[实用新型]无励磁交流发电机电压调节器

说明书

本实用新型是一种用于车、船无励磁发电机的电压调节装置。

随着高导磁材料的不断涌现，体积小、重量轻、发电量大的小型高效交流发电机相继问世。但是，这些小型发电机的输出电压不易控制，特别是高效永磁发电机更不易控制。

目前常规发电机调节器，不论是继电器式还是晶体管式，都是控制发电机的励磁电流来调节输出电压。因此对于无励磁结构紧凑的高效交流发电机和比功率（单位重量的功率）最高、可靠性最高的永磁交流发电机来说就无能为力了。

本实用新型的目的就是为解决上述的难题而设计一种具有结构简单可靠性高、效率高、成本低，可与大、中、小型交流发电机相配合的无励磁交流发电机电压调节器。

本调节器具有常规调节器的截流、调压、过流保护的三个特性。不同的是，本调节器的调压方法不是控制发电机的励磁电流，而是直接控制发电机的输出电压，来达到调节器所具有的特性。其具体结构可参照说明书附图加以详细介绍。

图1是本实用新型的电原理图。

图2是充电电压波形图。

图1中，M是发电机，1是桥式整流电路，2是电压调节电路，3是过流保护电路。

图2中的（a）是正常状态下充电电压波形图，（b）是发电机转速增高时充电电压波形图，（c）是输出电压增高时的充电电压波形图。

图2中的Vk是K点电压，Vs是S点电压，VF是充电电压波形，VCT是电容C1的充放电波形图。

本实用新型的连接关系如下：

桥式整流电路的正端通过一个取样电阻R1接可控硅CR的正极，同时接一电阻R4，可控硅CR的负端接电瓶E的正极，同时接电阻R7，CR的控制极通过二极管D1与晶体管BG1的发射极连接，BG1的集电极接R4的一端并和R5相连接，R5的另一端接BG1的基极并与晶体管BG2的集电极相连接，BG2的发射极接地，基极接电阻R6，R6的另一端接电解电容C1的正极和二极管D2的负极，C1的负极接地，D2的正极与稳压二极管D3的正极相连，D3的负极接R7和R8，R8的另一端接地。取样电阻R1的前端与晶体管BG3的集电极相连接，R1后端通过电阻R2接BG3的基极，BG3的发射极通过电阻R3和二极管D4与电解电容G1的正极相连接。

本实用新型的工作原理如下：

发电机M产生的交流电流，经二极管构成的桥式整流电路1变为脉动直流电流供电并充电和其他用电器使用。

在电压调节电路2中，当A点电位高于K点电位时（即发电机的输出电压高于电瓶电压时）三极管BG1导通，向可控硅CR提供触发电流使之导通。这时，电流经CR向电瓶E充电。

随着发电机转数的增高，A点、K点电位也再上升，充电电流也随之增大。如果不限制充电流，电瓶可能烧坏。因此，当K点电位达到一定值时，应限制K点电位，例如，12V电瓶，K点电位定为14.5V，使充电流下降。

调整电阻R7、R8的值，使K点电位达到一个规定电压值时，稳压管D3导通。D3导通后，一方面给电容C1充电，一方面给BG2提供基极电流，使BG2导通。BG2导通后，将BG1的基极电流旁路掉。因此，BG1由导通转为截止，切断了CR的触发电流。

因为CR在已导通的周期内，即使切断了触发电流也不能关断，只能当电流过零时才关断。由于电容C1的储能作用，即使K点电位下降使稳压管D3关断时，也能够继续向BG2提供基极电流维持其导通状态维持到充电电流过零时，CR关断。在K点电位降低，D3关断后，由于C1通过R6和BG2放电，当C1的电压低于0.6V时，BG2由导通变为截止，BG1由截止变为导通，CR又导通。以上过程所用时间为t。

选择R6、C1的数值使t落在第二个周期之内。当发电机的转数增高时，输出电流的周期变短。因为R6、C1的时间常数没变，所以CR导通的角度变小，使输出电压下降，这就稳定了发电机的输出电压如图2的（b）所示。

另外，当负载减小而引起输出电压的增高时，因为C1的充电电压增高了，C1放电使BG2的基极电位降低到0.6V的时间t就要延长，这样，也会使CR的导通角度变小，使输出电压降低，也起到了稳定电压的作用。如图2的（C）所示。

总之，R6、C1、D2组成一个过压记忆电路，使输出电压得到稳定，这是本调节器的特点之一。D2的作用是防止C1向D3侧放电。为防止充电电流过大，可加一过流保护电路3，其工作原理如下：