Генераторная установка постоянного тока

Генераторная установка постоянного тока

Реферат

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей и гусеничных машин и может быть использовано в качестве источника энергии в системе электроснабжения.

Известна генераторная установка автомобиля (Данов Б.А. Электрооборудование ВАТ, Воениздат, 1988, с.76), которая содержит генератор постоянного тока, регулятор напряжения, ограничитель тока и реле обратного тока. Недостатками генераторной установки являются сложная конструкция из-за применения в этих устройствах электромагнитных реле и низкое качество электрической энергии из-за большой пульсации напряжения бортовой сети, вызванное большой инерционностью электронных реле.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является генераторная установка постоянного тока (там же, с.88), содержащая генератор постоянного тока, реле возбуждения, транзисторный регулятор напряжения и дифференциальное минимальное реле, выполняющее функции реле обратного тока. Недостатками данной генераторной установки являются сложная конструкция дифференциального минимального реле и отсутствие ограничителя тока.

Технический результат направлен на упрощение конструкции и повышение качества электрической энергии бортовой сети.

Технический результат достигается тем, что в генераторную установку, содержащую генератор постоянного тока, реле возбуждения и регулятор напряжения, имеющий ключевой транзистор, через который запитывается обмотка возбуждения генератора, два усилительных каскада на транзисторах и измерительное устройство, включающее в себя делитель напряжения, состоящий из верхнего и нижнего плеча, и стабилитрона с резистором, дополнительно введены диод, соединяющий выход генератора с аккумуляторной батареей, причем анод диода соединен с выходом генератора, а катод - с плюсовым выводом аккумуляторной батареи, а в схему регулятора напряжения - два дополнительных транзистора, два резистора и потенциометр, причем резисторы включены последовательно в коллекторные цепи транзисторов, а потенциометр подключен параллельно диоду, соединяющему выход генератора с аккумуляторной батарей, средний вывод потенциометра соединен с базой первого дополнительного транзистора, эмиттер которого подключен к аноду диода, включенного параллельно с потенциометром, а коллектор с базой второго дополнительного транзистора и одним выводом резистора, второй вывод которого соединен с минусовой шиной регулятора напряжения, второй дополнительный транзистор совместно с включенным в коллекторную цепь резистором подключены параллельно верхнему плечу делителя напряжения регулятора напряжения.

Отличительным признаком является то, что в схему генераторной установки дополнительно введен диод, соединяющий выход генератора с аккумуляторной батарей, причем анод диода соединен с выходом генератора, а катод с плюсовым выводом аккумуляторной батареи, а в схему регулятора напряжения дополнительно введены два транзистора, два резистора, диод и потенциометр, подключенный параллельно диоду, соединяющему выход генератора с аккумуляторной батареей, средний вывод потенциометра соединен с базой первого дополнительного транзистора, эмиттер которого подключен к аноду диода, включенного параллельно с потенциометром, а коллектор с базой второго дополнительного транзистора и одним выводом резистора, соединенным вторым выводом с минусовой шиной регулятора напряжения, второй дополнительный транзистор, совместно включенный в его коллекторную цепь резистором, подключены параллельно верхнему плечу делителя напряжения регулятора напряжения, а минусовая шина регулятора напряжения подключается к корпусу автомобиля.

На чертеже представлена схема предлагаемой генераторной установки.

Генераторная установка содержит генератор постоянного тока 1, подключенный к аккумуляторной батарее 2 через диод 3, реле возбуждения 4, обмотка которого подключена параллельно генератору 1, а нормально замкнутые контакты соединяют выход генератора 1 с его обмоткой возбуждения 5, регулятор напряжения 6, через ключевой транзистор 7 которого подключена обмотка возбуждения 5 генератора 1. База ключевого транзистора 7 через два усилительных каскада на транзисторах 8 и 9, коллекторы которых через резисторы 22 и 23 соответственно соединены с выходом генератора 1, соединена с выходом измерительного устройства 10, которое включает в себя делитель напряжения 11, состоящий из верхнего плеча, образованного резистором 12 и дросселем 13, и нижнего плеча, образованного резистором 14; резистор 15 и стабилитрон 16. Делитель напряжения 11 является входом измерительного устройства 10 и включен между плюсовым выводом генератора 1 и отрицательной шиной 25 регулятора напряжения 6, которая постоянно соединена с корпусом автомобиля. Стабилитрон 16 совместно с резистором 15 образуют последовательную цепь, включенную параллельно нижнему плечу делителя напряжения 11. Точка соединения стабилитрона 16 и резистора 15 является выходом измерительного устройства 10. Потенциометр 17 подключен к диоду 3, соединяющему генератор 1 и аккумуляторную батарею 2. Средний вывод потенциометра 17 соединен с базой первого дополнительного транзистора 18, эмиттер которого подключен к аноду диода 3, а коллектор с базой второго дополнительного транзистора 19 и одним из выводов резистора 20, второй вывод которого соединен с отрицательной шиной регулятора напряжения 6. Второй дополнительный транзистор 19 совместно с включенным в его коллекторную цепь резистором 21 подключены параллельно верхнему плечу делителя напряжения 11 регулятора напряжения 6. Параллельно обмотке возбуждения 5 включен в обратном направлении демпферный диод 24 между эмиттером транзистора 7 и отрицательной шиной 25.

Генераторная установка автомобиля работает следующим образом. В исходном состоянии контакты реле возбуждения 4 замкнуты и соединяют выход генератора 1 с его обмоткой возбуждения 5, что обеспечивает при начале работы генератора 1 его возбуждение и увеличение выходного напряжения. Когда напряжение генератора 1 достигает определенного значения, достаточного для работы транзисторного регулятора напряжения 6, контакты реле возбуждения 4 размыкаются и ток в обмотку возбуждения 5 генератора 1 начинает проходить через ключевой транзистор 7 регулятора напряжения 6. Транзистор 7 при этом открыт, так как напряжение, подаваемое на стабилитрон 16, с делителя напряжения 11 меньше напряжения пробоя. В этом случае ток базы транзистора 8 отсутствует и он будет закрыт, что приведет к открыванию транзисторов 9 и 7. И когда напряжение генератора 1 достигнет требуемого уровня, то напряжение на нижнем плече делителя напряжения 11 достигнет напряжения пробоя стабилитрона 16. В результате начинает протекать ток через резистор 15, и на базе транзистора 8 появляется напряжение. Транзистор 8 открывается, соединяет базу транзистора 9 с корпусом, а транзисторы 9 и 7 закрываются. Ток в обмотке возбуждения 5 прекращается и напряжение генератора 1 начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению напряжения на делителе напряжения 11, поэтому стабилитрон 16 и транзистор 8 закрываются и схема регулятора напряжения 6 возвращается в исходное состояние, когда транзистор 8 закрыт, а транзисторы 9 и 7 открыты, что приводит вновь к увеличению напряжения генератора 1 и в дальнейшем описанный процесс повторяется, поддерживая напряжение генератора 1 на заданном уровне. При закрытии транзистора 7 в обмотке возбуждения 5 наводится ЭДС самоиндукции большой величины. При этом диод 24 шунтирует обмотку возбуждения 5, поддерживая в ней ток от ЭДС самоиндукции при отключении транзистора 7, уменьшая тем самым эту ЭДС и защищая транзистор 7 от пробоя.

При увеличении тока генератора 1 увеличиваются ток и падение напряжения на диоде 3, соединяющего его с аккумуляторной батареей 2, и соответственно величина напряжения на потенциометре 17. Движком потенциометра 17 задается порог открытия транзистора 18. Когда транзистор 18 открывается, это приводит к открытию транзистора 19, который совместно с резистором 21 шунтирует верхнее плечо делителя напряжения 11, что приводит к увеличению напряжения на нижнем плече делителя напряжения 11 и пробою стабилитрона 16, открытию транзистора 8 и закрытию транзисторов 8 и 7. В результате ток обмотки возбуждения 5 прекращается, напряжение генератора 1 и его ток уменьшаются, что снова возвращает схему регулятора напряжения 6 в исходное состояние и в дальнейшем процессе повторяется, поддерживая ток генератора 1 на заданном уровне. Регулируя движком величину сопротивления потенциометра 17, можно изменить величину ограничения тока генератора 1. В момент ограничения тока напряжение генератора 1 снижается ниже порога срабатывания регулятора напряжения 6.

Таким образом, в данной генераторной установке ограничение тока происходит за счет электронных средств, что позволяет повысить быстродействие схемы и снизить пульсацию напряжения в бортовой сети при ограничении тока, что повышает качество энергии бортовой сети автомобиля, а введение диода, соединяющего выход генератора с аккумуляторной батареей, позволит исключить реле обратного тока или дифференциальное минимальное реле.

Генераторная установка, содержащая генератор постоянного тока, реле возбуждения, регулятор напряжения, имеющий ключевой транзистор, через который запитывается обмотка возбуждения генератора, два усилительных каскада на транзисторах и измерительное устройство, включающее в себя делитель напряжения, состоящий из верхнего и нижнего плеча, и стабилитрона с резистором, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены диод, соединяющий выход генератора постоянного тока с аккумуляторной батареей, причем анод диода соединен с выходом генератора постоянного тока, а катод - с плюсовым выводом аккумуляторной батареи, а в схему регулятора напряжения введены два дополнительных транзистора, два резистора, подключенные последовательно в коллекторные цепи дополнительных транзисторов, потенциометр, подключенный параллельно диоду, средний вывод потенциометра соединен с базой первого дополнительного транзистора, эмиттер которого подключен к аноду диода, а коллектор соединен с базой второго дополнительного транзистора и одним выводом резистора, второй вывод которого соединен с минусовой шиной регулятора напряжения, второй дополнительный транзистор, совместно с включенным в его коллекторную цепь резистором, подключены параллельно верхнему плечу делителя напряжения.