УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ АВТОМОБИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ АВТОМОБИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА


RU (11) 2095936 (13) C1

(51) 6 H02P9/30, H02J7/16 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.03.2008 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 95107101/07 
(22) Дата подачи заявки: 1995.05.03 
(45) Опубликовано: 1997.11.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 524301, кл. H 02 J 7/16, 1994. 2. Авторское свидетельство СССР N 669465, кл. H 02 P 9/10, 1979. 
(71) Заявитель(и): Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева 
(72) Автор(ы): Сафиуллин Н.З.; Пьянков Б.Л.; Саиткулов В.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Казанский государственный технический университет им.А.Н.Туполева 

(54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЕМ АВТОМОБИЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 

Использование: в автомобильном транспорте, в частности для автоматического поддержания напряжения на зажиме автомобильного генератора переменного тока в заданных пределах. Сущность: в устройство управления напряжения автомобильного генератора переменного тока введены термодатчик 39 и ограничитель максимального напряжения 40. В результате в устройстве обеспечивается напряжение генератора, которое регулируется в зависимости от изменения температуры аккумуляторной батареи и ограничивается на необходимом уровне при очень низких температурах. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электронным устройствам, предназначенным для применения в автомобильном транспорте, в частности для автоматического поддержания напряжения на зажимах автомобильного генератора переменного тока в заданных пределах.

Известен регулятор напряжения автомобильного генератора переменного тока, который содержит связанный с аккумулятором транзисторный усилитель тока, к выходу которого подключена обмотка возбуждения генератора, зашунтированная диодом в обратном направлении, пороговое устройство на стабилитроне, связанная с регулировочным и дополнительным резисторами [1]

Описанный выше регулятор отличается низкой точностью регулирования напряжения. Снижение точности регулирования напряжения происходит вследствие того, что в стандартных системах электрооборудования автомобилей к цепи подключения регулятора, как правило, подключаются еще и другие достаточно мощные потребители электроэнергии, такие например, как система зажигания и прерыватель указателей поворотов. Вследствие этого напряжение, развиваемое генератором, повышается на величину падения напряжения в цепи между генератором и регулятором. Таким образом, известный регулятор фактически поддерживает напряжение в заданных пределах не на зажимах генератора, а на своих собственных зажимах. Это приводит к повышению напряжения и перезаряду (выключению) аккумулятора, что отрицательно сказывается на его долговечности. Указанное явление усугубляется в случае увеличения по каким-либо причинам сопротивления в цепи между генератором и регулятором, что может произойти, например, в процессе эксплуатации, вследствие обгорания контактов в замке зажигания или ослабления крепления штеккеров приводов.

Кроме того, сам по себе регулятор напряжения является достаточно мощным потребителем электроэнергии, которая поступает через него в обмотку возбуждения генератора и в случае, если сопротивление в цепи между генератором и регулятором будет превышать норму, это также приведет к искажению характеристики регулятора.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является регулятор напряжения для автомобильного генератора переменного тока, содержащий подсоединенный к выводам аккумулятора транзисторный усилитель постоянного тока, пороговый элемент на стабилитроне, связанном с регулировочным и дополнительным резисторами, вспомогательный резистор и транзистор, эмиттер которого соединен с общей точкой регулировочного резистора и стабилитрона, а база и коллектор через дополнительный и вспомогательный резисторы соответственно связаны с выводом плюсовой клеммы аккумулятора через выключатель [2]

Недостатком известного регулятора напряжения является невозможность обеспечения изменения выходного напряжения генератора в зависимости от температуры аккумулятора, т.е. при изменении температуры аккумулятора не изменяется напряжение на выходе генератора, т.е. не обеспечивается автоматическое слежение. Вследствие этого аккумулятор не дозаряжается при низких температурах и перезаряжается (кипит) при высоких.

Технический результат данного изобретения заключается в обеспечении изменения выходного напряжения генератора устройства в зависимости от температуры аккумулятора, т. е. при изменении температуры аккумулятора изменяется напряжение на выходе генератора.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройство управления напряжением автомобильного генератора, содержащем электронный ключ, последовательно соединенные пороговый элемент, транзисторный усилитель тока, генератор, аккумулятор, вывод которого через выключатель соединен с другим входом транзисторного усилителя тока и с управляющим входом электронного ключа, вывод которого соединен со входом порогового элемента, введены термодатчик и ограничитель максимального напряжения, выход которого соединен со вторым входом транзисторного усилителя тока, а вход через выключатель соединен с положительной клеммой аккумулятора, термодатчик имеет тепловой контакт с аккумулятором и первый вывод термодатчика присоединен к положительной клемме аккумулятора, второй вывод термодатчика соединен со вторым входом электронного ключа.

Предложенное техническое решение удовлетворяет критерию "изобретательский уровень", т.к. предложенные отличительные признаки позволяют обеспечить изменение выходного напряжения генератора устройства в зависимости от температуры аккумулятора, т.е. при изменении температуры аккумулятора изменяется напряжение на выходе генератора.

