Меню

Бесконтактный регулятор напряжения принцип действия

Бесконтактный регулятор напряжения принцип действия

Регулятор имеет крышку и основание, внутри которого размещена панель. На ней смонтирована схема регулятора. Регулятор РР-350.имеет только регулятор напряжения, так как наличие кремниевого выпрямителя в генераторе исключает возможность прохождения тока от аккумуляторной батареи в генератор. Отсутствует также ограничитель тока, так как генератор Г-250 обладает свойством самоограничения.

Регулятор соединяется генератором при помощи закрытого штепсельного разъема, исключающего возможность короткого замыкания проводов на массу. Штепсельный разъем имеет фиксирующее устройство, препятствующее самопроизвольному разъединению его во время эксплуатации.

Схема регулятора напряжения может быть услоено разделена на две части: измерительную часть (ИЧ), включающую транзистор, стабилитрон Д,, дроссель Др, резисторы R, R1, R3, R4, R5 и Rt и усилительную часть (УЧ), включающую транзисторы Т2 и ТЗ, резисторы R6, R7, R8, диоды Д2, Д3.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:

В схему регулятора входит также диод Д4, включенный параллельно обмотке возбуждения генератора ОВГ и защищающий транзистор ТЗ от э.д.с. самоиндукции, возникающей в этой обмотке, и резистор обратной связи Roc, предназначенный для улучшения частотных характеристик регулятора. В цепь делителя напряжения (резисторы R, и R3) включен дроссель Др для уменьшения влияния пульсаций выпрямленного напряжения генератора на работу регулятора напряжения. Ниже описана работа регулятора напряжения в двух предельных режимах.

1-й режим — напряжение генератора меньше регулируемого. При включении выключателя зажигания ВЗ обмотка возбуждения генератора подключается к аккумуляторной батарее. Стабилитрон Д1 находится в непроводящем состоянии, следовательно, входной транзистор 77 закрыт, так как отсутствует ток базы транзистора.

Сопротивление транзисторов Т2 и ТЗ при этом минимально (транзисторы открыты) и по цепи плюс — диод Д3 — эмиттер — база транзистора ТЗ — диод Д2 — эмиттер — коллектор транзистора Т2 — резистор R6 идет ток базы выходного транзистора ТЗ, необходимый для его открытого состояния. Таким образом, при Ur Uper). Стабилитрон Д, проводит ток и, следовательно, входной транзистор открыт, так как по цепи плюс — эмиттер — база транзистора Т1 — резистор делителя R3 — дроссель Др (минус) идет ток, обеспечивающий открытое состояние транзистора. Сопротивление транзистора минимально, и потенциал базы транзистора Т2 оказывается выше потенциала его эмиттера. Транзистор Т2 закрывается, прерывая цепь тока базы выходного транзистора ТЗ. Тем самым закрывается и транзистор ТЗ. Ток возбуждения генератора, минуя транзистор ТЗ, проходит через добавочный резистор Rfl, и его величина резко падает. Напряжение генератора снижается, и стабилитрон Д, вновь переходит в непроводящее состояние, запирая транзистор. Это приводит к открыванию транзисторов и ТЗ.

Этот процесс периодически повторяется, обеспечивая постоянное напряжение генератора на заданном уровне. Для уменьшения влияния температуры на величину регулируемого напряжения в плечо делителя включен терморезистор Rt, сопротивление которого имеет отрицательный температурный коэффициент, т. е. с повышением температуры снижается. Терморезистор Rt компенсирует увеличение напряжения пробоя стабилитрона Д, с повышением температуры регулятора.

Источник

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

Читайте также:  Реле пониженного напряжения в вагоне

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.

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.

Читайте также:  После зарядки автомобильного аккумулятора напряжение 13 вольт

22. Определите по графику момент начала работы регулятора напряжения.

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

Источник

Бесконтактный регулятор напряжения принцип действия

Рейтинг 2.6/5 (122 голосов)

Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки.

Все регуляторы напряжения работают по единому принципу. Напряжение генератора определяется тремя факторами — частотой вращения ротора, силой тока, отдаваемой генератором в нагрузку, и величиной магнитного потока, создаваемой током обмотки возбуждения. Чем выше частота вращения ротора и меньше нагрузка на генератор, тем выше напряжение генератора. Увеличение силы тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток и с ним напряжение генератора, снижение тока возбуждения уменьшает напряжение.

Все регуляторы напряжения, отечественные и зарубежные, стабилизируют напряжение изменением тока возбуждения. Если напряжение возрастает или уменьшается, регулятор соответственно уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы.

Блок-схема регулятора напряжения представлена на рис. 1.

Регулятор 1 содержит измерительный элемент 5, элемент сравнения 3 и регулирующий

элемент 4. Измерительный элемент воспринимает напряжение генератора 2 Ud и преобразует его в сигнал Uизм., который в элементе сравнения сравнивается с эталонным значением Uэт.

Если величина Uизм. отличается от эталонной величины Uэт, на выходе измерительного элемента появляется сигнал Uo, который активизирует регулирующий элемент, изменяющий ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генератора вернулось в заданные пределы.

Таким образом, к регулятору напряжения обязательно должно быть подведено напряжение генератора или напряжение из другого места бортовой сети, где необходима его стабилизация, например, от аккумуляторной батареи, а также подсоединена обмотка возбуждения генератора. Если функции регулятора расширены, то и число подсоединений его в схему растет.

