Система электроснабжения с аналоговым регулятором напряжения, имеющим расширенные функциональные возможности

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 27Следующая ⇒

В настоящее время на автомобилях используются генераторные установки (генераторы со встроенными в них регуляторами напряжения), в которых регуляторы напряжения выполняются на аналоговой элементной базе и обладают расширенными функциональными возможностями.

Так, кроме выполнения основной функции- поддержания постоянным напряжения генератора, эти регуляторы напряжения за счёт усложнения их схемы решают следующие задачи:

- отключение цепи возбуждения генератора от аккумуляторной батареи при неработающем генераторе;

-сигнализация отказа генераторной установки;

-защита от короткого замыкания обмотки возбуждения генератора;

Одна из возможных систем электроснабжения с регулятором, имеющим расширенные функциональные возможности представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема системы электроснабжения с аналоговым регулятором напряжения, имеющим расширенные функциональные возможности

В данной схеме приняты следующие обозначения:

LF₁– обмотка статора (якоря) генератора;

LF₂– обмотка возбуждения генератора;

PH – регулятор напряжения;

GB – аккумуляторная батарея;

S – выключатель зажигания.

HL – сигнальная лампа;

pV – бортовой вольтметр;

Помимо основного выпрямителя с выводом «В+» в генератор введен дополнительный выпрямитель, вывод которого обозначен «Д+».

Выводы «Ф» генератора и регулятора напряжения служат для передачи сигнала, пропорционального частоте вращения генератора от генератора к регулятору напряжения. При достижении частотой вращения генератора определённой величины регулятор напряжения подает питание на обмотку возбуждения генератора. После этого последний возбуждается и начинает выдавать ток в сеть. При остановке генератора регулятор напряжения отключает обмотку возбуждения генератора, предотвращая разряд аккумуляторной батареи.

В данной схеме регулятор напряжения имеет два вывода- «Ш1» и «Ш2» для подключения обмотки возбуждения генератора. Наличие двух выводов позволяет включить последовательно в цепь возбуждения два силовых транзистора: один для регулирования напряжения, второй – для коммутации цепи возбуждения генератора.

Электрическая цепь из последовательно соединенных выключателя зажигания S и красной контрольной лампы служит для сигнализации отказа генераторной установки.

Работа системы электроснабжения.

Режим I. Двигатель не запущен. Выключатель зажигания S разомкнут.

Потребители питаются от аккумуляторной батареи. Обмотка возбуждения LF₂отключена от аккумуляторной батареи вторым транзистором регулятора напряжения.

Режим II. Замыкается выключатель зажигания S, но двигатель автомобиля не запущен.

Потребители питаются от аккумуляторной батареи. Обмотка возбуждения LF₂ по прежнему отключена от аккумуляторной батареи вторым транзистором регулятора напряжения, так как сигналы с фазы генератора нужной величины на вывод «Ф» регулятора не поступают. Сигнальная лампочка HL горит, получая питание от аккумуляторной батареи. Она сигнализирует отсутствие напряжения на генераторе.

Режим III. После пуска двигателя.

После пуска двигателя генератор приводится во вращение. При достижении определенной частоты вращения ротора напряжение фазы за счет остаточного намагничивания достигнет требуемой величины и регулятор откроет второй транзистор. По обмотке возбуждения генератора протекает ток от аккумуляторной батареи через выключатель зажигания S и лампочку HL, происходит его начальное возбуждение. После этого генератор питает потребители и заряжает аккумуляторную батарею от основного выпрямителя генератора. Обмотка возбуждения генератора получает питание по цепи: обмотка статора LF₁, диоды дополнительного выпрямителя генератора, вывод «Д+» генератора, вывод «Ш1» регулятора напряжения, обмотка возбуждения LF₂, вывод «Ш2» регулятора напряжения, силовые транзисторы регулятора напряжения, вывод «М» регулятора напряжения, нижняя группа диодов основного выпрямителя генератора, обмотка статора LF₁. Сигнальная лампа HL гаснет, так как напряжение между выводами генератора «Д+» и «В+» при нормальной работе генератора почти одинаково.

Режим IV. Отказ генератора.

В этом режиме напряжение на выводе «Д+» близко к нулю. Поэтому ток течет по цепи: «+» аккумуляторной батареи, выключатель зажигания S, сигнальная лампа HL, вывод «Д+» генератора, вывод «Ш1» регулятора напряжения, обмотка возбуждения LF₂, вывод «Ш2» регулятора напряжения, силовые транзисторы регулятора напряжения, вывод «М» регулятора напряжения, масса, «–» аккумуляторной батареи. При этом сигнальная лампа горит, сигнализируя, что генератор не работает.

Режим V. Остановка двигателя.

Размыкается выключатель зажигания S и система электроснабжения возвращается в режим I.

В некоторых системах электроснабжения дополнительный выпрямитель отсутствует. Тогда вывод красной сигнальной лампы подключается не к выводу «Д+», а к дополнительному выводу регулятора напряжения. В этом случае регулятор напряжения оснащается специальным узлом диагностики работоспособности генератора. Этот узел зажигает контрольную лампу, когда генератор не работает, а выключатель зажигания замкнут.

Преимущества системы электроснабжения:

- в случае отсутствия дополнительного выпрямителя – простая конструкция генератора;

- минимальный разряд аккумуляторной батареи через обмотку возбуждения генератора;

- надежная сигнализация отказа генератора.

Недостатки:

- сложная конструкция регулятора напряжения.

Однако при микроэлектронном исполнении регулятора это усложнение почти не скажется на его размерах и цене.

3. Система электроснабжения с цифровым регулятором напряжения, имеющим расширенные функциональные возможности

В настоящее время на современных автомобилях начали использоваться генераторные установки (генераторы со встроенными в них регуляторами напряжения), в которых регуляторы напряжения выполняются на цифровой базе и обладают расширенными функциональными возможностями.

Так, кроме выполнения основной функции - поддержания постоянным напряжения генератора, эти регуляторы напряжения за счёт усложнения их схемы решают следующие задачи:

- отключение цепи возбуждения генератора от аккумуляторной батареи при неработающем генераторе;

-сигнализация отказа генераторной установки;

-защита от короткого замыкания обмотки возбуждения генератора;

-уменьшение уровня напряжения генераторной установки при разгоне автомобиля (при этом электропотребители питает аккумуляторная батарея, а генератор перестает потреблять механическую энергию от двигателя, вся энергия последнего идет на разгон);

- уменьшение уровня напряжения генераторной установки в момент включения мощных электропотребителей (это позволяет избежать проскальзывания приводного ремня генератора и уменьшает его износ);

- защита обмотки возбуждения от перегрева;

- оптимизация режима заряда аккумуляторной батареи;

- уменьшение частоты вращения холостого хода двигателя внутреннего сгорания автомобиля с соответствующим уменьшением расхода топлива.

Рисунок 3.1. - Система электроснабжения с цифровым регулятором напряжения, имеющим расширенные функциональные возможности

В представленной системе электроснабжения регулятор напряжения выполнен на цифровой элементной базе по толстопленочной технологии гибридных интегральных схем.

Он состоит из интегральной микросхемы irvr101, усилительного каскада на полевом транзисторе, гасящего диода (на схеме защитного диода), пассивных элементов.

Связь бортового компьютера с регулятором осуществляется через интерфейс LIN.

Регулятор напряжения получает от бортового компьютера следующую информацию:

- уставку напряжения (требуемую величину напряжения генератора),

- скорость переключения транзистора,

-силу тока возбуждения,

- сигналы блокирования (запирания полевого транзистора),

- включение режима LRS – переключение электропотребителей на питание от аккумуляторной батареи при разгоне автомобиля.

В обратном направлении из регулятора в бортовой компьютер поступает информация:

- частота вращения ротора генератора,

- сила тока возбуждения или температура обмотки возбуждения,

-информация о неполадках с разделением по характеру неисправностей: механическая, электрическая, превышение температуры и т.д.

Работа регулятора напряжения

Регулятор напряжения включается в работу сигналом с бортового компьютера.

После включения он поддерживает величину относительного времени открытого состояния 18, 75%.

При достижении напряжением фазы генератора 2 В, а частотой вращения ротора 1200 об./мин. происходит полное открытие полевого транзистор и начальное самовозбуждение генератора.

После этого регулятор поддерживает постоянным напряжение на выходе генератора на уровне задаваемом бортовым компьютером или, в случае отсутствия связи с компьютером, по установке самого регулятора.

При окончании работы полевой транзистор запирается при уменьшении напряжения фазы генератора до 0, 6 В, а частоты вращения ротора генератора до 600 об./мин.

В случае прерывания связи регулятора с бортовым компьютером регулятор способен выполнять почти все функции, которые он выполнял по сигналам бортового компьютера. Этим обеспечивается надежность работы системы.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