Принцип действия регулятора напряжения

В настоящее время все генераторные установки оснащаются полу­проводниковыми электронными регуляторами напряжения, как пра­вило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конст­руктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора за­висит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создавае-

мого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше на­пряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряже­ния при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения вве­дением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с поте­рей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не приме­няется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем вклю­чения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмот­ки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется умень­шить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

Принцип работы электронного регулятора удобно продемонстриро­вать на достаточно простой схеме регулятора типа ЕЕ 14V3 фирмы Bosch, представленной на рис.3.

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 на-

пряжением этой величины, стабилитрон "пробивается" и по нему на­чинает протекать ток. Таким образом, стабилитрон в регуляторе явля­ется эталоном напряжения с которым сравнивается напряжение гене­ратора. Кроме того известно, что транзисторы 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 VD2 подводится от вы­вода генератора "D+" через делитель напряжения на резисторах R1(R3 и диод VD1, осуществляющий температурную компенсацию. Пока на­пряжение генератора невелико и напряжение на стабилитроне ниже его напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, через него, а, сле­довательно, и в базовой цепи транзистора VT1 ток не протекает, тран­зистор VT1 также закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода "D+" поступает в базовую цепь транзистора VT2, который открывает­ся, через его переход эмиттер - коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который также открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания че­рез переход эмиттер - коллектор VT3.

Соединение транзисторов VT2 и 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. Если на­пряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD2, при достижении этим напряжением величины напряжения стабилиза­ции, стабилитрон VD2 "пробивается", ток через него начинает посту­пать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер - коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на "массу". Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спада­ет, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VT2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2,VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и процесс повторяется. Таким образом регулирование на­пряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через из­менение относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис.4. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла - увеличи­вается. В схеме регулятора (см. рис.3) имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряже­ния. Диод VD3 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 VD3 но­сит название гасящего. Сопротивление R7 является сопротивлением же-

сткой обратной связи. При откры­тии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключен­ным параллельно сопротивлению R3 делителя напряжения, при этом напряжение на стабилитроне VT2 резко уменьшается, это ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переклю­чения, что 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 переключение 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 его нагрев и потери энергии в нем.

Из рис.3 хорошо видна роль лампы HL контроля работоспособного состояния генераторной установки. При неработающем двигателе автомобиля замыкание контактов выключателя зажигания SA позволя­ет току от аккумуляторной батарей 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 "D+" и "В+" появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генератор при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генератора или об­рыве приводного ремня.

Введение резистора R в генераторную установку способствует рас­ширению диагностических способностей лампы HL. При наличии это­го резистора в случае обрыва цепи обмотки возбуждения при работаю­щем двигателе автомобиля лампа HL загорается.

В настоящее время* все больше фирм переходит на выпуск генера­торных установок без дополнительного выпрямителя обмотки возбуж­дения. В этом случае в регулятор заводится вывод фазы генератора. При неработающем двигателе автомобиля, напряжение на выводе фазы ге­нератора отсутствует и регулятор напряжения в этом случае переходит в режим, препятствующий разряду аккумуляторной батареи на обмот­ку возбуждения. Например, при включении выключателя зажигания схе-

ма регулятора переводит его 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.

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 -уменьшалось. Для автоматизации процесса изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включен­ный в схему регулятора напряжения. В простейшем случае термокомпен--сация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от тем­пературы поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах. На рис.5 пока­зана температурная зависимость напряжения, поддерживаемая регуля­тором EE14V3 фирмы Bosch в одном из рабочих режимов. На графике указано также поле допуска на величину этого напряжения. Падающий характер зависимости обеспечивает хоррший заряд аккумуляторной ба­тареи при отрицательной температуре и предотвращение усиленного вы­кипания ее электролита при высокой температуре. По этой же причине на автомобилях, предназначенных специально для эксплуатации в тро­пиках, устанавливают регуляторы напряжения с заведомо более низким напряжением настройки, чем для умеренного и холодного климатов.

Дата добавления: 2014-11-08; просмотров: 431; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!