ТРАНЗИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам, работающим в комплекте с генераторами тока и предназначенным для поддержания постоянным напряжения в сети электропитания автомобилей, тракторов и других автономных объектов.
Известны регуляторы напряжения с защитой от короткого замыкания обмотки возбуждения генератора, содержащие усилитель мощности, охваченный положительной обратной связью, входной резистивный делитель напряжения, опорный элемент, узел сравнения (1, 2).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является регулятор напряжения генератора (2). Содержащий входной резистивный делитель напряжения, опорный элемент, узел сравнения, один из входов которого соединен со средней точкой входного делителя. А другой - с выходом опорного элемента, выход узла сравнения соединен с входом усилителя мощности, охваченного жесткой
положительной обратной связью, генератор импульсов, выход которого связан со входом усилителя мощности.
Известный регулятор напряжения обеспечивает защиту от короткого замыкания обмотки возбуждения генератора, но имеет большую ошибку регулирования напряжения генератора при работе в условиях помех и большое время «спада» напряжения в бортсети при отключении нагрузки генератора. Это существенно ухудшает эксплуатационные характеристики регулятора напряжения и сужает область его применения.
Задачей полезной модели является повышение точности регулирования напряжения генератора и уменьшение времени переходного процесса при отключении нагрузки.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества и надежности управления генератором.
Поставленная задача достигается тем, что транзисторный регулятор напряжения содержит входной резистивный делитель напряжения, выводы которого предназначены для подключения к шинам энергосистемы, опорный элемент, узел сравнения, один из выходов которого соединен со средней точкой входного резистивного делителя напряжения, а другой вход - с выходом опорного элемента, выход узла сравнения соединен с «выключающим» входом усилителя мощности, выход которого предназначен для подключения к обмотке возбуждения генератора, цепь положительной обратной связи, подключенную между входом и выходом усилителя мощности, тактовый генератор импульсов, выход которого
подключен к «включающему» входу усилителя мощности, фильтрующий конденсатор, подключенный к входу усилителя мощности и цепи положительной обратной связи.
На чертеже приведена электрическая схема предлагаемого транзисторного регулятора напряжения.
Устройство содержит входной резистивный делитель напряжения 1, узел сравнения 2, опорный элемент 3, усилитель мощности 4, выход для подключения к обмотке возбуждения 5, цепь положительной обратной связи 6, тактовый генератор 7, фильтрующий конденсатор 8.
Входной резистивный делитель 1 выводами подключен к шинам энергосистемы, а его средняя точка соединена с входом узла сравнения 2, второй вход которого соединен с выходом опорного элемента 3, а выход узла сравнения 2 соединен с «выключающим» входом усилителя мощности 4., выход 5 которого предназначен для подключения к обмотке возбуждения генератора, цепь положительной обратной связи 6 подключена между выходом и входом усилителя мощности 4, тактовый генератора импульсов 7, выход которого подключен к «включающему» входу усилителя мощности, фильтрующий конденсатор 8, подключенный к входу усилителя мощности и цепи положительной обратной связи 6.
Транзисторный регулятор напряжения работает следующим образом.
Напряжение энергосистемы через входной резистивный делитель напряжения 1 действует на вход узла сравнения 2, на другой вход которого действует напряжение опорного элемента 3. при напряжении в средней
точке входного резистивного делителя напряжения 1 больше, чем напряжение действующее на выходе опорного элемента 3, узел сравнения 2 формирует сигнал выключения на «выключающем» входе усилителя мощности 4 и выход 5 для подключения обмотки возбуждения генератора отключается от энергосистемы, что приводит к снижению в ней напряжения. При выключении усилителя мощности 4 срабатывает цепь положительной обратной связи 6, обеспечивая устойчивое выключенное состояние усилителя мощности 4. Это состояние сохраняется до действия тактового импульса на «включающий» вход усилителя мощности 4 с выхода тактового генератора импульсов 7, который перезаряжает фильтрующую емкость 8, и при отсутствии сигнала на «выключающем» входе переводит усилитель мощности 4 во включенное состояние, подключая выход 5 для подключение обмотки возбуждения генератора к энергосистеме, что приводит к увеличению в ней напряжения.