На фиг. 1 приведена схема устройства управления напряжением для автомобильного генератора переменного тока; на фиг.2 график изменения напряжения генератора в зависимости от температуры аккумулятора; на фиг.3 - блок-схема предложенного устройства.

Устройство (фиг.1) содержит первый транзистор 1, первый резистор 2, первый стабилитрон 3, второй резистор 4, третий переменный резистор 5, второй транзистор 6, четвертый резистор 7, пятый резистор 8, третий транзистор 9, шестой резистор 10, седьмой резистор 11, диод 12, четвертый транзистор 13, генератор 14, выключатель 15, первую входную клемму 16, являющуюся входом устройства, первую выходную клемму 17, являющуюся выходом устройства, вторую входную клемму 18, являющуюся входом устройства, источник питания (аккумулятор) 19, общий провод 20, соединенный с отрицательным выводом источника питания 19, с отрицательным выводом генератора 14, с одним из выводов его обмотки возбуждения, с анодом диода 12, с эмиттером третьего транзистора 9, с эмиттером второго транзистора 6, с одним из выводов второго резистора 4, с одним из выводов третьего переменного резистора 5, с одной из обкладок конденсатора 21, причем коллектор первого транзистора 1 соединен с одним выводом первого резистора 2 и с одним из выводов пятого резистора 8, другой вывод первого резистора 2 соединен с катодом первого стабилитрона 3, со вторым выводом третьего переменного резистора 5, со второй обкладкой конденсатора 21 и с соседним выводом третьего переменного резистора 5, анод первого стабилитрона 3 соединен со вторым выводом второго резистора 4 и базой второго транзистора 6, коллектор второго транзистора 6 соединен со вторым выводом пятнадцатого резистора 8 и с базой третьего транзистора 9, коллектор которого соединен с одним из выводов шестого резистора 10, другой вывод которого соединен с одним из выводов седьмого резистора 11а и с базой четвертого транзистора 13, другой вывод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора 13 и с первой входной клеммой 16, соединенной через выключатель 15 с положительным выводом генератора 14 и с положительным выводом источника питания 19, коллектор четвертого транзистора 13 соединен с катодом диода 12 и через первую выходную клемму 17 -со вторым выводом обмотки возбуждения генератора 14, вторая входная клемма 18 соединена со вторым выводом четвертого резистора 7, с эмиттером первого транзистора 1.

Устройство также содержит второй стабилитрон 22, катод которого соединен с одним из выводов восьмого резистора 23 и с одним из выводов девятого резистора 24, анод второго стабилитрона 22 соединен с базой второго транзистора 6, пятый транзистор 25, база которого соединена с одним из выводов десятого резистора 26 и с одним из выводов одиннадцатого резистора 27, коллектор пятого транзистора 25 соединен с одним из выводов двенадцатого резистора 28, другой вывод которого соединен с базой первого резистора 1 и с одним из выводов четвертого резистора 7, тринадцатый терморезистор 29, четырнадцатый резистор 30, пятнадцатый терморезистор 31, включенные параллельно между второй входной клеммой 18 и положительным выводом источника питания 19, шестнадцатый резистор 32, включенный между катодом первого стабилитрона 3 и базой четвертого транзистора 13, эмиттер пятого транзистора 25, второй десятого резистора 26, второй вывод восьмого резистора 23 соединены с общим проводом 20, второй вывод девятого резистора 24, второй вывод одиннадцатого резистора 27 соединен с первой входной клеммой 16.

В приведенном на фиг.2 графике изменения напряжения генератора в зависимости от температуры аккумулятора имеются: 33 оптимальное напряжение для заряда аккумулятора, 34 зона напряжений для нормальной работы потребителей электроэнергии автомобиля, 35 напряжение генератора, необходимое для работы потребителей электроэнергии автомобиля и заряда аккумулятора.

В рассматриваемом устройстве четвертый резистор 7, первый транзистор 1, одиннадцатый резистор 27, двенадцатый резистор 28, пятый транзистор 25, десятый транзистор 26, по существу составляют электронный ключ 36 (фиг.3); первый резистор 2, первый стабилитрон 3, третий переменный резистор 5, конденсатор 21 составляют пороговый элемент 37 (фиг.3); седьмой резистор 11, шестнадцатый резистор 32, пятый резистор 8, шестой резистор 10, четвертый транзистор 13, третий транзистор 9, второй транзистор 6, второй резистор 4, диод 12 составляют транзисторный усилитель тока 38 (фиг.3); тринадцатый терморезистор 29, четырнадцатый резистор 30, пятнадцатый терморезистор 31 составляют термодатчик 39 (фиг.3); девятый резистор 24, второй стабилитрон 22, восьмой резистор 23 составляют ограничитель максимального напряжения 40 (фиг.3).

