его защиты от электрических и механических воздействий генератор должен быть снабжен дополнительным кожухом. Данное обстоятельство существенно усложняет сборку генераторной установки и удорожает ее стоимость. Кроме того, известный модуль не позволяет с помощью инструмента изменять уровень регулируемого напряжения в бортовой сети при изменении сезонных условий работы транспортного средства.
Задачей настоящей полезной модели является разработка модуля регулирования напряжения генератора, встраиваемого в генератор и обладающего повышенной надежностью и улучшенными потребительскими свойствами.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в модуле регулирования напряжения генератора (МРНГ), содержащем основание, на одной стороне которого на бобышках закреплен блок управления возбуждением генератора, минусовой, плюсовой и шунтовой выводы которого шинами соединены с клеммами, предназначенными для включения модуля в схему генераторной установки, новым является то, что модуль снабжен двумя контактными элементами, установленными в бобышке, выполненной заодно с корпусом на другой его стороне, причем контактные элементы установлены в бобышке с возможностью осевого перемещения и подпружинены относительно бобышки, один контактный элемент соединен с плюсовой шиной и имеет возможность контакта с одним выводом обмотки возбуждения генератора, а другой соединен с шунтовой шиной и имеет возможность контакта с другим выводом обмотки возбуждения генератора, клеммы расположены на основании, причем основание и бобышки выполнены из диэлектрического материала, а минусовая, плюсовая и шунтовая шины размещены в пазах основания, при этом модуль может быть снабжен узлом посезонной установки уровня регулируемого напряжения, расположенным с одной стороны основания и выполненным заодно с ним в виде втулки, в которой размещен регулировочный винт, предназначенный для коммутации шины, соединенной с параметрическим выводом блока управления возбуждением генератора, с минусовой шиной модуля или с корпусом генератора непосредственно.
При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные заявленному, а, следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию патентоспособности «новизна».
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - МРНГ, общий вид;
на фиг.2, фиг.9 - схемы подключения МРНГ к генератору и цепям электрической бортовой сети;
на фиг.3 - МРНГ, вид сбоку;
на фиг.4 - МРНГ, снабженный узлом посезонной установки уровня регулируемого напряжения;
на фиг.5 - узел установки уровня регулируемого напряжения;
на фиг.6 - схема блока управления возбуждением генератора;
на фиг.7, фиг.8 - МРНГ, снабженный измерительной клеммой;
Модуль регулирования напряжения генератора (фиг.1) выполнен в виде основания 1, блока управления возбуждением генератора, представляющим пластину 2 со схемой управления, закрытой сверху крышкой 3.
Блок управления закреплен на бобышках 4, имеющихся на одной стороне основания 1 и имеет следующие выводы (фиг.2): вывод «а» - минусовой (имеет возможность подключения к минусовому выводу генератора); вывод «б» - шунтовой (имеет возможность подключения к первому выводу обмотки возбуждения генератора); вывод «в» - плюсовой (имеет возможность подключения к выходному выводу (В) дополнительной тройки диодов и ко второму выводу обмотки возбуждения генератора);
На другой стороне основания 1 (фиг.3) выполнена бобышка 5 с отверстиями, в которых с возможностью осевого перемещения установлены подпружиненные упругими элементами 6 относительно бобышки 5 контактные элементы 7 и 8. Бобышка 5 и подпружиненные контактные элементы 7 и 8 в виде токосъемных щеток образуют щеточный узел.
Выводы «а», «б», «в» блока управления посредством шин, размещенных в пазах основания 1 (позициями не обозначены), соединены с клеммами, расположенными на основании 1.
Так вывод «а» посредством шины соединен с минусовой клеммой 9 (фиг.1), вывод «б» - с шунтовой клеммой 10 (фиг.3), вывод «в» - с плюсовой клеммой 11 (фиг.1). Контактные элементы 7 и 8 (щетки) соединяют выводы обмотки возбуждения генератора соответственно с шунтовой и плюсовой шинами.
