Меню

Бесконтактные реле регуляторы бесконтактные напряжение

Бесконтактный реле-регулятор.

На некоторых автомобилях применяется бесконтактно-транзисторный реле-регу­лятор (рис. 2). У него нет контактов, которые могут окисляться, поэтому он более надежен в работе. Реле-регулятор состоит из измерительного и регули­рующего устройств. Измерительное устройство вырабаты­вает сигнал, необходимый для закрыва­ния выходных транзисторов Т2 и ТЗ после получения регулируемого напря­жения (13,2—14,8 В). Оно включает крем­ниевый транзистор Т1, стабилитрон Дст .и делитель напряжения (резисторы R2, Rтк, R3 и дроссель Др в одном плече, R1 и R4 — в другом). Регулирующее устройство усиливает сигналы измерительного устройства и ре­гулирует силу тока возбуждения генера­тора. В него входят германиевые тран­зисторы — управляющий Т2 и выходной ТЗ, несколько диодов и резисторов.

Рис. 2. Схема бесконтактного реле-регулятора автомобиля ЗИЛ-130:

Г —генератор, Д1 и Д2— диоды,АБ — аккумуляторная батарея,RТK — резистор температурной компенсации,

Т1 — входнойтранзистор, Rl — R10—резисторы,

Т 2 — усилительный транзистор,ВЗ — включатель зажигания,

ТЗ —регулирующий транзистор, Ш — шунтирующая обмотка,ДСт—стабилитрон, возбуждения,

ДГ — гасящий диод, М — «масса»
Др — дроссель,

При включении зажигания реле-регу­лятор и обмотка возбуждения генератора питаются от аккумуляторной батареи че­рез зажим ВЗ. Когда выпрямленное напря­жение меньше регулируемого, стаби­литрон Дст не пропускает ток к базе вход­ного транзистора Т3 и он закрыт.

Так как база транзистора Т2 через резистор R7 соединена с минусом бата­реи, а эмиттер через диод Д1 и резистор R9 соединен с плюсом батареи, то это обеспечивает открытие транзистора Т2. При открытом транзисторе Т2 база тран­зистора ТЗ соединяется с минусом бата­реи, а эмиттер транзистора ТЗ через диод Д2 соединен с плюсом батареи, что вызывает его открытие.

Цепь тока возбуждения генератора (обозначена на схеме голубым цветом):
положительный зажим аккумуляторной батареи амперметр включатель зажигания — диод Д2 — переход Э—К транзистора ТЗ — обмотка возбуждения /// генератора — корпус — отрицатель­ный зажим батареи. При открытом тран­зисторе ТЗ через него в обмотку возбуж­дения генератора проходит ток от акку­муляторной батареи, что обеспечивает напряжение генератора до 13,2—14,8 В при малой частоте вращения ротора ге­нератора

Если напряжение генератора выше ЭДС батареи, обмотка возбуждения и цепь реле-регулятора питаются от генератора Когда напряжение генератора превышает регулируемое значение, про­исходит «пробой» стабилитрона и он пропускает ток к базе Т1, врезультате чего транзистор Т1открывается и соеди­няет базу транзистора Т2 с плюсом выпря­мителя. Транзисторы Т2 и ТЗ закрывают­ся и ток возбуждения генератора вынуж­ден пройти через резистор R10, что при­водит к понижению тока возбуждения и напряжения генератора При снижении напряжения генератора закрывается ста­билитрон Дст, а следовательно, и тран­зистор Т1.

После этого открываются транзисто­ры Т2 и ТЗ, а ток возбуждения и напряже­ние генератора снова увеличиваются

Процесс открытия и закрытия тран­зисторов происходит с частотой до 300 с-1, при этом перепад напряжения не превы­шает 0,1—0,2 В. Гасящий диод Дг защищает выходной транзистор ТЗ от пробоя Резистор Rn температурной ком­пенсации при увеличении температуры от 0 до 100°С уменьшает сопротивление в 30—70 раз. Он обеспечивает автома­тическое снижение напряжения генера­тора при увеличении температуры и уси­ление напряжения при снижении темпе­ратуры. Дроссель Др сглаживает пуль­сацию выровненного напряжения и тем самым исключает ложное открытие ста­билитрона

Реле-регулятор соединяют с генера­тором проводами с закрытыми фикси­рующими штепсельными разъемами, чем исключается короткое замыкание прово­дов на «массу».

