RU2210173C2

RU2210173C2 - Emergency voltage controller with temperature compensation

Info

Publication number: RU2210173C2
Application number: RU2001113101A
Authority: RU
Inventors: Б.Н. Сидоров; О.В. Пестов; Н.В. Говоров; Ихаб Аль-Хаддадин
Original assignee: Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2003-08-10

Abstract

FIELD: car equipment. SUBSTANCE: emergency voltage controller includes generator with excitation winding which first and second output terminals are connected through ammeter and storage battery which minus terminal is connected to common bus. Third output terminal of generator is connected through excitation winding of generator to its fourth output terminal and is connected through ignition switch and ammeter to plus terminal of storage battery and through first trimming resistor to first terminal of control winding of first hermetically sealed reed relay. Controller also has second hermetically sealed reed relay, first winding controlling second hermetically sealed reed relay which first terminal is connected through capacitor to common bus connected in series with first hermetically sealed reed relay and voltage controller. In addition it incorporates second trimming resistor, second winding controlling second hermetically sealed reed relay connected in series. Second terminal of second winding controlling hermetically sealed reed relay is connected to common bus and first terminal of second hermetically sealed reed relay. First terminal of second trimming resistor and second terminal of second hermetically sealed reed relay are correspondingly connected to third and fourth terminals of generator. Fourth terminal of generator is connected to first terminal of first winding controlling first hermetically sealed reed relay, second terminal of first hermetically sealed reed relay is connected to output terminal of voltage controller and second terminal of winding controlling first hermetically sealed reed relay is connected to common bus. Controller has first and second switching-off windings acting correspondingly on contacts of first and second hermetically sealed reed relays and connected with their first terminals through second pair of contacts of ignition switch to first lead of generator and with their second terminals to common bus. Controller is supplemented with additional winding controlling second hermetically sealed reed relay, bimetal switch and additional winding controlling first hermetically sealed reed relay. Additional winding controlling first and second hermetically sealed reed relays are connected in parallel and in series with bimetal switch and are placed in parallel with winding controlling second hermetically sealed reed relay. EFFECT: widened functional potential of controller. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию автомобилей, в частности к генераторным установкам двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to electrical equipment of automobiles, in particular to generator sets of internal combustion engines.

Известен аварийный регулятор напряжения, обеспечивающий улучшение пусковых условий двигателя (заявка 95100473/07. Бюл. 33, 27.11.96), содержащий генератор, включающий обмотку возбуждения, первая и вторая выходные клеммы которого соединены через измеритель тока и аккумуляторную батарею, минусовая клемма которого соединена с общей шиной, которая соединена через обмотку возбуждения генератора с его четвертой выходной клеммой, соединена через выключатель зажигания с плюсовой клеммой источника напряжения и через первый подстроечный резистор с первой клеммой первой управляющей обмотки первого геркона, вторую управляющую обмотку первого геркона, первая клемма которой соединена через конденсатор с общей шиной, соединенную последовательно с первым герконом и регулятором напряжения, второй геркон, соединенные последовательно второй подстроечный резистор, управляющую обмотку второго геркона, вторая клемма которой соединена с общей шиной, причем первая клемма второго подстроечного резистора и вторая клемма второго геркона соединены соответственно с третьей и четвертой, которая соединена с первой клеммой второй управляющей обмотки первым герконом, выходными клеммами генератора, вторая клемма второго геркона соединена с выходной клеммой регулятора напряжения, а вторая клемма первой управляющей обмотки первого геркона соединена с общей шиной, две отключающие обмотки, воздействующие соответственно на контакты первого и второго геркона и подключенные первыми своими клеммами через вторую пару контактов выключателя зажигания к первому выводу генератора, а вторыми своими клеммами - к общей шине. Known emergency voltage regulator, providing improved starting conditions of the engine (application 95100473/07. Bull. 33, 11/27/96), containing a generator including an excitation winding, the first and second output terminals of which are connected through a current meter and a battery, the negative terminal of which is connected with a common bus, which is connected through the excitation winding of the generator with its fourth output terminal, is connected through the ignition switch to the plus terminal of the voltage source and through the first trimmer resistor to the the first control winding of the first reed switch, the second control winding of the first reed switch, the first terminal of which is connected via a capacitor to a common bus, connected in series with the first reed switch and a voltage regulator, the second reed switch connected in series with the second trimming resistor, the control winding of the second reed switch, the second terminal of which connected to a common bus, and the first terminal of the second tuning resistor and the second terminal of the second reed switch are connected respectively to the third and fourth, which is connected inena with the first terminal of the second control winding by the first reed switch, output terminals of the generator, the second terminal of the second reed switch is connected to the output terminal of the voltage regulator, and the second terminal of the first control winding of the first reed switch is connected to a common bus, two disconnecting windings acting respectively on the contacts of the first and second reed switch and connected by their first terminals through a second pair of contacts of the ignition switch to the first output of the generator, and by their second terminals to a common bus.