При напряжении в средней точки входного резистивного делителя напряжения 1 больше, чем напряжение действующее на выходе опорного элемента 3, узел сравнения 2 формирует сигнал выключения на «выключающем» входе усилителя мощности 4. Далее процесс повторяется.
Если во время действия тактового импульса на «включающем» входе, на «выключающем» входе действует сигнал выключения, то усилитель мощности 4 остается в выключенном состоянии до прихода следующего тактового импульса. Выход усилителя мощности 4 соединен с обмоткой возбуждения генератора достаточно длинным проводом, на котором могут
наводиться электромагнитные помехи, вызывая ложные выключения усилителя мощности 4, что приводит к большой нестабильности напряжения в энергосистеме. Цепь положительной обратной связи 6 и фильтрующий конденсатор 8 обеспечивают снижение уровня помех на входе усилителя мощности 4, увеличивают помехоустойчивость транзисторного регулятора напряжения и уменьшают ошибку регулирования, что расширяет функциональные возможности транзисторного регулятора напряжения.
При неуправляемом увеличении напряжения в энергосистеме, например, при отключении нагрузки «сброс нагрузки», увеличивается напряжение в средней точке входного резистивного делителя 1, которое сравнивается с выходным напряжением опорного элемента 3 узлом сравнения 2, формируя на его выходе, соединенном с «выключающим» входом усилителя мощности 4, сигнал выключения. Сигнал выключения переводит усилитель мощности 4 в устойчивое выключенное состояние, запрещая прохождение импульсов тактового генератора на выход усилителя мощности 4, который предназначен для подключения к обмотке возбуждения генератора, что уменьшает время переходного процесса, «спада», напряжения в энергосистеме, увеличивая надежность транзисторного регулятора напряжения.
При коротком замыкании выводов транзисторного регулятора напряжения, предназначенных для подключения к обмотке возбуждения генератора, увеличивается падение напряжения внутри усилителя
мощности 4. При заданном значении этого напряжения срабатывает цепь положительной обратной связи 6, выключая усилитель мощности 4 до прихода следующего импульса с выхода тактового генератора 7. Импульс с выхода тактового генератора 7 перезаряжает фильтрующую емкость 8 и, действуя на «включающий» вход, переводит усилитель мощности 4 во включенное состояние. Если при этом выводы транзисторного регулятора напряжения, предназначенные для подключения к обмотке возбуждения, замкнуты и падение напряжения внутри усилителя мощности 4 больше определенного значения срабатывает цепь положительной обратной связи 6, выключая усилитель мощности 4. Таким образом, при коротком замыкании через выход усилителя мощности 4, предназначенный для подключения к обмотке возбуждения генератора, протекает импульсный ток, среднее значение которого пропорционально его величине во время действия тактового импульса и скважности (отношению длительности импульсов к периоду их следования). Тактовый генератор импульсов 7 формирует на включающем входе усилителя мощности 4 импульсы со скважностью не более 0,01, Поэтому средний ток через выход усилителя мощности 4, при коротком замыкании выводов, предназначенных для подключения обмотки возбуждения, имеет величину не более 0,1 А, что обеспечивает малую мощность рассеивания и заданный тепловой режим усилителя мощности 4.
При снятии короткого замыкания с выводов, предназначенных для подключения к обмотке возбуждения генератора, импульс тактового
генератора 7, действуя на «включающий» вход усилителя мощности 4, переводит его во включенное состояние. Далее транзисторный регулятор напряжения работает в обычном режиме, поддерживая напряжение энергосистемы в заданных пределах.
Таким образом, предлагаемый транзисторный регулятор обеспечивает не только поддержание напряжения энергосистемы в заданных пределах и защиту от короткого замыкания выводов, предназначенных для подключения обмотки возбуждения, но и работу в условиях помех и сокращение времени переходного процесса при отключении нагрузки. Это расширяет функциональные возможности и повышает надежность транзисторного регулятора напряжения.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство SU №1157639 А, кл. Н02Р 9/04, 1985, бюл. №19.
2. Авторское свидетельство SU №1073873 А, кл. Н02Р 9/30, 1984, бюл. №6.