Ток возбуждения генераторов переменного тока достаточно велик и вызывает искрение на контактах вибрационного РН, что приводит к быстрому ухудшению параметров работы и надёжности РН. Для увеличения срока службы разработаны электронные РН.

Типы электронных РН:

— бесконтактные транзисторные (БКТРН).

В КТРН между контактами реле и обмоткой возбуждения включён транзисторный усилитель, коммутирующий ток в обмотке возбуждения. А роль контактов электромагнитного реле здесь сводится к коммутированию небольшого тока управления (запирания и отпирания) транзистором. Элементом, чувствующим напряжение генератора, также как и у вибрационных РН, является обмотка электромагнита. Однако, КТРН не обеспечивает высокую стабильность регулируемого напряжения в результате старения механических элементов электромагнитного реле.

В БКТРН электромагнитное реле заменено стабилитроном, выполняющим роль чувствительного элемента, реагирующего на напряжение генератора. Поскольку сигнал стабилитрона слабоват для управления мощным транзистором, в схему включается транзисторный блок, усиливающий сигнал стабилитрона.

Читайте также:  Схемы автомобильных стабилизаторов напряжения

Неисправности генераторов.В генера­торах переменного тока возможны следующие неисправности: отсутствие за­рядного тока, наличие разрядного тока в амперметре при работе двигателя на средней и большой частотах вращения коленчатого вала, выход из строя гене­ратора или выпрямителя

Зарядный ток может отсутствовать при пробуксовке приводного ремня ге­нератора, при обрыве провода в обмотке возбуждения или одной из фаз статора, выходе из строя одного из диодов выпря­мителя.

Амперметр показывает разрядный ток при работе двигателя с большой или средней частотой вращения при недоста­точном натяжении приводного ремня или плохом контакте в цепи обмотки возбуж­дения или в силовой цепи (генератор -реле-регулятор, батарея — масса), а так­же при обрыве в обмотке статора.

Выход генератора или выпрямителя из строя может произойти из-за короткого замыкания обмоток генератора между собой или пробоя изоляции между тепло-отводом диодов прямой полярности и массой.

Генераторы и реле-регуляторы про­веряет на специальном стенде мастер по наладке электрооборудования.

Контрольные вопросы

1. На чём основан принцип регулирования напряжения генератора?

2. Что собою представляет вибрационный РН?

3. Устройство электромагнитного реле.

4. Работа электромагнитного реле.

5. Чем КТРН отличается от вибрационного РН?

6. Чем БКТРН отличается от КТРН и вибрационного РН?

7. Объясните роль каждого элемента схемы испытаний генераторной установки.

8. Понятие о рабочих скоростных характеристиках генераторной установки.

9. Понятие о нагрузочной характеристике генератора.

10. Почему фазное напряжение на малых оборотах не велико, а потом возрастает и становится больше выпрямленного напряжения?

11. Почему напряжение генератора после достижения величины, немного превышающей номинальную, в дальнейшем почти не изменяется?

12. В каком случае напряжение генератора растет быстрее: в режиме с нагрузкой или без?

13. Чем можно объяснить смещение максимума тока возбуждения в сторону бόльшей частоты вращения вала генератора в режиме с нагрузкой по сравнению с режимом без нагрузки?

14. При каком соотношении напряжения АБ и собственного напряжения генератора на выходе его выпрямителя появляется ток?

15. Показать на схеме пути отрицательного и положительного токов батареи в режимах без нагрузки и с нагрузкой.

16. На частотах, выше средних, ток батареи остается постоянным или несколько снижается. Чем объясняются эти явления?

17. Какой источник тока питает обмотку генератора при малой частоте вращения вала генератора, при большой частоте?

18. При какой частоте вращения вала генератор начинает питать потребители током?

19. Показать на схеме путь тока возбуждения при питании от АБ и от генератора.

20. Показать на схеме путь зарядного тока батареи.

21. Показать на схеме путь тока нагрузочного реостата от батареи и от генератора.

22. Определите по графику момент начала работы регулятора напряжения.

23. Как влияет включение нагрузки на начало работы регулятора напряжения? Почему?

Источник

Бесконтактные регуляторы напряжения

Бесконтактный (транзисторный) регулятор напряжения был разработан доктором технических наук, профессором М.Н. Фесенко в 1957 году.

В состав простейшего бесконтактного регулятора напряжения входят (рис.2.10):

Рис. 2.10. Принципиальная схема бесконтактного регулятора напряжения

измерительное устройство (ИУ), выполненное на базе кремниевого стабилитрона ; регулирующее устройство (РУ), функции которого выполняет составной транзистор , включенный в цепь обмотки возбуждения генератора.

Бесконтактный регулятор работает следующим образом. При напряжении генератора ниже напряжения пробоя стабилитрона транзистор находится в состоянии “открыт”. Сопротивление его минимально (что соответствует замкнутому состоянию контактов вибрационного регулятора) и ток возбуждения достигает максимального значения.

Как только напряжение генератора превысит напряжение пробоя стабилитрона , через стабилитрон потечет ток, который создает падение напряжения на сопротивлении . Вследствие этого потенциал эмиттера транзистора становится больше потенциала его базы. Транзистор открывается, вызывая переход транзистора в состояние “закрыт”.

Сопротивление транзистора возрастает, что приводит к снижению тока возбуждения и напряжения генератора (это соответствует разомкнутому состоянию контактов вибрационного регулятора напряжения).

По мере снижения напряжения генератора ток, проходящий через стабилитрон, уменьшается. При этом транзистор вновь закрывается, обеспечивая открывание транзистора , и весь процесс регулирования напряжения генератора повторяется.

На основе анализа принципа действия и общего устройства бесконтактных регуляторов напряжения на полупроводниковых приборах можно сделать вывод, что регуляторы такого типа являются универсальными и наиболее перспективными с точки зрения их применения в системах электроснабжения объектов БТВТ.

В бесконтактных регуляторах напряжения не используются элементы с движущимися частями (вибрирующий якорь, пружина), что значительно повышает их надежность по сравнению с угольными и вибрационными регуляторами напряжения.

Читайте также:  Комплект для поиска скрытой проводки под напряжением

Защита танковых генераторов от обратных токов

При параллельной работе генератора с аккумуляторными батареями величина зарядного тока определяется соотношением:

,

где – внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей, Ом.

Однако на минимальных частотах вращения якоря напряжение генератора меньше напряжения аккумуляторных батарей. Следовательно, батареи будут разряжаться и от них к генератору потечет обратный (разрядный) ток.

Внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей и сопротивление обмотки якоря генератора составляют сотые доли Ома.

Поэтому разрядный ток будет достаточно велик, что может привести как к повреждению генератора, так и к разрядке аккумуляторных батарей.

Для защиты генератора от обратных токов он должен подключаться к бортовой сети только тогда, когда его напряжение будет больше ЭДС аккумуляторных батарей , и автоматически отключаться от нее, когда .

Эти функции выполняют специальные автоматические устройства: реле обратного тока и дифференциальные минимальные реле.

Реле обратного тока

Однокаскадное реле обратного тока имеет две обмотки: основную 0, включенную параллельно обмотке якоря, последовательную П, включенную последовательно с обмоткой якоря генератора (рис.2.11). Замыкающие контакты К реле, расположенные в цепи между генератором и бортовой сетью, удерживаются пружиной в разомкнутом состоянии.

Работа однокаскадного реле обратного тока

При увеличении напряжения генератора основная обмотка реле намагничивает сердечник. Когда напряжение генератора достигает определенной величины, превышающей ЭДС аккумуляторных батарей, якорь притягивается и замыкает контакты. Генератор начинает

питать потребители, вследствие чего напряжение на его зажимах уменьшается на величину падения напряжения в якоре.

Ток генератора, проходящий по последовательной обмотке, намагничивает сердечник и тем самым якорь еще сильнее притягивается к нему, чем обеспечивается надежное удержание контактов в замкнутом состоянии.

Рис. 2.11. Принципиальная схема электроснабжения с однокаскадным реле обратного тока

Когда напряжение генератора станет ниже ЭДС аккумуляторных батарей, ток по последовательной обмотке пойдет в обратном направлении (направление тока в основной обмотке сохраняется неизменным).

Последовательная обмотка начинает противодействовать основной, в результате чего магнитный поток сердечника уменьшается. При определенной величине обратного тока контакты под действием пружины разомкнутся, и генератор отключится от бортовой сети и аккумуляторных батарей.

Конструкция и размеры контактов реле обратного тока зависят от величины нагрузочного тока генератора. Поэтому для защиты генераторов с номинальным током 100 А и выше применяют двухкаскадные автоматы обратного тока (АОТ), состоящие из управляющего реле УР и силового контактора К (рис.2.12).

При напряжении генератора, превышающем ЭДС аккумуляторных батарей, срабатывает управляющее реле УР, которое, замыкая свои контакты, включает обмотку силового контактора К . Контактор К срабатывает и замыкает свои силовые контакты, подключая генератор на зарядку аккумуляторных батарей и питание потребителей.

Рис. 2.12. Принципиальная схема электроснабжения с двухкаскадным АОТ

Работа двухкаскадного АОТ

Ток, проходящий через последовательную обмотку П управляющего реле, подмагничивает сердечник, чем обеспечивается надежное удержание контактов УР в замкнутом состоянии.

Когда напряжение генератора станет ниже ЭДС аккумуляторных батарей, направление тока в последовательной обмотке управляющего реле изменяется (направление тока в основной обмотке остается неизменным). Вследствие этого сердечник размагничивается и контакты УР под действием пружины размыкаются. Одновременно обеспечивается обмотка силового контактора К и под действием пружины размыкаются его контакты, а генератор отключается от аккумуляторных батарей и потребителей.

Из описания работы двухкаскадного АОТ видно, что напряжение его включения зависит от степени заряженности аккумуляторных батарей и определяется силой натяжения пружины. Кроме того, такой автомат, как и однокаскадное реле обратного тока, имеет ряд особенностей:

в момент подключения генератора в бортовую сеть при сильно разряженных батареях возможны броски зарядного тока, что перегружает генератор; если напряжение включения в реле обратного тока, зависящее от силы натяжения пружины, будет меньше напряжения батарей, то возможен подгар контактов при их работе в режиме “звонка”.

Перечисленные недостатки отсутствуют в дифференциальном минимальном реле, которое выполняет те же функции, что и АОТ.

Дифференциальное минимальное реле

Дифференциальное минимальное реле (ДМР) относится к АОТ, подключающим генератор к бортовой сети при определенной разности напряжений генератора и аккумуляторных батарей.

Дифференциальным минимальным реле называется потому, что оно реагирует на разность напряжений параллельно включенных в танке источников электроэнергии, а также подключает генератор к бортовой сети (в случае отсутствия аккумуляторных батарей) при минимальном напряжении срабатывания 12…14 В.

Читайте также:  Частота переменного напряжения гост

управляющее реле ;

включающее реле ;

предохранительное реле .

Силовой контактор КС представляет собой втяжной электромагнит, контакты которого включены в зарядную цепь.

Управляющее реле , включающее силовой контактор КС, является поляризованным. Такое реле реагирует не только на величину тока, но и на его направление в дифференциальной и последовательной обмотках.

Включающее реле предназначено для включения дифференциальной обмотки управляющего реле на разность напряжений генератора и аккумуляторных батарей. Напряжение срабатывания включающего реле 14 В.

Предохранитель реле предназначено для защиты дифференциальной обмотки управляющего реле от перегрузки.

При напряжении, приложенном к обмотке предохранительного реле и превышающем 14 В, контакты его размыкаются и дифференциальная обмотка управляющего реле отключается.