Описанное устройство не обеспечивает коррекцию регулируемого напряжения на аварийных режимах в зависимости от температуры окружающей среды, что отрицательно сказывается на работе аккумуляторной батареи и ее сроке службы. The described device does not provide correction of the regulated voltage in emergency conditions depending on the ambient temperature, which negatively affects the operation of the battery and its service life.

Настоящее изобретение направлено на расширение функциональных возможностей аварийного регулятора напряжения. The present invention seeks to expand the functionality of an emergency voltage regulator.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в аварийный регулятор напряжения дополнительно введены дополнительные обмотки управления первым и вторым герконами и биметаллический выключатель, при этом дополнительные обмотки управления герконами включены последовательно с биметаллическим выключателем и вместе с ним параллельно второй управляющей обмотке вторым герконом. The solution to this problem is achieved by the fact that additional control windings of the first and second reed switches and a bimetallic switch are additionally introduced into the emergency voltage regulator, while the additional control windings of the reed switches are connected in series with the bimetallic switch and together with it the second control winding of the second reed switch.

На фиг.1 покачана схема аварийного регулятора напряжения с температурной компенсацией. Figure 1 shook the circuit emergency voltage regulator with temperature compensation.

Аварийный регулятор напряжения с температурной компенсацией содержит генератор 1, включающий обмотку возбуждения, первая и вторая выходные клеммы которого соединены через измеритель тока 2 и аккумуляторную батарею 3, минусовая клемма которой соединена с общей шиной, третья выходная клемма генератора 1, которая соединена через обмотку возбуждения генератора 1 с его четвертой выходной клеммой, соединена через выключатель зажигания 4 и измеритель тока 2 с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи 3 и через первый подстроечный резистор 5 с первой клеммой управляющей обмотки 6 первым герконом 7, второй геркон 8, первую управляющую обмотку 9 вторым герконом 8, первая клемма которой соединена через конденсатор 10 с общей шиной, соединенную последовательно с первым герконом 7 и регулятором напряжения 11, соединенные последовательно второй подстроечный резистор 12, вторую управляющую обмотку 13 вторым герконом 8, вторая клемма которой соединена с общей шиной и первой клеммой второго геркона 8, причем первая клемма второго подстроечного резистора 12 и вторая клемма второго геркона 8 соединены соответственно с третьей и четвертой клеммами генератора 1, а четвертая клемма упомянутого генератора соединена с первой клеммой первой управляющей обмотки вторым герконом 8, вторая клемма первого геркона 7 соединена с выходной клеммой регулятора напряжения 11, а вторая клемма управляющей обмотки 6 первым герконом 7 соединена с общей шиной, первую 14 и вторую 15 отключающие обмотки, воздействующие соответственно на контакты первого 7 и второго 8 герконов и подключенные первыми своими клеммами через вторую пару контактов выключателя зажигания 4 к первому выводу генератора 1, а вторыми своими клеммами к общей шине, дополнительную обмотку 16 управления вторым герконом 8, биметаллический выключатель 17 и дополнительную обмотку 18 управления первым герконом 7, причем дополнительные обмотки управления 16, 18 первым 7 и вторым 8 герконами включены параллельно между собой и последовательно с биметаллическим выключателем 17 и вместе с ним параллельно управляющей обмотке 13 вторым герконом 8. The temperature-compensated emergency voltage regulator contains a generator 1, including an excitation winding, the first and second output terminals of which are connected through a current meter 2 and a battery 3, whose negative terminal is connected to a common bus, and the third output terminal of the generator 1, which is connected through the generator excitation winding 1 with its fourth output terminal, connected through the ignition switch 4 and the current meter 2 to the positive terminal of the battery 3 and through the first trimming resistor 5 from the first the first terminal of the control winding 6 with the first reed switch 7, the second reed switch 8, the first control winding 9 with the second reed switch 8, the first terminal of which is connected via a capacitor 10 to a common bus, connected in series with the first reed switch 7 and the voltage regulator 11, connected in series with the second tuning resistor 