SE459773B - Elektrisk generator med skyddsanordning mot transienter - Google Patents

Description

459 773 ZO 40 Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning.

Där visar fig 1 kopplingsschemat för den elektriska kretsen till en generator av känd typ, och fig Z, 3 och 4 en del av kretsen till en generator av den i fig 1 visade typen, vilken del modifieras i överensstämmelse med respektive tre utförings- , former av uppfinningen. .u Såsom visas i fig 1 är de tre lindningarna L1_3 på statorn till en växelströmsgenerator på gängse sätt anslutna till šex likriktardioden D1_6 för att bilda två utgångsklämmor 1 och 3 för generatorn, mellan vilka en likspänning alstras. I det visade exemplet är klämman 3 den positiva polen och klämman 1 den negativa polen på generatorn. Bilens batteri 5 är kopplat till dessa utgångsklämmor, varvid batteriet bildar både magne- tiseringskällan för generatorn och en belastning för generatorn under dess drift, när batteriet uppladdas av den av generatorn avgivna energin. De anordningar eller objekt elektriska energin från generatorn, visas sa belastning R , som nyttjar den mmanfattade som en E på generatorns sidan ansluten till generatorns positiva klämma 3 och á den andra sidan till kollektšrn på en transistor T av NPN-typ, vars emitter är ansluten till den negativa klämman 1, och vars bas är ansluten till utgången UT på en regulatorkrets 7.

L. Magnetiseringslindningen L rotor är å ena Den senare matas från generatorutgången och har en ingång IN kopplad till mellanuttaget på en spänningsdelare av två mellan klämmorna 1 och 3 inlagda motstånd R backförspänd diod D, normalt känd som en "svänghjuls"-diod, är parallellkopplad med lindningen LE. Regulatorn 7 är av den typ, som exempelvis visas och beskrivs i boken av R H Bacon, , som bildas 1, R2. En "Electricity in cars" Philips Technical Library, 1967, sid 49-S1 , och har till verkan att mata en ström till transistorns T ba s som funktion av värdet på generatorns utspänning, samplat genom spänningsdelaren R1, Rz. Fram till dess att utspänningen över- stiger ett på förhand bestämt värde är basströmmen sådan, att den håller transistorn T i ledande tillstånd, vilket resu lterar i att en ström I E passerar genom magnetiseringslindningen L Så snart denna spänning överstiger det på förhand bestämda värdet, upphävs utströmmen från regulatorn, vilket resulterar i i att transistorn T frånkopplas, magnetiseringsströmmen IE tenderar att hävas och utspänningen minskar; Regleringscykeln E' 40 459 773 upprepas för att hålla utspänníngen ungefär konstant. Under transistorns T frånkopplade tillstånd bildas en högspänning, som skulle kunna skada transistorn; vid magnetiseringslíndning- ens LE klämmor. För motverkan av denna risk har man dioden D, som - eftersom den är framförspänd under överspänningen - till- låter snabb avledning av den med lindningen LE förbundna energin.

I fall av plötsligt avbrott i förbindelsen mellan växel- strömsgeneratorn och belastningen, som utgörs av batteriet S och de olika förbrukningsobjekten RL, eller i fall av frånkopp- ling av en klämma på batteriet medan detta är under uppladdning, initieras mellan växelströmsgeneratorns utgângsklämmor 1 och 3 en högspänningstransient, som kan uppnå 10 volt högre värden än batterispänningen och i typiska fall avtonar pà en tid mellan 100 och 300 ms.

Denna transient härrör huvudsakligen från självinduktionen i magnetiseringslindningen LE. Under strypningen av transistorn T kommer den med lindningen L förbundna magnetfältsenergin att E väsentligen avledas genom dioden D med en tidskonstant, som be- stäms av förhållandet mellan lindningens LE induktans L och resistans R. Den ström, som cirkulerar i den av LE_och D bildade kretsen, ger upphov till en inducerad elektromotorisk kraft i lstatorns lindningar L1_3 och därmed en spänning mellan utgångs- klämmorna 1 och 3, som avtar med en tidskonstant, som enbart bestäms av resistansen hos magnetiseringslindningen, i det fall kabeln avskiljs från växelströmsgeneratorn, eller i huvudsak av ingângsresistanserna hos de objekt, som fortfarande är anslutna till växelströmsgeneratorn, i det fall frànkoppling sker av batteriet. För att hindra denna överspänning från att skada regulatorn och de till generatorn anslutna objekten, speciellt om dessa är utförda enligt tekniken för integrerade kretsar, an- vänder man vid den tidigare kända tekniken en zenerdíod 9, som har något större genombrottsspänning än batteriet 5 och är in- lagd mellan växelströmsgeneratorns utgàngsklämmor. Eftersom denna komponent måste vara i stånd att avleda en avsevärd energi, måste den ha jämförelsevis stora dimensioner och blir därför relativt dyrbar. Enligt en annan känd lösning kan dimensionerna och därmed kostnaderna för zenerdioden 9 reduceras genom konstruerande av regulatorn och de andra objekten med användande av tekniken för integrerade kretsar i högspänningsutförande. 459 773 4 l 55 40 Denna lösning blir emellertid mindre lämplig med ökande antal elektroniska objekt av integrerad-krets-typ, matade av genera- torn , eftersom höga spänningar uthärdande integrerade anordning- ar är relativt dyrbara. i? __m Uppfinningen baserar sig på en känd förbättring, exempelvis använd vid utförandet av snabbverkande relâer och bestående av att man inlägger en zenerdiod med motsatt polaritet den normala svänghjulsdioden, líndningen. i serie med som är parallellkopplad med relä- J I detta fall minskas avledningstiden för den med lindningen förbundna magnetfältsenergin i en grad, som är bero- ende av zenerdiodens genombrottsspänning.