Чувствительным элементом электронных регуляторов напряжения является входной делитель напряжения. С входного делителя напряжение поступает на элемент сравнения, где роль эталонной величины играет обычно напряжение стабилизации стабилитрона. Стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и пробивается, т.е. начинает пропускать через себя ток, если напряжение на нем превысит напряжение стабилизации. Напряжение же на стабилитроне остается при этом практически неизменным.

Ток через стабилитрон включает электронное реле, которое коммутирует цепь возбуждения таким образом, что ток в обмотке возбуждения изменяется в нужную сторону. В вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах чувствительный элемент представлен в виде обмотки электромагнитного реле, напряжение к которой, впрочем, тоже может подводиться через входной делитель, а эталонная величина — это сила натяжения пружины, противодействующей силе притяжения электромагнита.

Коммутацию в цепи обмотки возбуждения осуществляют контакты реле или, в контактно-транзисторном регуляторе, полупроводниковая схема, управляемая этими контактами.

Особенностью автомобильных регуляторов напряжения является то, что они осуществляют дискретное регулирование напряжения путем включения и выключения в цепь питания обмотки возбуждения (в транзисторных регуляторах) или последовательно с обмоткой дополнительного резистора (в вибрационных и контактно- транзисторных регуляторах), при этом меняется относительная продолжительность включения обмотки или дополнительного резистора.

Поскольку вибрационные и контактно-транзисторные регуляторы представляют лишь исторический интерес, а в отечественных и зарубежных генераторных установках в настоящее время применяются электронные транзисторные регуляторы, удобно рассмотреть принцип работы регулятора напряжения на примере простейшей схемы, близкой к отечественному регулятору напряжения Я112А1 и регулятору EE14V3 фирмы BOSCH (рис. 2).

Регулятор 2 на схеме работает в комплекте с генератором 1, имеющим дополнительный

выпрямитель обмотки возбуждения. Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было показано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжениях ниже величины напряжения стабилизации. При достижении напряжением этой величины стабилитрон пробивается, и по нему начинает протекать ток.

Транзисторы же пропускают ток между коллектором и эмиттером, Т.е. открыты, если в цепи база-эмиттер ток протекает, и не пропускают этого тока, т.е. закрыты, если базовый ток прерывается.

Напряжение к стабилитрону VD1 подводится от выхода генератора Д через делитель напряжения на резисторах R1, R2. Пока напряжение генератора невелико, и на стабилитроне оно ниже напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, ток через него, а, следовательно, и в базовой цепи транзистора VT1 не протекает, транзистор VT1 закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода Д поступает в базовую цепь транзистора VT2, он открывается, через его переход эмиттер-коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который открывается тоже. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается через переход эмиттер-коллектор VT3 подключена к цепи питания.

Соединение транзисторов VT2, VT3, при котором их коллекторные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один составной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно такой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния.

Читайте также:  Какое напряжение есть в шахте

Если напряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD1. При достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации стабилитрон VD1 пробивается, ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер-коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VТЗ на «массу». Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VD2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2, VТЗ, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и т.д., процесс повторяется.

Таким образом регулировка напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через изменение относительного времени включения обмотки возбуждения цепи питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис. 3.

Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла — увеличивается.

В схеме регулятора по рис. 2имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD2 при закрытии составного транзистора VT2, VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод, и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD2 называется гасящим.

Сопротивление R3 является сопротивлением жесткой обратной связи. При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R2 делителя напряжения. При этом напряжение на стабилитроне VD2 резко уменьшается, что ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения. Это благотворно сказывается на качестве напряжения генераторной установки.

Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо ускоряют переключения транзисторов. В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая потери мощности в нем и его нагрев.

Из рис. 2 хорошо видна роль лампы контроля работоспособного состояния генераторной установки НL. При неработающем двигателе внутреннего сгорания замыкание контактов выключателя зажигания SA позволяет току от аккумуляторной батареи GA через эту лампу поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит, сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва.

После запуска двигателя, на выводах генератора Д и «+» появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генераторная установка при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генераторной установки или обрыве приводного ремня.

Введение резистора R в генераторную установку способствует расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора, если при работающем двигателе автомобиля произойдет обрыв цепи обмотки возбуждения, то лампа HL загорится.

Аккумуляторная батарея для своей надежной работы требует, чтобы с понижением температуры электролита напряжение, подводимое к батарее от генераторной установки, несколько повышалось, а с повышением температуры — понижалось.

Для автоматизации процессов изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включаемый в схему регулятора напряжения. В простейшем случае термокомпенсация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от температуры поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах.

В рассмотренной схеме регулятора напряжения, как и во всех регуляторах аналогичного типа, частота переключений в цепи обмотки возбуждения изменяется по мере изменения режима работы генератора. Нижний предел этой частоты составляет 25-50 Гц. Однако имеется и другая разновидность схем электронных регуляторов, в которых частота переключения строго задана. Регуляторы такого типа оборудованы широтно-импульсным модулятором (ШИМ), который и обеспечивает заданную частоту переключения.

Применение ШИМ снижает влияние на работу регулятора внешних воздействий, например, уровня пульсаций выпрямленного напряжения и т.п.

В настоящее время все больше зарубежных фирм переходит на выпуск генераторных установок без дополнительного выпрямителя. Для автоматического предотвращения разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля в регулятор такого типа заводится фаза генератора.

Регуляторы, как правило, оборудованы ШИМ, который, например, при неработающем двигателе переводит выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера.

После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы. Схема регулятора осуществляет в этом случае и управление лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки.

Источник

Adblock
detector