12, the second control winding 13 by the second reed switch 8, the second terminal of which is connected to the common bus and the first terminal of the second reed switch 8, the first terminal of the second tuning resistor 12 and the second terminal of the second reed switch 8 connected s respectively with the third and fourth terminals of generator 1, and the fourth terminal of the mentioned generator is connected to the first terminal of the first control winding by the second reed switch 8, the second terminal of the first reed switch 7 is connected to the output terminal of the voltage regulator 11, and the second terminal of the control winding 6 by the first reed switch 7 is connected to common bus, the first 14 and second 15 disconnecting windings acting respectively on the contacts of the first 7 and second 8 reed switches and connected by their first terminals through the second pair of switch contacts 4 to the first output of the generator 1, and with its second terminals to the common bus, an additional winding 16 for controlling the second reed switch 8, a bimetallic switch 17 and an additional winding 18 for controlling the first reed switch 7, with additional windings for controlling 16, 18 with the first 7 and second 8 reed switches parallel to each other and in series with the bimetallic switch 17 and with it parallel to the control winding 13 of the second reed switch 8.

Аварийный регулятор напряжения с температурной компенсацией работает следующим образом. Emergency voltage regulator with temperature compensation works as follows.

В момент пуска двигателя стартером (выключатель зажигания 4 включен в положение "б", ток от аккумуляторной батареи 3 подастся в цепь системы пуска, на первую 14 и вторую 15 отключающие обмотки и управляющие обмотки 6, 9, 13. При этом на контакт первого геркона 7 воздействуют магнитодвижущие силы (МДС), образованные токами первой отключающей обмотки 14 и управляющей обмотки 6 первым герконом 7, а на контакты второго геркона 8 - второй отключающей обмотки 15 и второй управляющей обмотки 13 вторым герконом 8. Под действием МДС упомянутых обмоток контакты герконов 7 и 8 размыкаются и прерывают ток обмотки возбуждения генератора 1, тем самым уменьшая сопротивление при проворачивании коленчатого вала двигателя со стороны генератора 1, а следовательно, и ток, отдаваемый аккумуляторной батареи 3. После пуска двигателя выключатель зажигания 4 переводится в положение "а". Контакты второго геркона 8 остаются разомкнутыми под действием МДС, образованной токами первой 9 и второй 13 управляющих обмоток вторым герконом 8, а контакты первого геркона 7 замыкаются, так как МДС, образованная током управляющей обмотки 6 первым герконом 7, меньше МДС отпускания контактов первого геркона 7. Заданный уровень напряжения в бортовой сети поддерживается регулятором напряжения 11. В случае выхода из строя упомянутого регулятора напряжения 11 возможно два режима работы аварийного регулятора напряжения с температурной компенсацией. At the time of starting the engine with a starter (ignition switch 4 is switched to position “b”, the current from the battery 3 is supplied to the starting system circuit, the first 14 and second 15 disconnecting windings and control windings 6, 9, 13. At the same time, the contact of the first reed switch 7 are affected by magneto-motive forces (MDS) formed by the currents of the first disconnecting winding 14 and the control winding 6 by the first reed switch 7, and the contacts of the second reed switch 8 - the second disconnecting winding 15 and the second control winding 13 by the second reed switch 8. Under the action of the MDS of the mentioned windings, the contacts Rcons 7 and 8 open and interrupt the excitation winding current of the generator 1, thereby reducing the resistance when cranking the engine from the side of the generator 1, and therefore the current supplied to the battery 3. After starting the engine, the ignition switch 4 is turned into position "a" The contacts of the second reed switch 8 remain open under the action of the MDC formed by the currents of the first 9 and second 13 control windings of the second reed switch 8, and the contacts of the first reed switch 7 are closed, since the MDS formed by the control current skeins 6 by the first reed switch 7, less than the MDS of releasing the contacts of the first reed switch 7. The specified voltage level in the on-board network is supported by the voltage regulator 11. In case of failure of the mentioned voltage regulator 11, there are two possible operating modes of the emergency voltage regulator with temperature compensation.

