УГОЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

УГОЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2042259 (13) C1

(51) 6 H02P9/22 

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

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

(21) Заявка: 5050758/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.06.30 
(45) Опубликовано: 1995.08.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Электроснабжение летательных аппаратов. /Под. ред.проф.Н.Т.Корабаня, 1975, с.246, рис.9.3. 2. Там же, с.269, рис.9.17. 3. Там же, с.268, рис.9.16. 
(71) Заявитель(и): Громов Сергей Михайлович 
(72) Автор(ы): Громов Сергей Михайлович 
(73) Патентообладатель(и): Громов Сергей Михайлович 

(54) УГОЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ 

Использование: для стабилизации напряжения в генераторах. В угольном регуляторе напряжения стабилизатор напряжения составлен из транзисторов 6 и 7 разного типа проводимости, и стабилитрона 11, переменного резистора 5 и резисторов 8,9 и 10. При изменении тока через рабочую обмотку 3 электромагнита от минимального значения до максимального по измерительной цепи (резистор 4 резистор 5) протекает практически неизменный ток, что приводит к повышению стабильности напряжения генератора, в угольном столбе 2 поддерживается постоянный ток. Транзистор 6 обеспечивает защиту транзистора 7 от разрушения. Поскольку разброс напряжения на генераторе, в котором используется данный угольный регулятор, незначителен, то отпадает необходимость использовать корректор, что снижает массу и стоимость угольного регулятора. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, предназначено для стабилизации напряжения в генераторах и может быть использовано при модернизации существующего оборудования.

Известен угольный регулятор напряжения, содержащий рабочую обмотку электромагнита, которая через регулировочный и дополнительный резисторы подключается к выходным клеммам генератора, параллельно которым через угольный столб регулятора подключена обмотка возбуждения [1]

Недостатком такого регулятора является невысокая стабильность поддерживаемого напряжения. Разброс напряжения в требуемом диапазоне оборотов и тока нагрузки Uг составляет до 12% от номинального. Это происходит потому, что угольный регулятор напряжения поддерживает постоянным ток в своей рабочей обмотке (выполненной из меди). Поскольку сопротивление рабочей обмотки электромагнита при нагреве сильно меняется, то рабочую обмотку выполняют низкоомной, последовательно с ней включают значительное, примерно в 6 раз большее сопротивление из константана, исключая таким образом нестабильность, вызванную нагревом рабочей обмотки. Однако это приводит к примерно в 7 раз большему разбросу напряжения, поддерживаемого угольным регулятором напряжения Uг, по сравнению с разбросом напряжения на рабочей обмотке электромагнита Uэ регулятора напряжения.

Одна из схем для повышения стабильности поддерживаемого напряжения угольных регуляторов напряжения содержит стабилитронно-резисторный мост, измерительный элемент, ключ и систему управления ключом [2]

Эта схема сложна и дорога, имеет значительный вес, потому что для поддержания напряжения должен использоваться очень чувствительный компаратор поляризованное реле, включенное в диагональ стабилитронно-резисторного моста.

Другая схема содержит основной и дополнительный угольные регуляторы напряжения, причем рабочие обмотки электромагнита первого и второго угольных регуляторов напряжения через резисторы подключены к клеммам для подключения обмотки якоря генератора, а угольный столб дополнительного регулятора подключен параллельно рабочей обмотке основного регулятора [3] Эта схема принята за прототип.

Ее недостатками являются сложность и почти двойное увеличение массы из-за наличия двух регуляторов, относительно невысокая стабильность поддерживаемого напряжения ( Uг 1,6 В при Uном 28,5 В).

Цель изобретения снижение массы и стоимости угольного регулятора напряжения и повышение стабильности поддерживаемого напряжения.

Цель достигается тем, что в угольном регуляторе напряжения, содержащем угольный столб, последовательно соединенные рабочую обмотку электромагнита и дополнительный резистор, свободный вывод рабочей обмотки электромагнита, соединенный с одним из выводов угольного столба, снабженного зажимами для подключения к выводам якорной обмотки и обмотки возбуждения генератора, стабилизатор напряжения, один вывод которого связан с точкой соединения рабочей обмотки электромагнита и дополнительного резистора, а другой вывод снабжен зажимом для подключения к общей точке вторых выводов якорной обмотки и обмотки возбуждения генератора, стабилизатор напряжения составлен из двух транзисторов разного типа проводимости, стабилитрона, переменного резистора и трех резисторов, одни выводы двух из которых объединены и образуют первый из упомянутых выводов стабилизатора напряжения, соединенный с эмиттером транзистора одного типа проводимости, вторые выводы упомянутых резисторов связаны с базами соответствующих транзисторов, эмиттер транзистора второго типа проводимости соединен с вторым выводом дополнительного резистора и первым выводом переменного резистора, второй вывод которого образует второй вывод стабилизатора напряжения и через третий резистор подключен к коллектору первого из упомянутых транзисторов, база которого через стабилитрон соединена с коллектором транзистора другого типа проводимости.

