RU2042259C1 - Угольный регулятор напряжения - Google Patents
Угольный регулятор напряжения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2042259C1 RU2042259C1 SU5050758A RU2042259C1 RU 2042259 C1 RU2042259 C1 RU 2042259C1 SU 5050758 A SU5050758 A SU 5050758A RU 2042259 C1 RU2042259 C1 RU 2042259C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- resistor
- electromagnet
- transistor
- winding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
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.
Description
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 ΔUг 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 Δ Uг, по сравнению с разбросом напряжения на рабочей обмотке электромагнита ΔUэ регулятора напряжения.
Недостатком такого регулятора является невысокая стабильность поддерживаемого напряжения. Разброс напряжения в требуемом диапазоне оборотов и тока нагрузки ΔUг 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 Δ Uг, по сравнению с разбросом напряжения на рабочей обмотке электромагнита ΔUэ 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.
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 ( ΔUг 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 Δiэ 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 ΔUг в рабочем диапазоне оборотов и тока нагрузки становятся практически равными разбросу напряжения на рабочей обмотке электромагнита ΔUэ. Но поскольку угольный регулятор поддерживает примерно постоянным ток в своей рабочей обмотке, то
ΔUэ Δ iэ .Rэ, (1) где Rэ номинал сопротивления рабочей обмотки электромагнита.
ΔUэ Δ iэ .Rэ, (1) где Rэ номинал сопротивления рабочей обмотки электромагнита.
Поскольку сопротивление рабочей обмотки электромагнита очень мало, то и разброс напряжения очень мал ( ΔUэ ≈ ΔUг < 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 . β, (2) где R8 номинал резистора 8, Ом;
β коэффициент передачи по току базы транзистора 6 (речь идет о номинале R7-8 кОм).
R R8 . β, (2) где R8 номинал резистора 8, Ом;
β 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 ΔUг и отклонением напряжения на рабочей обмотке электромагнита ΔUэ существует зависимость
ΔUг Δ Uэ(n+1). (3)
При аналогичных условиях в заявленном устройстве выполняется соотношение
ΔUг ≈Δ Uэ + ΔUст + Δ Uэк6 + Δ UэБ7, (4) где ΔUст, ΔUэк6, Δ 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 Δ iБ).
ΔUг Δ Uэ(n+1). (3)
При аналогичных условиях в заявленном устройстве выполняется соотношение
ΔUг ≈Δ Uэ + ΔUст + Δ Uэк6 + Δ UэБ7, (4) где ΔUст, ΔUэк6, Δ 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 Δ iБ).
Для регулятора РН-180 n 6. Номинальное напряжение Uг 28,5 В. Номинальный ток через рабочую обмотку электромагнита iэ 0,8 А; ΔUг 3,5 В [1] Тогда изменение тока рабочей обмотки электромагнита Δiэвычисляется по формуле
Δiэ iэ (5) и составит 0,12 А.
Δiэ iэ (5) и составит 0,12 А.
Изменение напряжения на переходе эмиттер-база транзистора 7 вычисляется по формуле
ΔUэБ7 h11 . ΔiБ + h12 .Uг, (6) где h11 и h12 соответственно выходное сопротивление и коэффициент внутренней обратной связи по напряжению транзистора 7. Для транзисторов средней мощности при ΔiБ 3 мА, ΔUэБ < 0,2 В
ΔUст Rдср. ΔiБ, (7) где Rдср среднее динамическое сопротивление стабилитрона 11 при изменении тока через него от минимального на величину ΔiБ (от 1 до 4 мА). Для двух последовательно включенных стабилитронов Д814 Rд 30 Ом при токе = 3 мА, ΔUст 0,1 В.
ΔUэБ7 h11 . ΔiБ + h12 .Uг, (6) где h11 и h12 соответственно выходное сопротивление и коэффициент внутренней обратной связи по напряжению транзистора 7. Для транзисторов средней мощности при ΔiБ 3 мА, ΔUэБ < 0,2 В
ΔUст Rдср. ΔiБ, (7) где Rдср среднее динамическое сопротивление стабилитрона 11 при изменении тока через него от минимального на величину ΔiБ (от 1 до 4 мА). Для двух последовательно включенных стабилитронов Д814 Rд 30 Ом при токе = 3 мА, ΔUст 0,1 В.
ΔUкэ6 Rкэо . ΔiБ, (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 ΔUкэ6 0,2 В (данные приведены для транзисторов П308 и КТ626 Д).
В соответствии с формулой (3) ΔUэ0,5 В.
Для заявленного устройства в соответствии с формулами (4), (6), (7) и (8) разброс ΔUг < 1, что значительно меньше, чем в прототипе, где разброс ΔUг < 1,6 В и примерно равен разбросу в устройстве с центральным корректором (второй аналог), где ΔUг 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.
Claims (1)
- 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5050758 RU2042259C1 (ru) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Угольный регулятор напряжения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5050758 RU2042259C1 (ru) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Угольный регулятор напряжения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2042259C1 true RU2042259C1 (ru) | 1995-08-20 |
Family
ID=21608547
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5050758 RU2042259C1 (ru) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | Угольный регулятор напряжения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2042259C1 (ru) |
-
1992
- 1992-06-30 RU SU5050758 patent/RU2042259C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
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. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2915693A (en) | Regulated voltage supply | |
EP0373694B1 (en) | Diagnostic circuit for units providing current control and protection against excessive heat dissipation for semiconductor power devices | |
US5349275A (en) | Brushless direct current motor | |
US3124698A (en) | Source | |
US5266882A (en) | Control device for an alternating current generator of a vehicle | |
US4220872A (en) | DC power supply circuit | |
JP2505846B2 (ja) | 電圧調整回路 | |
GB2144887A (en) | Voltage regulators | |
US20040085697A1 (en) | Thermal overload protection circuit for an automotive ignition system | |
US3491285A (en) | Potential regulator circuit | |
US3931546A (en) | Over-voltage protection circuit | |
US3535616A (en) | Temperature responsive automotive voltage regulator | |
JPH0668709B2 (ja) | 電圧安定化装置 | |
RU2042259C1 (ru) | Угольный регулятор напряжения | |
US3406318A (en) | Potential regulator with an electrical polarity reversal protection feature | |
JPS5831840B2 (ja) | 充電用発電機の電圧調整回路 | |
US3250979A (en) | Regulated power supply for electric motors | |
US4660121A (en) | Electronic safety barrier | |
US3967186A (en) | Solid state voltage regulator | |
US3641423A (en) | Low-drop voltage regulator | |
US3443200A (en) | Excitation system for generators | |
US3077558A (en) | Voltage regulator | |
JP2668875B2 (ja) | 内燃機関点火装置 | |
US3036261A (en) | Battery charging regulator | |
JP2815356B2 (ja) | 電源保護装置 |