Первый режим - ток обмотки возбуждения не ограничивается регулятором напряжения 11, т.е. регулятор напряжения 11 всегда пропускает ток через свой коммутирующий элемент независимо от напряжения генератора 1, что приводит к существенному повышению напряжения в бортовой сети. The first mode is the field current is not limited by voltage regulator 11, i.e. voltage regulator 11 always passes current through its switching element regardless of the voltage of generator 1, which leads to a significant increase in voltage in the on-board network.

Когда напряжение бортовой сети несколько превысит уровень, поддерживаемый регулятором напряжения 11, контакты первого геркона 7 под действием магнитодвижущей силы, создаваемой током управляющей обмотки 6 первым герконом 7, разомкнуться и ток через первую управляющую обмотку 9 вторым герконом 8 прекратится. Контакты первого геркона 7 останутся разомкнутыми, т.к. напряжение в сети останется несколько выше уровня, поддерживаемого регулятором напряжения 11. Ток через обмотку управления 6 первым герконом 7 велик, и магнитодвижущая сила достаточна для удержания контактов первого геркона 7 в разомкнутом состоянии. После размыкания контактов второго геркона 8 прекращается ток через обмотку возбуждения генератора 1, что приведет к снижению напряжения в бортовой сети, ослаблению МДС, образованной током второй управляющей обмотки 13 вторым герконом 8 и замыканию контактов второго геркона 8, в результате чего через обмотку возбуждения вновь начнет протекать ток и увеличится напряжение генератора. Процесс повторится с необходимой частотой, и напряжение в бортовой сети будет поддерживаться на требуемом уровне несколько выше напряжения, поддерживаемого регулятором напряжения 11. When the voltage of the on-board network slightly exceeds the level supported by the voltage regulator 11, the contacts of the first reed switch 7 under the influence of the magnetomotive force created by the current of the control winding 6 by the first reed switch 7, open and the current through the first control winding 9 by the second reed switch 8 will stop. The contacts of the first reed switch 7 will remain open, because the voltage in the network will remain slightly above the level supported by the voltage regulator 11. The current through the control winding 6 of the first reed switch 7 is large, and the magnetomotive force is sufficient to hold the contacts of the first reed switch 7 in the open state. After opening the contacts of the second reed switch 8, the current stops through the excitation winding of the generator 1, which will lead to a decrease in the voltage in the on-board network, weakening of the MDS formed by the current of the second control winding 13 by the second reed switch 8 and closing the contacts of the second reed switch 8, as a result, it starts again through the excitation winding current flows and the voltage of the generator increases. The process will be repeated at the required frequency, and the voltage in the on-board network will be maintained at the required level slightly higher than the voltage supported by the voltage regulator 11.