На чертеже приведена принципиальная схема угольного регулятора напряжения.

Угольный регулятор 1 напряжения содержит угольный столб 2, последовательно соединенные рабочую обмотку 3 электромагнита и дополнительный резистор 4, стабилизатор напряжения на резисторе 4, содержащий подстроечный переменный резистор 5, два транзистора 6 и 7 разного типа проводимости, резисторы 8, 9 и 10 и стабилитрон 11.

Регулятор работает следующим образом.

Питание на рабочую обмотку 3 электромагнита с клемм генератора 12 подается в основном через последовательную цепь: резистор 4 резистор 5, так как сопротивление шунтирующих эту цепь элементов во много раз больше (> 6).

При увеличении напряжения на клеммах генератора растет ток через рабочую обмотку 3 электромагнита, которая притягивает якорек и растягивает угольный столб 2, уменьшая его сопротивление, вследствие чего уменьшается ток через обмотку возбуждения, что приводит к восстановлению напряжения практически до прежнего уровня. При уменьшении напряжения ток через рабочую обмотку 3 электромагнита уменьшается, что приводит к отпусканию якорька, сжатию угольного столба, уменьшению его сопротивления. Это приводит к увеличению тока возбуждения и росту напряжения генератора практически до прежнего уровня.

В рабочем диапазоне оборотов и нагрузки генератора сопротивление угольного столба 2 меняется в зависимости от изменения тока через рабочую обмотку 3 электромагнита. Следовательно, угольный регулятор 1 напряжения поддерживает примерно постоянным ток через рабочую обмотку 3 электромагнита.

Изменение тока iэ через рабочую обмотку электромагнита при его увеличении от минимального значения iэmin до максимального iэmaxсоставляет обычно не более 10% iэmin.

При минимальном токе через рабочую обмотку 3 электромагнита iэminнапряжение на резисторе 4 должно быть примерно равным напряжению открывания стабилитрона 11. В этом случае транзистор 6 насыщен, поскольку ток через его коллектор очень мал, а на переход эмиттер база транзистора 6 через резистор 8 подается положительное смещение, ток через базу транзистора 7 равен нулю и он закрыт, ток через рабочую обмотку 3 электромагнита практически равен току через резистор 4.

При увеличении тока через рабочую обмотку 3 электромагнита происходит также некоторое увеличение тока через резистор 4 и увеличение напряжения на этом резисторе. Это напряжение через насыщенный транзистор 6 подается на стабилитрон 11. Это приводит к открыванию стабилитрона и открыванию транзистора 7 и увеличению тока через него. Таким образом, по измерительной цепи: резистор 4 резистор 5 протекает практически неизменный постоянный ток, равный iэminпри изменении тока через рабочую обмотку 3 электромагнита от минимального значения до максимального.

Следовательно, разброс напряжения на генераторе Uг в рабочем диапазоне оборотов и тока нагрузки становятся практически равными разбросу напряжения на рабочей обмотке электромагнита Uэ. Но поскольку угольный регулятор поддерживает примерно постоянным ток в своей рабочей обмотке, то

Uэ iэ.Rэ, (1) где Rэ номинал сопротивления рабочей обмотки электромагнита.

Поскольку сопротивление рабочей обмотки электромагнита очень мало, то и разброс напряжения очень мал ( Uэ Uг < 0,5 В). Следовательно, за счет стабилизации тока в резисторах 4 и 5, суммарное сопротивление которых гораздо больше сопротивления Rэ, происходит значительное повышение стабильности напряжения на генераторе (Rэ < 5 Ом).

При переходных процессах и при настройке регулятора напряжение на генераторе может превышать номинальное в 2-3 раза. Это напряжение через переход эмиттер-коллектор транзистора 6 и переход база-эмиттер транзистора 7, резистор 5 и обмотку 3 электромагнита прикладывается к стабилитрону 11. Ток через стабилитрон 11 возрастает до тех пор, пока транзистор 6 не выйдет из насыщения (речь идет о токе 3-4 мА). При этом переход эмиттер-коллектор транзистора 6 превращается в омическое сопротивление R, номинал которого вычисляется по формуле

R R8. , (2) где R8 номинал резистора 8, Ом;

коэффициент передачи по току базы транзистора 6 (речь идет о номинале R7-8 кОм).