МРНГ может быть снабжен узлом посезонной установки уровня регулируемого напряжения, расположенным на одной стороне основания 1 (фиг.4) и выполненным заодно с ним в виде втулки 12, в которой размещен регулировочный винт 13, подпружиненный относительно основания упругим элементом 14 (фиг.5). Винт 13 предназначен для замыкания/размыкания пластины 15, электрически связанной с дополнительным параметрическим выводом «г» (фиг.2) блока управления возбуждением генератора, с минусовой шиной модуля. Учитывая, что корпус генератора является минусовым выводом генераторной установки и выполняется из металла с высокой электропроводностью, например, из алюминия, винт 13 может замыкать пластину 15 на корпус генератора непосредственно.
Узел посезонной установки уровня регулируемого напряжения используется, как правило, при регулировке напряжения в бортовой сети транспортного средства, например, при переходе с летнего режима эксплуатации на зимний или наоборот.
Блок управления возбуждением генератора может быть выполнен, например, по схеме фиг.6, в которой не используется вывод «д».
Реализация схемы включения МРНГ, представленной на фиг.2, не вызывает никаких сложностей для специалистов. Представленная на фиг.2 цепочка, состоящая из параллельно соединенных лампы (L) и резистора (R), предназначена для подвозбуждения генератора от аккумуляторной батареи и является стандартной.
Основание 1 и бобышки 4 и 5 модуля выполнены из диэлектрического материала, в качестве которого может быть использован, например, полиамид ПА 66-Л О, 22-СВ30, ТУ 6-06-05015227-1-92.
Все элементы МРНГ, его схемы, порядок их соединения, не раскрытые в настоящей заявке, являются известными для специалистов и поэтому нет необходимости в их подробном описании. Например, в основу схемы блока управления возбуждением генератора (фиг.6) положена схема серийно выпускаемого регулятора напряжения 73.3702, а в качестве переключателя уровня регулируемого напряжения генератора может быть использован винт М5.
Модуль регулирования напряжения генератора работает следующим образом.
Работу заявленного модуля рассмотрим при его функционировании в составе схемы генераторной установки транспортного средства (фиг.2), например, автомобиля.
Для осуществления работы модуль встраивают в генератор. Для этого на основании 1 предусмотрены монтажные лапы с отверстиями под крепежные элементы (позициями не обозначены).
При установке модуля (фиг.1) в генератор его контактные элементы 7 и 8 (щетки) образуют скользящие контакты с выводами обмотки возбуждения, выполненными в виде колец на роторе генератора. При этом минусовая клемма 9 соединяется с минусовым выводом генератора, а плюсовая клемма 11 - с выводом (В) дополнительной тройки диодов генератора.
При включении зажигания автомобиля и запуска его двигателя в цепи обмотки возбуждения генератора (фиг.2) протекает ток, ограничиваемый параллельно включенными лампой «L» и резистором «R». По мере увеличения частоты вращения генератора, напряжение на его выходе (В) возрастает, что вызывает увеличение тока возбуждения генератора и соответственно, повышение напряжения в бортовой сети автомобиля. При наличии на выводе «в» схемы блока управления возбуждением генератора (фиг.6) напряжения, превышающего заданное значение, пороговый элемент 16 (стабилитрон) пробивается, промежуточный транзистор 17 открывается, а силовой транзисторный ключ 18 закрывается. При закрытом силовом транзисторном ключе 18 вывод (Ш) обмотки возбуждения отключается от минусового вывода «а» модуля. При этом ток в цепи обмотки возбуждения, замыкаясь через гасящий диод 19, уменьшается по экспоненциальному закону, что вызывает уменьшение напряжения как на выходе (В) дополнительной тройки диодов, так и на силовом выходе генератора, подключенном к бортовой сети автомобиля. При уменьшении напряжения в бортовой сети и соответственно на плюсовом выводе «в» блока управления до значения, при котором стабилитрон 16 переходит в непроводящее состояние, промежуточный транзистор 17 закрывается, а силовой транзисторный ключ 18 открывается. При открытом силовом транзисторном ключе 18 вывод (Ш) обмотки
возбуждения вновь подключается к минусовому выводу «а» модуля. Это вызывает увеличение тока в цепи обмотки возбуждения генератора и соответствующее повышение напряжения как на выходе (В) дополнительной тройки генератора, так и на силовом выходе генератора, подключенном к бортовой сети автомобиля. Далее процесс регулирования осуществляется аналогично описанному выше, в результате чего напряжение в бортовой сети автомобиля автоматически поддерживается на заданном уровне.