Второй режим: отсутствует ток возбуждения, т.е. силовой элемент регулятора напряжения 11 ток через себя не пропускает и генератор не возбуждается. Отсутствует ток в первой управляющей обмотке 9 вторым герконом 8. The second mode: there is no excitation current, i.e. the power element of the voltage regulator 11 current does not pass through itself and the generator is not excited. There is no current in the first control winding 9 of the second reed switch 8.

В этом случае при включенном выключателе зажигания 4 и работающем двигателе через обмотку возбуждения, замкнутые контакты второго геркона 8 начинает протекать ток. Также ток протекает по второй управляющей обмотке 13 вторым герконом 8 через второй подстроечный резистор 12. Так как второй геркон 8 управляется только одной второй управляющей обмоткой 13 вторым герконом 8, то его контакты остаются замкнутыми. Наличие тока возбуждения вызывает увеличение напряжения генератора 1, и, когда напряжение генератора 1 достигает требуемого значения, контакты под действием магнитодвижущей силы второй управляющей обмотки 13 вторым герконом 8 размыкаются, что приводит к прекращению тока возбуждения, уменьшению напряжения генератора 1 и очередному размыканию контактов второго геркона 8. In this case, when the ignition switch 4 is turned on and the engine is running through the field winding, the closed contacts of the second reed switch 8 start to flow current. Also, the current flows through the second control winding 13 by the second reed switch 8 through the second trimming resistor 12. Since the second reed switch 8 is controlled by only one second control winding 13 by the second reed switch 8, its contacts remain closed. The presence of the excitation current causes an increase in the voltage of the generator 1, and when the voltage of the generator 1 reaches the desired value, the contacts under the action of the magnetomotive force of the second control winding 13 of the second reed switch 8 open, which leads to the termination of the excitation current, a decrease in the voltage of the generator 1 and the next opening of the contacts of the second reed switch 8.

Далее описанный процесс повторяется, поддерживая напряжение генератора на требуемом уровне. Further, the described process is repeated, maintaining the voltage of the generator at the required level.

В случае, если при работе на аварийных режимах температура окружающей среды существенно возрастает, то увеличивается и температура второй управляющей обмотки 13 вторым герконом 8, что приведет к увеличению ее сопротивления, снижению тока, проходящего через нее, уменьшению магнитодвижущей силы, образованной этим током, и, как следствие, к размыканию контактов второго геркона при больших значениях напряжения в бортовой сети. Одновременно будет происходить нагрев биметаллических контактов 17, которые под действием повышенной температуры замкнутся и подключат дополнительные обмотки 16 и 18 к бортовой сети. Через замкнутые биметаллические контакты 17 и дополнительные обмотки 16 и 18 пойдет ток, образующий магнитодвижущие силы, воздействующие соответственно на контакты второго 8 и первого 7 герконов. If the ambient temperature increases significantly during emergency operation, the temperature of the second control winding 13 is increased by the second reed switch 8, which will lead to an increase in its resistance, a decrease in the current passing through it, and a decrease in the magnetomotive force generated by this current, and as a consequence, to the opening of the contacts of the second reed switch at high voltage values in the on-board network. At the same time, bimetallic contacts 17 will be heated, which, under the action of elevated temperature, will close and connect additional windings 16 and 18 to the on-board network. Through closed bimetallic contacts 17 and additional windings 16 and 18, a current will flow, forming magnetomotive forces acting on the contacts of the second 8 and first 7 reed switches, respectively.