Enligt uppfinningen nyttjas denna förbättring vid magneti- seringskretsen för en växelströmsgenerator, såsom visas i fig 2.

Under verkan av den i serie med svänghjulsdioden D anordnade zenerdioden DZ kommer då den ström IE, som passerar genom magnetiseringslindningen LE under den genom plötslig nedgång i belastning förorsakade transienten, att tendera att hävas under kortare tid än om enbart dioden D funnes. Eftersom utspänningen Eo från den i tomgång gående växelströmsgeneratorn är proportio- nell mot strömmen IE enligt sambandet: fa = KnIE, där K är en maskinkonstant och n är varvtalet för växelströ msgeneratorns rotor, kommer den utgående transienten att få kortare varaktig- het och därmed ett energiinnehåll, som utan skada kan avledas även genom en zenerdiod 9 för låg effekt i parallellkoppling med utgången. Dessutom kan regulatorn 7 och eventuella andra elektroniska objekt, som matas av generatorn, konstrueras med användande av de normala procedurerna för làgspänningskonstruk- tioner och därmed utan högre kostnader.

Vid en utföringsform av uppfinningen, avsedd för användan- de av en zenerdiod Dz med en genombrottsspänning av approxima- tivt halva batterispänningen , medför närvaron av zenerdioden Da ej några negativa effekter under den normala driften av genera- torn. Om det emellertid är nödvändigt att använda en zenerdiod med högre genombrottsspänning, är det möjligt att den i magne- tiseringskretsen förbrukade energin under de regleringsinter- valler, när transistorn T är strypt, icke är försumbar. Vid ett i fall av denna typ är enligt en modifikation av uppfinningen, visade i fig 3, parallellt med zenerdioden D strömställare inlagd, en elektronisk som från en ytterligare utgång US på regulatorn 7 styrs att förbli sluten under normal drif o» Z 113V 459 773 generatorn och att öppnas, när en överspänning föreligger vid växelströmsgeneratorns utgång.

Utförandet av en förbättring av denna typ ligger inom ramen för fackmannens kunskaper och beskrivs därför ej närma- re.

Enligt en ytterligare variant av uppfinningen, visad i fíg 4, är de båda dioderna D och DZ ersatta med en transístor TD av PNP-typ, som har sin emitter ansluten till transistorns T kollektor och sin kollektor ansluten till växelströmsgenera- torns klämma 3. Transistorns TD bas är ansluten till en ytter- ligare utgång US på regulatorn 7, vilken, när transistorn ï är strypt under normalt drift, pálägger basen en förspänning, som håller transistorn TD i ledande tillstànd, och, när transistorn T är strypt under en utgångsöverspänning, pålägger en spänning som ger en på förhand bestämd spänning mellan transistorns TD kollektor och emitter.

Utförandet av denna variant enligt uppfinningen ligger inom ramen för fackmannens kunskaper och beskrivs därför ej närmare.

Claims (1)

459 773 U! 10 15 20 30 35 Patentkrav

1. Generator för elektrisk energi, F) avsedd att användas i innefattande en växelströmsgenerator med utgángslind- ningar anslutna till en likriktarkrets, bilar, vara bada utgångs- klämmor bildar generatorutgangen, och en magnetiseringslind- som i serie med en styrd elektronisk strömställare är inlagd mellan utgàngsklämmorna, ning (LE), varvid en elektronisk regu- lator är ansluten till utgangsklämmorna och till en styrklämma pa den elektroniska strömställaren för att öppna denna, när generatorns utspänning överstiger ett på förhand bestämt värde, varvid en skyddsanordning för att ge skydd mot tran- sienter, som förorsakas genom frankoppling av batteriet, är kopplad till magnetiseringslindningen (LE), varvid skyddsan- ordningen innefattar en med magnetiseringsli parallellkopplad halvledarkrets, övergång, ndningen (LE) vilken krets har en första anordnad att backförspännas när den elektroniska strömställaren är sluten, och en andra övergång, som är för- spänd i motsatt riktning till den första övergång k ä n n e t e c k n a d en, av att regulatorn (7) har en ytter- " ligare utgangsklämma (Us), anordnad att avge en styrsignal, när generatorns utspänning överstiger en larmnivà, på förhand bestämd som är högre än nämnda pa förhand bestämda värde, och att antingen 1) den första och den andra övergången är övergàngarna hos tvà seriekopplade dioder (D, D2), varvid den av dioderna som bildar nämnda andra övergång är en (oz), zenerdiod varvid halvledarkreteen vidare har en med zenerdioden (Dz> parallellkopplad elektronisk strömställare, ar sluten och är ansluten till den ytterligare ut (US) pà regulatorn (7), som normalt gàngsklämman varvid den elektroniska strömställaren öppnas av styrsignalen vilken uppträder pa den ytterligare ut- gangsklämman (US) pa regulatorn (7), eller 2) nämnda första och andra övergångar bildar övergànga sistor (TD), rna hos en bipolär tran- vars bas är förbunden med den ytterligare ut- gangsklämman (US), varvid transistorn (TD) är ledande under den normala driften av generatorn och erhaller en pa förhand J bestämd spänning mellan transistorns (TD) kollektor och I emitter när generatorns utspänning översti ger nämnda pa för- hand beetämda larmnivà. __n,;_< _ _ _