МРНГ с узлом посезонной установки уровня регулируемого напряжения (фиг.4) работает аналогично вышеописанному модулю и по принципу действия отличается от последнего следующим.
В летний период эксплуатации транспортного средства винт 13 посезонной установки уровня регулируемого напряжения (фиг.5) устанавливают в положение «лето», в котором он электрически не соединяет пластину 15 с минусовой шиной модуля (на фиг.5 не показана) или с корпусом генератора. Это соответствует отключенному состоянию параметрического вывода «г» блока управления (фиг.2, фиг.6) от минусового вывода модуля и установлению регулируемого напряжения в бортовой сети транспортного средства на минимальном (первом) уровне.
В зимний период эксплуатации транспортного средства винт 13 посезонной установки уровня регулируемого напряжения устанавливают в положение «зима», в котором он электрически соединяет пластину 15 с минусовой шиной модуля или с корпусом генератора. При этом параметрический вывод «г» (фиг.2, фиг.6) замыкается на минусовую шину модуля, что вызывает уменьшение коэффициента передачи измерительного резистивного делителя напряжения схемы блока управления и установление регулируемого напряжения в бортовой сети транспортного средства на максимальном (втором) уровне.
МРНГ может быть снабжен измерительной клеммой 20 (фиг.7, фиг.8), расположенной на основании 1 модуля, и наличием дополнительного измерительного вывода на пластине 2 блока управления, соединенного измерительной шиной с измерительной клеммой 20. При этом вывод «д» схемы блока управления (фиг.6) подключается к указанному измерительному выводу пластины 2.
На фиг.9 представлена схема подключения МРНГ, снабженного измерительной клеммой, к генератору и цепям электрической бортовой сети. В данной схеме вывод «д» блока управления возбуждением генератора подключается к аккумуляторной батареи через замок зажигания. Указанная особенность позволяет осуществлять измерение уровня регулируемого напряжения не по выводу «в», связанному с выводом (В) дополнительной тройки диодов генератора, а по выводу «д», связанному с плюсовым выводом аккумуляторной батареи. Это позволяет повысить точность поддержания регулируемого напряжения в бортовой сети транспортного средства на заданном уровне и улучшить потребительские свойства модуля.
Несомненным достоинством заявленного МРНГ является размещение его клемм и шин в пазах основания, что повышает надежность их соединения со схемой генераторной установки в условиях тряски и вибраций, передающихся на блок управления возбуждением генератора и модуль в целом при эксплуатации транспортного средства. Наличие подпружиненных контактных элементов позволяет легко и надежно осуществить их соединение с выводами обмотки возбуждения генератора.
Необходимо также отметить, что размещение на основании клемм, соединенных жесткими шинами с выводами схемы блока управления, позволяет исключить повреждение модуля при прикладывании к нему внешних механических воздействий.
Наличие узла посезонной установки уровня регулируемого напряжения в отдельных конструктивных исполнениях МРНГ позволяет обеспечить оптимальный режим зарядки аккумуляторной батареи в летнее и зимнее время года при ее расположении вне моторного отсека транспортного средства.
Проведенные ОАО «Автоэлектроника» лабораторные и эксплуатационные испытания показали высокую надежность заявляемого МРНГ и приемлемость его использования в составе генераторных установок как легковых, так и грузовых автомобилей.