Таким образом, на контакты второго геркона 8 будет воздействовать суммарная магнитодвижущая сила, образованная токами второй управляющей обмотки 13 и дополнительной обмотки 16, а на контакты первого геркона 7 суммарная магнитодвижущая сила, образованная токами управляющей обмотки 6 и дополнительной обмотки 18 управления первым герконом 7. При этом контакты второго геркона 8 будут размыкаться при меньшем значении напряжения в бортовой сети, обеспечив благоприятные условия работы аккумуляторной батареи, а контакты первого геркона 7 останутся разомкнутыми. Когда температура окружающей среды понизится, понизится температура биметаллических контактов 17 и они разомкнутся, отключив дополнительные управляющие обмотки. Однако температура второй управляющей обмотки 13 вторым герконом 8 также понизится, следовательно, сила тока, проходящего через нее, возрастет, возрастет образованная этим током магнитодвижущая сила, и контакты второго геркона 8 обеспечат размыкание цепи обмотки возбуждения генератора 1 при заданном значении напряжения. Thus, the contacts of the second reed switch 8 will be affected by the total magnetomotive force formed by the currents of the second control winding 13 and the additional winding 16, and the contacts of the first reed switch 7 will be affected by the total magnetomotive force formed by the currents of the control winding 6 and the additional control winding 18 of the first reed switch 7. When the contacts of the second reed switch 8 will open at a lower voltage in the on-board network, providing favorable conditions for the battery, and the contacts of the first reed switch 7 will remain that position. When the ambient temperature decreases, the temperature of the bimetallic contacts 17 decreases and they open, disconnecting the additional control windings. However, the temperature of the second control winding 13 by the second reed switch 8 will also decrease, therefore, the current passing through it will increase, the magnetomotive force generated by this current will increase, and the contacts of the second reed switch 8 will open the excitation winding circuit of the generator 1 at a given voltage value.

Таким образом, при повышении температуры окружающей среды напряжение, поддерживаемое аварийным регулятором напряжения с температурной компенсацией, будет понижаться, что приведет к улучшению режимов работы аккумуляторной батареи и свидетельствует о расширении функциональных возможностей прототипа. Thus, with increasing ambient temperature, the voltage supported by the emergency voltage regulator with temperature compensation will decrease, which will lead to an improvement in the operating conditions of the battery and indicates the expansion of the functionality of the prototype.

Предложенное устройство содержит известные элементы, функционирующие в характерных для них режимах, что свидетельствует об удовлетворении критерию "промышленная применимость". The proposed device contains known elements that operate in their characteristic modes, which indicates the satisfaction of the criterion of "industrial applicability".

Источники информации
1. Заявка 95100473/07 - аварийный регулятор напряжения, обеспечивающий улучшение пусковых условий двигателя. Бюл. 33, 27.11.96 (прототип).Sources of information
1. Application 95100473/07 - emergency voltage regulator, providing improved starting conditions of the engine. Bull. 33, 11/27/96 (prototype).

Claims

Temperature compensated emergency voltage regulator containing a generator including an excitation winding, the first and second output terminals of which are connected through a current meter and a battery, the negative terminal of which is connected to a common bus, the third output terminal of the generator connected through the excitation winding of the generator with its fourth output through the ignition switch and current meter with the positive terminal of the battery, and through the trimming resistor with the first terminal of the control winding and the first reed switch, the second reed switch, the first control winding of the second reed switch, the first terminal of which is connected via a capacitor to the common bus, the first control winding of the second reed switch connected in series with the first reed switch and voltage regulator, the second tuning resistor connected in series, the second control winding of the second reed switch, the second the terminal of which is connected to the common bus and the first terminal of the second reed switch, and the first terminal of the second tuning resistor and the second terminal of the second reed switch are connected respectively respectively, with the third and fourth terminals of the generator, the fourth terminal of the generator connected to the first terminal of the first control winding by the second reed switch, the second terminal of the first reed switch with the output terminal of the voltage regulator, and the second terminal of the control winding by the first reed switch with a common bus, the first and second disconnecting windings acting respectively on the contacts of the first and second reed switches and connected by their first terminals through a second pair of contacts of the ignition switch to the first output terminal of the generator, and w with their own terminals to the common bus, characterized in that an additional control coil of the second reed switch, a bimetallic switch and an additional control coil of the first reed switch are introduced, with additional control windings of the first and second reed switches connected in parallel with each other and in series with the bimetallic switch, thus forming a series circuit connected in parallel to the control winding of the second reed switch.