Рис. 2.13. Принципиальная схема электроснабжения с ДМР

Когда напряжение генератора достигает 14 В, дифференциальная обмотка включается на разность напряжений генератора и батарей. Так как напряжение генератора ниже напряжения батарей, ток по дифференциальной обмотке идет в обратном направлении, т.е. от батарей к генератору.

Магнитный поток, создаваемый дифференциальной обмоткой, суммируется с магнитным потоком постоянных магнитов так, что результирующий магнитный поток поворачивает якорь реле по ходу часовой стрелки.

Следовательно, контакты управляющего реле разомкнуты, обмотка силового контактора КС обесточена и генератор отключен от бортовой сети.

При увеличении напряжения генератора ток, проходящий через дифференциальную обмотку, уменьшается и при равенстве напряжений генератора и батарей становится равным нулю.

Если напряжение генератора становится больше напряжения батарей, ток в дифференциальной обмотке меняет знак на противоположный. В этом случае магнитный поток, создаваемый дифференциальной обмоткой, суммируется с магнитным потоком постоянных магнитов так, что результирующий магнитный поток поворачивает якорь реле против хода часовой стрелки и при определенной разности напряжений генератора и батарей контакты управляющего реле замыкаются. Вследствие этого напряжение

подается на обмотку силового контактора КС, который, замыкая свои контакты, подключает генератор к аккумуляторным батареям и бортовой сети, а также шунтирует дифференциальную обмотку. Поскольку по последовательной обмотке начинает течь зарядный ток, контакты управляющего реле надежно удерживаются в замкнутом состоянии, обеспечивая включение обмотки силового контактора КС.

Когда напряжение генератора станет меньше напряжения батарей, по последовательной обмотке управляющего реле ток пойдет в обратном направлении. При определенной величине обратного тока контакты управляющего реле разорвут цепь обмотки силового контактора КС.

Контакты обесточенного силового контактора КС разомкнутся под действием пружины, и генератор отключится от аккумуляторных батарей.

При дальнейшем снижении напряжения генератора, когда , срабатывает предохранительное реле и своими контактами разрывает цепь дифференциальной обмотки управляющего реле , защищая ее от перегрева.

Когда напряжение генератора снижается до 4 В, отключается реле и вся схема приходит в исходное состояние. В случае переполюсовки генератора (“плюс” генератора соединен с “минусом” аккумуляторных батарей, а “минус” – соответственно с “плюсом”) к обмотке предохранительного реле будет приложено напряжение, равным сумме напряжений генератора и аккумуляторных батарей .

Под действием этого напряжения предохранительное реле срабатывает и размыкает свои контакты, обеспечивая отключение дифференциальной обмотки управляющего реле . Таким образом, включается срабатывание силового контактора КС и возможность подключения переполюсованного генератора к бортовой сети.

Вентильные автоматы обратного тока

В настоящее время ведутся разработки нового АОТ, функции которого выполняет полупроводниковый вентиль (диод).

Такой вентиль может быть включен как между положительными так и между отрицательными клеммами генератора и аккумуляторных батарей (рис.2.14).

Когда или генератор переполюсован, вентиль оказывается включенным в обратном направлении и по нему протекает обратный ток Величина обратного тока вентиля незначительна (несколько миллиампер) и генератор практически отключен от бортовой сети.

Когда или аккумуляторные батареи отсутствуют, вентиль включен в прямом направлении. В этом случае сопротивление вентиля мало и, следовательно, генератор подключен к бортовой сети.

Рис. 2.14. Принципиальная схема электроснабжения

Таким образом, полупроводниковый вентиль обеспечивает выполнение всех функций ДМР.

Недостатками полупроводниковых вентильных АОТ являются:

сравнительно большое падение напряжения при работе в прямом направлении и значительные внутренние потери, что требует специальных мер по охлаждению вентиля;

чувствительность к кратковременным перегрузкам и коротким замыканиям.

устранение этих недостатков позволит значительно повысить качество и надежность работы танковых систем электроснабжения в целом.

Источник

Adblock
detector