РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам, работающим в комплекте с генератором тока и предназначенным для поддержания постоянства напряжения в сети электропитания тракторов, автомобилей и других автономных объектов.
Известны устройства для регулирования напряжения генератора, содержащие измерительный делитель напряжения, стабилитрон, промежуточный транзистор, силовой транзисторный ключ, цепь обратной связи из последовательно соединенных резистора и конденсатора [1, 2].
Наиболее близким техническим решением, выбранном в качестве прототипа, является регулятор напряжения [2], содержащий первый делитель напряжения, подключенный верхним плечом к первому выводу питания, нижним плечом - ко второму выводу питания, стабилитрон, подключенный одним выводом к выходному выводу первого делителя напряжения, силовой транзисторный ключ, включенный между вторым выводом питания и выходным выводом регулятора, предназначенным для подключения к обмотке возбуждения генератора, зашунтированной обратно включенным гасящим диодом, промежуточный транзистор, подключенный эмиттер - коллекторным переходом параллельно
управляющему входу силового транзисторного ключа, эмиттером - ко второму выводу питания, коллектором через ограничительный резистор - к первому выводу питания, базой связанный с другим выводом стабилитрона, конденсатор, связанный одним выводом с верхним плечом первого делителя напряжения, второй делитель напряжения, подключенный верхним плечом к выходному выводу регулятора, нижним плечом - ко второму выводу питания, выходным выводом - к другому выводу конденсатора.
Известный регулятор напряжения имеет недостаток, состоящий в следующем.
При эксплуатации регулятора с индукторным генератором и отключенной аккумуляторной батареей к его выводам "плюс", "минус" прикладывается пульсирующее напряжение с амплитудой импульсов, превышающей, например, в два и более раз номинальное напряжение бортовой сети. В связи с этим для обеспечения требуемой точности регулирования выходного напряжения генератора конденсатор, связанный одним выводом с верхним плечом первого делителя напряжения, другим - с выходом второго делителя напряжения, должен иметь достаточно большую емкость и повышенное значение предельно допустимого напряжения. Данное обстоятельство существенно удорожает устройство и затрудняет его миниатюризацию.
Заявляемая полезная модель направлена на снижение стоимости устройства и улучшение его массогабаритных показателей.
Указанный технический результат достигается тем, что в регулятор напряжения, содержащий первый делитель напряжения, подключенный верхним плечом к первому выводу питания, нижним плечом - ко второму выводу питания, стабилитрон, подключенный одним выводом к выходному выводу первого делителя напряжения, другим - к выводу первого резистора, силовой транзисторный ключ, включенный между вторым выводом питания и выходным выводом регулятора,
предназначенным для подключения к обмотке возбуждения генератора, зашунтированной обратно включенным гасящим диодом, промежуточный транзистор, подключенный эмиттер - коллекторным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа, эмиттером - ко второму выводу питания, коллектором через второй резистор - к первому выводу питания, второй делитель напряжения, подключенный верхним плечом к выходному выводу регулятора, нижним плечом - ко второму выводу питания, конденсатор, подключенный одним выводом к выходному выводу второго делителя напряжения, введен третий резистор, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора, другим - к точке соединения другого вывода первого резистора с другим выводом конденсатора.
На чертеже представлена схема регулятора напряжения.
В состав регулятора напряжения входят следующие элементы. Первый делитель напряжения 1, подключенный верхним плечом к первому выводу питания 2, нижним плечом - ко второму выводу питания 3. Стабилитрон 4, подключенный одним выводом к выходному выводу измерительного делителя напряжения 1, другим - к выводу первого резистора 5. Силовой транзисторный ключ 6, подключенный между вторым выводом питания 3 и выходным выводом регулятора 7. Гасящий диод 8. Второй делитель 9, подключенный верхним плечом к выходному выводу регулятора 7, нижним плечом - ко второму выводу питания 3. Промежуточный транзистор 10, подключенный эмиттер-коллекторным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа 6, эмиттером - ко второму выводу питания 3, коллектором через второй резистор 11 - к первому выводу питания 2, базой через третий резистор 12 связанный с другим выводом первого резистора 5. Конденсатор 13, подключенный одним выводом к выходному выводу второго делителя 9, другим выводом - к точке соединения первого 5 и третьего 12 резисторов.
Устройство работает следующим образом.
Когда генератор остановлен и напряжение между выводами 2, 3 питания меньше номинального уровня, ток в цепи стабилитрона 4 мал и недостаточен для отпирания промежуточного транзистора 10. Силовой транзисторный ключ 6 при этом открыт, и в цепи обмотки возбуждения генератора протекает ток.
При запуске двигателя и увеличении частоты вращения генератора напряжение между выводами 2, 3 питания повышается.
При достижении напряжением питания значения, несколько превышающего номинальный уровень, ток в цепи стабилитрона 4 резко возрастает. Промежуточный транзистор 10 при этом открывается, а силовой транзисторный ключ 6 закрывается. Ток в цепи обмотки возбуждения генератора, замыкаясь через гасящий диод 8, уменьшается по экспоненциальному закону, что вызывает уменьшение напряжения питания регулятора. При достижении напряжением питания значения, несколько меньшего номинального уровня, ток в цепи стабилитрона 4 резко уменьшается, промежуточный транзистор 10 закрывается, а силовой транзисторный ключ 6 открывается. Напряжение между выводами 2, 3 питания вновь возрастает и далее процесс регулирования протекает аналогично вышеописанному, в результате чего выходное напряжение генератора поддерживается на номинальном уровне.
В процессе регулирования конденсатор 13 выполняет функцию интегрирующего элемента по отношению к выходному сигналу первого делителя напряжения 1 и функцию дифференцирующего элемента по отношению к выходному сигналу второго делителя напряжения 9. При выполнении первого 1 и второго 9 делителей напряжения с малыми выходными сопротивлениями постоянные времени цепей интегрирования и дифференцирования зависят, в основном, от номинальных значений сопротивлений первого 5 и третьего 12 резисторов. Выбирая значения сопротивлений указанных резисторов больше выходных сопротивлений
первого 1 и второго 9 делителей напряжения, требуемые для обеспечения необходимой точности регулирования постоянные времени интегрирования и дифференцирования можно получить при малой емкости конденсатора 13.
Таким образом, введение третьего резистора, подключенного одним выводом к базе промежуточного транзистора, другим - к точке соединения другого вывода первого резистора с другим выводом конденсатора, выгодно отличает заявляемое устройство от прототипа, так как позволяет снизить стоимость регулятора напряжения и улучшить его массогабаритные показатели.
Лабораторные испытания, проведенные в ОАО ″Автоэлектроника″, показали приемлемость использования заявляемой полезной модели в качестве регулятора напряжения для индукторных генераторов, например, типа 46.3701, Г3000.
Источники информации:
1. Свидетельство RU №5692, кл. 6 Н 02 Р 9/30. 1997 Бюл.№12
2. Свидетельство RU №10497, кл. 6 Н 02 Р 9/30. 1999 Бюл. №7