197466. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés gépjárműgenerátorok feszültségszabályozására
3 197466 4 A találmány tárgya olyan kapcsolási elrendezés, amely a gépjáműgenerátor kimenőfeszültségét a generátor gerjesztő tekercsének áramán keresztül a fordulatszámtól, a terheléstől és a hőmérséklettől függetlenül állandó Bzintre szabályozza. Közismert, hogy a gépjárművekben alkalmazott generátorok feladata kettős, egyrészt biztosítja a gépjáművek fogyasztóinak áramellátását, másrészt pedig az akkumulátor állandó üzemképes állapotát fenntartja. Ismeretes, hogy az akkumulátorok működése és élettartama szempontjából az lenne ideális, ha a feltöltőttségi foka 100X-os lenne. Ez a feltöltőttségi fok pedig 2,7 V-os cellánkénti töltőfeszültséget igényel, ami 12 V-os ólomakkumulátor esetében 16,2 V. Ez az érték azonban kritikus, mert 2,4 V feletti cellafeszültség esetén vizbontás jelensége lép fel, ami az akkumulátort jelentősen károsítja. Tehát a gyakorlatban e jelenség elkerülése céljából az akkumulátorok tóltóttségi foka 80X-OS. E tóltóttség mellett 2,4 V-os cellánkénti feszültséghez 14,4 V tóltőfeszültség szükséges. További problémát okoz az a tény is, hogy a gépjárművek generátorának üzemi hőmérséklete széles tartományban van, pl. -40 C°-tól +70 C°-ig és e hőmérséklet tartományban kell biztosítani a kimenőfeszültség állandó értéken való tartását. Megoldandó feladat az is, ha a gépjármű generátora leáll a gerjesztő tekercs ne terhelje az akkumulátort, mert az annak lemerüléséhez vezet, emiatt azt is meg kell oldani, hogy az induláskor elógerjesztéshez ne legyen szükség. A fenti problémák kiküszöbölésére napjainkban számos megoldás született. A gépjárművek feszültség szabályozójának hőkompenzálását javasolja az 1.577.436 lajstromszámú angol szabadalom. A szabadalom feltalálói a hőkompenzálást egy zener dióda két dióda és egy bázis-emitter dióda által valósítják meg. Egy további 1.602.977 lajstromszámú angol szabadalom a kimenőfeszültség állandó értéken való tartását egy zener diódával oldja meg. A fenti hiányosságok egy csoportjának kiküszöbölését javasolja a már idézett 1 577 436 lajstromszámú angol szabadalom. A szerzők azt, hogy a generátor ne terhelje az akkumulátort, úgy oldották meg, hogy a szabályozáshoz segédegyenirányító áramkört alkalmaznak. A műszaki feladat megoldására még további, a napjainkban megvalósításra került kiviteli példák is születtek. A 2 070 297 lajstromszámú angol szabadalom az előbbiekben említett kimenő feszültség stabil szinten való tartását zener diódás stabilizátorral oldja meg. A gerjesztő tekercs leválasztását az akkumulátorról álló generátor esetén segédegyenirányító kör segítségével valósítja meg. A konstrukcióból következik, hogy alacsony remanens mágnesességgel rendelkező generátorokat előgerjesztéssel kell ellátni. A 173 435 lajstromszámú magyar szabadalomban a kimenő feszültség szabályozását két zener dióda és egy hibridáramkör segítségével végzi. A gerjesztéshez szükséges energiát a szabályozott akkumulátor feszültségéből nyeri. A 4 233 556 US szabadalom szerzőinek az alapvető célkitűzése, hogy külső alkatrészek felhasználása nélkül a generátor feszültség szabályozását szilárdtest kivitelben valósítsa meg. A hivatkozott kapcsolási elrendezés lényegében áll egy bemeneti meredekség erősítőből egy RS tárolóval kombinált billenő áramkörből és egy kimeneti erősítőből. A gyártó vállalat ezzel a bonyolultabb kapcsolási elrendezés alkalmazásával olyan előnyhöz jutott, hogy lehetősége nyílott arra, hogy az ilyen áramkörhöz szükséges nagyobb kapacitású kondenzátor helyett az integrált áramkörbe jóval kisebb kapacitású kondenzátort építhetett be. Összefoglalva a technika mai szintjén kivitelezett korszerű szabadalmakat, megállapítható, hogy referencia forrásként zener diódát alkalmaznak, melynek tulajdonságaiból következik, hogy a hőmérsékletfüggése a szabályozott feszültség pontatlanságához vezet, mivel köztudomású, hogy a gépjárműveket a gyakorlatban széles hőmérséklet tartományban használják. A fentiek alapján a napjaink műszaki gyakorlatában ismert az a helyzet, hogy a fennálló problémákból egy-egy feladatot megoldanak, de valamennyit egyidejűleg nem, pedig az ideális állapot az lenne, ha olyan műszaki megoldás születne, amelyik e problémákat egyidejűleg küszöbölné ki. Az általunk kidolgozott találmányban azt tűztük ki célul, hogy ezen problémákat egyidejűleg oldjuk meg, és olyan előnyös tulajdonságú - többfajta generátor kiépítésében is - generátor előállítását biztosítjuk, melyek korlátozott induló töltő árammal rendelkeznek és időbeni stabilitásuk biztosítja az akkumulátor állandó 80X-os tóltóttségi fokát. A találmány tárgya tehát olyan kapcsolási elrendezés, amely a gépjárműgenerátor kimenőfeszültségét a fordulatszámtól, terheléstől és hőmérséklettől függetlenül állandó szintre szabályozza. A kapcsolási elrendezésnek az a lényege, hogy a referencia forrás egy ellenálláson keresztül egy további ellenállás egyik kivezetése és a műveleti erősítő nem invertáló bemenete által alkotott közösített pontba van csatlakoztatva- Az ugyanazon műveleti erősítő invertáló bemenete pedig két ellenállás egyik kivezetésükkel alkotott közösített pontba mely ellenállások közül az egyik ellenállás a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
