АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2006176 (13) C1

(51) 5 H02P9/30, H02J7/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5033264/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.03.19 
(45) Опубликовано: 1994.01.15 
(71) Заявитель(и): Нещадим И.Л. 
(72) Автор(ы): Нещадим И.Л. 
(73) Патентообладатель(и): Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище 

(54) АНАЛОГОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ 

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. 


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;

UVD2 - 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+(UVD2-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.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru