генераторная установка постоянного тока

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.