Устройство управления напряжением автомобильного генератора содержит электронный ключ 36, последовательно соединенные пороговый элемент 37, транзисторный усилитель тока 38, генератор 14, аккумулятор 19, выход которого через выключатель 15 соединен с другим входом транзисторного усилителя тока 38 и с входом электронного ключа 36, выход которого соединен со входом порогового элемента 38, а также содержит термодатчик 39 и ограничитель максимального напряжения 40, выход которого соединен со вторым входом транзисторного усилителя тока 38, а вход через выключатель 15 соединен с положительной клеммой аккумулятора 19, термодатчик 39 имеет тепловой контакт с аккумулятором 19, первый вывод термодатчика 39 присоединен к положительной клемме аккумулятора 19, второй вывод термодатчика 39 соединен со вторым входом электронного ключа 36.

Устройство управления напряжением автомобильного генератора переменного тока работает следующим образом. При разомкнутом включателе 15 напряжение на устройство не подается и соответственно не течет ток через обмотку возбуждения генератора 14. Также не течет ток по цепи управления через тринадцатый терморезистор 31, четвертый резистор 7, первый транзистор 1, первый резистор 2, пятый резистор 8, т.к. закрыты пятый транзистор 25 и первый транзистор 1.

При замыкании выключателя 15 пятый транзистор 25 током через одиннадцатый резистор 27 и десятый резистор 26, его коллекторный ток через двенадцатый резистор 28 открывает первый транзистор 1, ток с положительного вывода аккумулятора 19 через тринадцатый терморезистор 29, одиннадцатый резистор 30, пятнадцатый терморезистор 31, первый транзистор 1 и пятый резистор 8 открывает третий транзистор 9, коллекторный ток которого через шестой резистор 10 открывает четвертый транзистор 13 и положительный вывод аккумулятора 19 через выключатель 15, клемму 16, четвертый транзистор 13 подключается к обмотке возбуждения генератора 14.

Ток через обмотку возбуждения начинает возрастать и при вращении вала генератора 14 начнет возрастать напряжение на его выходе, т.е. на положительном выводе аккумулятора 19. При достижении напряжения определенной величины напряжение на третьем переменном резисторе 5 достигает величины открытия первого стабилитрона 3 и откроется второй транзистор 6, который закроет третий транзистор 9 и соответственно четвертый транзистор 13, обмотка возбуждения генератора 14 отключится от плюсового вывода аккумулятора 19, а ее ток начнет протекать через диод 12 и будет уменьшаться, это вызовет уменьшение выходного напряжения генератора 14 до той величины, пока не закроется первый стабилитрон 3 и второй транзистор 6, снова откроются третий транзистор 9 и четвертый транзистор 13 и подключает обмотку возбуждения генератора 14 к плюсовому выводу аккумулятора 19 и напряжение на выходе генератора 14 начнет возрастать и т.д. в течение всего времени работы последнего.

При изменении скорости вращения вала генератора 14 и изменении тока нагрузки изменяется частота и скважность переключения третьего транзистора 9 и четвертого транзистора 13. Величина напряжения определяется величиной третьего переменного резистора 5, первого резистора 2, тринадцатого терморезистора 29, четырнадцатого резистора 30, пятнадцатого терморезистора 31. Тринадцатый терморезистор 29 и пятнадцатый терморезистор 31 имеют тепловой контакт с аккумулятором 19, поэтому напряжение на выходе генератора 14 будет зависеть от температуры аккумулятора 19, изменяясь в заданных пределах.

При очень низких температурах аккумулятора например при 20oС,напряжение генератора 14 может достигать 16 В и больше, поэтому в устройстве имеется цепь из восьмого резистора 23, девятого резистора 24 и второго стабилитрона 22, которая ограничивает выходное напряжение на уровне 15 В, при этом напряжение открывается второй стабилитрон 22, который открывает второй транзистор 6 и закрывает третий транзистор 9 и четвертый транзистор 13.

Предложенная схема устройства управления напряжением для автомобильного генератора переменного тока позволяет сделать тепловой контакт между аккумулятором и термодатчиком, а один конец термодатчика непосредственно подключить к положительной клемме аккумулятора. В результате напряжение, поддерживаемое предложенным устройством, становится независимым от нагрузки, сопротивления проводов и коммутирующих элементов и определяется только температурой аккумулятора 19. Напряжение генератора 14 держится в оптимальных пределах, не допуская недозаряда или перезаряда аккумулятора 19, что увеличивает срок его службы и уменьшает трудоемкость обслуживания. Аккумулятор остается заряженным и не перезаряженным при изменении температуры от -20 до 60oС. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство управления напряжением автомобильного генератора переменного тока, содержащее электронный ключ, последовательно соединенные пороговый элемент, транзисторный усилитель тока, генератор, аккумулятор, положительный вывод которого через выключатель соединен с другим входом транзисторного усилителя тока и с управляющим входом электронного ключа, выход которого соединен с входом порогового элемента, отличающееся тем, что введены термодатчик и ограничитель максимального напряжения, выход которого соединен с вторым входом транзисторного усилителя тока, а вход через выключатель соединен с положительной клеммой аккумулятора, термодатчик имеет тепловой контакт с аккумулятором и первый вывод термодатчика присоединен к положительной клемме аккумулятора, второй вывод термодатчика соединен с вторым входом электронного ключа.




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