Следовательно, стабилитрон 11 и эмиттерно-базовый переход транзистора 7 защищаются от разрушения транзистором 6 при перенапряжении, поскольку резистор 5 и обмотка электромагнита защитить их не могут из-за малости их сопротивления (их суммарное сопротивление не превышает 10 Ом). Транзистор 7 при этом находится в глубоком насыщении, это предохраняет его переход эмиттер-коллектор от перегрева и пробоя. Резистор 5 служит для небольшой подрегулировки напряжения генератора, которая необходима по причине разброса напряжения стабилизации стабилитрона 11.

Пусть в первом аналоге суммарный номинал регулировочного и дополнительного резисторов в n раз больше номинала рабочей обмотки электромагнита. Тогда между отклонением напряжения на клеммах генератора Uг и отклонением напряжения на рабочей обмотке электромагнита Uэ существует зависимость

Uг Uэ(n+1). (3)

При аналогичных условиях в заявленном устройстве выполняется соотношение

Uг Uэ + Uст + Uэк6 + UэБ7, (4) где Uст, Uэк6, UэБ7 изменение напряжения соответственно на стабилитроне 11 и переходах эмиттер-коллектор и эмиттер-база транзисторов 6 и 7 при изменении тока через базу транзистора 7 от тока, немного превышающего ток открывания транзистора 7, до тока, при котором происходит насыщение транзистора 7 (на величину iБ).

Для регулятора РН-180 n 6. Номинальное напряжение Uг 28,5 В. Номинальный ток через рабочую обмотку электромагнита iэ 0,8 А; Uг 3,5 В [1] Тогда изменение тока рабочей обмотки электромагнита iэвычисляется по формуле

iэ iэ (5) и составит 0,12 А.

Изменение напряжения на переходе эмиттер-база транзистора 7 вычисляется по формуле

UэБ7 h11. iБ + h12.Uг, (6) где h11 и h12 соответственно выходное сопротивление и коэффициент внутренней обратной связи по напряжению транзистора 7. Для транзисторов средней мощности при iБ 3 мА, UэБ < 0,2 В

Uст Rдср. iБ, (7) где Rдср среднее динамическое сопротивление стабилитрона 11 при изменении тока через него от минимального на величину iБ (от 1 до 4 мА). Для двух последовательно включенных стабилитронов Д814 Rд 30 Ом при токе = 3 мА, Uст 0,1 В.

Uкэ6 Rкэо. iБ, (8) где Rкэо сопротивление перехода коллектор-эмиттер насыщенного транзистора 6.

Для высоковольтных транзисторов малой мощности при токе выхода из насыщения 6 мА Rкэо 60 Ом и Uкэ6 0,2 В (данные приведены для транзисторов П308 и КТ626 Д).

В соответствии с формулой (3) Uэ0,5 В.

Для заявленного устройства в соответствии с формулами (4), (6), (7) и (8) разброс Uг < 1, что значительно меньше, чем в прототипе, где разброс Uг < 1,6 В и примерно равен разбросу в устройстве с центральным корректором (второй аналог), где Uг 1. При таком малом разбросе в заявленном устройстве необходимость в центральном корректоре отпадает.

Вес устройства увеличивается максимум на 200 г против 1,5 кг в прототипе, а стоимость добавленного устройства гораздо меньше дополнительного регулятора. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



УГОЛЬНЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий угольный столб, последовательно соединенные рабочую обмотку электромагнита и дополнительный резистор, свободный вывод рабочей обмотки электромагнита соединен с одним из выводов угольного столба, снабженного зажимами для подключения к выводам якорной обмотки и обмотки возбуждения генератора, стабилизатор напряжения, один вывод которого связан с точкой соединения рабочей обмотки электромагнита и дополнительного резистора, а второй вывод снабжен зажимом для подключения к общей точке вторых выводов якорной обмотки и обмотки возбуждения генератора, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и стоимости угольного регулятора напряжения и повышения стабильности поддерживаемого напряжения, стабилизатор напряжения составлен из двух транзисторов разного типа проводимости, стабилитрона, переменного резистора и трех резисторов, одни выводы двух из которых объединены и образуют первый из упомянутых выводов стабилизатора напряжения, соединенный с эмиттером транзистора одного типа проводимости, вторые выводы упомянутых резисторов связаны с базами соответствующих транзисторов, эмиттер транзистора второго типа проводимости соединен с вторым выводом дополнительного резистора и первым выводом переменного резистора, второй вывод которого образует второй вывод стабилизатора напряжения и через третий резистор подключен к коллектору первого из упомянутых транзисторов, база которого через стабилитрон соединена с коллектором транзистора другого типа проводимости.




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
Электроника и электротехника




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: "+автомобильная -сигнализация".

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


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru