Устройство и принцип действия регуляторов

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

Регулятор напряжения служит для автоматического поддержания в заданных пределах напряжения автомобильного генератора, работающего в

широком диапазоне изменения скоростей вращения ротора и тока нагрузки.

Основным техническим требованием в регулирующим устройством является поддержание в весьма узких пределах выходного напряжения генератора, что в свою очередь диктуется надежностью работы и долговечность различных потребителей.

Регулирование напряжения до недавнего времени осуществляли вибрационные регуляторы. В последние годы на автомобилях устанавливают контактно-транзисторные и бесконтактные регуляторы, выполненные как на дискетных элементах, так и по интегральной технологии.

В контактно-транзисторных регуляторах напряжения функцию регулирующего элемента, включенного в цепь обмотки возбуждения генератора, выполняет транзистор, а управляющего и измерительного – вибрационное реле. Бесконтактные регуляторы в дискретном и интегральном исполнении в качестве регулирующего и управляющего элементов используют транзисторы и тиристора, а измерительного – стабилизаторы. Замена вибрационных регуляторов напряжения транзисторными позволила удовлетворить требования, предъявляемые к электрооборудованию. Стало возможным увеличить возбуждение генераторов до 3 А и более; достичь высокой точности и стабильности регулируемого напряжения; повысить срок службы регулятора напряжения; упростить техническое обслуживание системы электропитания автомобиля. В настоящее время применяют транзисторные реле – регуляторы напряжения РР-362 и РР-350 в схемах с генераторами типа Г 250. Транзисторный регулятор напряжения РР-356 предназначен для работы с генератором Г272. Интегральные регуляторы напряжения Я 112А предназначены для работы с 14 – вольтовым генератором.

Интегральный регулятор Я 120 предназначен к генератору Г272 большегрузных автомобилей. На рис. 3.6 показан схема контактно-транзисторного регулятора. Регулятор состоит из транзистора Т (регулирующий элемент), вибрационного реле-регулятора напряжения РН (управляющий элемент) и реле защиты РЗ.

Реле-регулятор имеет одну шунтовую обмотку РН_о, включенную на выпрямленное напряжение генератора через запирающий диод Д2, ускоряющий резистор R_у и резистор термокомпенсации R_т. Реле имеет нормально разомкнутые контакты, включенные в цепь управления транзистора.

Когда скорость вращения ротора генератора не велика и напряжение генератора еще не достигло заданной величины, контакты РН разомкнуты, транзистор Т отперт.

База транзистора соединяется с полюсом источника питания и транзистор запирается. В этом случае ток возбуждения проходит через добавочный R_д и ускоряющий R_у резисторы, шунтирующие транзистор, что вызывает снижение тока возбуждения и, следовательно, напряжение генератора.

Рис. 3.6. Схема контактно-транзисторного регулятора

Контакты реле-регулятора снова размыкаются и транзистор отпирается. Далее процесс повторяется с определенной частотой. R_у – позволяет увеличить частоту срабатывания и отпускания реле-регулятора напряжения РН из-за изменения падения напряжения на резисторе при отпертом и запертом состоянии транзистора, приводящее к более резкому изменению напряжения на обмотке РН_о. Диод Д2, включенный в цепь эмиттера транзистора Т, служит для активного запирания выходного транзистора, которое необходимо для обеспечения надежной работы транзистора при повышенной температуре. Запирание осуществляется за счет того, что падение напряжения на Д2 от тока, протекающего через R_у и R_д, когда транзистор заперт, приложено к переходу эмиттер – база транзистора в запирающем направлении. Термокомпенсационный резистор Р_т необходим для поддержания напряжения на заданном уровне в условиях широкого изменения температуры. Диод Д_г служит для гашения ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения и защиты транзистора от перенапряжения в момент его запирания. Реле защиты РЗ предназначено для защиты транзистора от больших токов, возникающих в случае короткого замыкания зажима Ш на корпус генератора или регулятора.

Реле имеет основную обмотку РЗ_о, включенную последовательно с ОВГ, вспомогательную РЗ_в, включенную параллельно ОВГ и удерживающую РЗ_у, РЗ_о и РЗ_в включены встречно.

При КЗ ток через РЗ_о увеличивается, одновременно шунтируется РЗ_в, замыкаются контакты РЗ, запирается транзистор и включается удерживающая обмотка РЗ_у. Резисторы R_у и R_д, ограничивают ток короткого замыкания до 0.3 А. Только после устранения короткого замыкания и отключения АБ РЗ_у отключит РЗ. Диод Д1 применен для исключения срабатывания РЗ при замыкании контактов регулятора напряжения РН, так как при отсутствии этого диода РЗ_у будет включена на напряжение генератора.

Надежность регулятора обусловлена снижением разрывной мощности контактов. Однако износ, подгар и эррозия контактов, наличие пружинной и колебательных систем часто служит причиной выхода их строя.

На рис. 3.7 показан бесконтактный регулятор напряжения типа РР-350, который применяется в автомобилей ГАЗ «Волга».

Рис. 3.7. Схема бесконтактного регулятора напряжения

Бесконтактный регулятор состоит из транзисторов Т2 и Т3 – германиевых; Т1 – кремниевого, резисторов R6 – R9 и диодов Д2 и Д3, стабилитрона Д1, входного делителя напряжения R1, R2, R3, R_т и дросселя Д_р. Если выпрямленное напряжение генератора, приложенное к входному делителю, меньше величины, на которую настроен регулятор, то стабилитрон Д1 запер, а транзисторы Т2 и Т3 отперты и по цепи (+) выпрямителя – диод Д3 – переход эмиттер – коллектор транзистора ТЗ – обмотка возбуждения ОВГ – (--) протекает максимальный ток возбуждения.

Как только выпрямленное напряжение достигает заданного уровня, стабилитрон «пробивается» и транзистор Т1 отпирается. Сопротивление этого транзистора становится минимальным и шунтирует эммитерно-базовые переходы транзисторов Т2 и Т3, что приводит к их запиранию. Ток ОВГ начинает спадать. Переключение схемы производится с определенной частотой и создается такая величина тока возбуждения, при которой средняя величина регулируемого напряжения поддерживается на заданном уровне. Для повышения четкости переключения транзисторов и уменьшения времени перехода схемы из одного состояния в другое в ней предусмотрена цепочка обратной связи, включающая резистор R4.

При повышении входного напряжения, то (+) выпрямителя – диод Д3 – переход эмиттер – база транзистора Т3 – диод Д2 – переход эмиттер – коллектор транзистора Т2 – резистор R4 – обмотка дросселя Д_р – (-), уменьшается, что приводит к уменьшению падения напряжения на Д_р. В этом случае падение напряжения на стабилитроне Д1 увеличивается, вызывая возрастания базового тока Т1 и более быстрое переключение этого транзистора.

При понижении входного напряжения цепочка обратной связи способствует быстрому запиранию транзистора Т1. Для активного запирания выходного транзистора Т3 и надежной работы при повышенной окружающей температуре в эммитерную цепь транзистора Т3 включен диод Д3. Падение напряжения на диоде выбирается с помощь резистора R9.

Диод Д2 служит для улучшения запирания транзистора Т2 при отпертом транзисторе Т1 благодаря дополнительному падению напряжения на этом диоде. Для фильтрации входного напряжения применен дроссель Д_р. Терморезистор R_ткомпенсирует изменение падения напряжения на переходе эмиттер – база транзистора Т1 и стабилизатора Д1 от температуры окружающей среды. Регулятор напряжения для большегрузных автомобилей МАЗ, КамАЗ, КрАЗ выполняется на кремниевых транзисторах (рис. 3.8).

Рис. 3.8.Схема регулятора напряжения

Схема регулятора упрощена по сравнению с РР-350, уменьшено количество транзисторов. Диоды Д2 и Д3, включенные в базовую цепь транзистора Т2, делают возможным применение транзисторов с более широкими допусками на параметры, в частности на величину напряжения насыщения Т1. При питании 24 В предусмотрено применение в делителе напряжения дополнительной цепочки включающей термистор R_т и резистор R7.

На рис. 3.9 представлена схема регулятора напряжения РР132А, применяемых на УАЗ.

Рис. 3.9. Схема регулятора напряжения РР 132А:

1 – дроссель; 2, 3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 23, 24 – резисторы; 7 – диод; 8, 9,

17 – транзисторы; 10, 11, 12, 19 – стабилитроны.

Данная схема является бесконтактным транзисторным регулятором напряжения, который имеет три диапазона настройки регулируемого напряжения. Изменение диапазонов регулируемого напряжения осуществляется переключением 25, расположенным на верхней части корпуса регулятора. Регулируемое напряжение при частоте вращения ротора генератора − 35 мин , нагрузке 14 А, температуре 20 С в положении (min) – 13.6 0.35 В; (ср) – 14.2 0.25 В; (max) – 14.7 0, 25 В.

На рис. 3.10 приведена схема регулятора напряжения в интегральном исполнении. Интегральная технология снижает стоимость регулятора, появляется возможность общей герметизации, уменьшаются габариты, повышается надежность. Для интегрального исполнения, например, регулятор фирмы «Лукас» выбрана схема на трех транзисторах. При этом снижается мощность входных цепей и повышается общий коэффициент усиления схемы. Выходная цепь регулятора состоит из транзисторов Т1 и Т2, переключающихся с помощью управляющего транзистора Т3. Роль чувствительного элемента в схеме выполняет стабилитрон Д1, подключенный к входному высокоомному делителю напряжения R1 и R_Т. Схема содержит цепочку обратной связи R4, С1. Терморезистор R_т, включенный в цепь входного делителя, позволяет поддерживать практически постоянным регулируемое напряжение при изменении окружающей среды, создавая тем самым благоприятный режим заряда АБ. Конденсатор С2 служит для фильтрации входного напряжения, поступающего на транзистор Т3. Резистор R_ос введен для улучшения релейности действия схемы. Масса регулятора 25 г. Имеется и другие разработки: японской фирмы «Хитачи», немецкой фирмы «Бош». Интегральный регулятор отечественного производства R112А предназначен для работы со всеми генераторами U_н= 14 В и встраивается в щеткодержатель генератора (рис. 3.11). Регулятор состоит из металлического основания, на которое наклеено интегральное регулирующее устройство и жесткие выводы.

Рис. 3.10.Схема регулятора напряжения в интегральном исполнении

Когда напряжение генератора ниже заданной величины, стабилитрон Д1 не пропускает ток, так как напряжение на нем меньше напряжения стабилизатора. При этом транзистор Т1 закрыт, так как потенциалы базы и эмиттера равны. По цепи, которую составляют резистор R5, диод Д2 и резистор R6, от источников идет ток; при этом база составного транзистора Т2 – Т3 оказывается под положительным потенциалом и в цепи база – эмиттер транзистора Т2, а затем база – эмиттер транзистора Т3 будет походить ток управления и составной транзистор открывается, соединяя цепь обмотки возбуждения генератора с минусом источника тока.

Рис. 3.11. Схема интегрального регулятора

Цепь тока обмотки возбуждения: плюсовый вывод источников тока – выключатель 33 – зажим В регулятора – ОВГ – зажим «Ш» регулятора – переход коллектор – эмиттер Т1 и Т2 – минусовый вывод источников. Когда напряжение генератора достигает заданного значения 13 15, 5 В, происходит резкое снижение сопротивления стабилитрона Д1, и через резистор R1, Д1 и переход база – эмиттер Т1 начинает проходить ток управления: Т1 открывается. Так как Т1 включен параллельно цепочке, состоящей из Д2 и R6, то при очень малом сопротивлении перехода коллектор – эмиттер открытого Т1 сила тока в цепи Д2 и R6 резко падает, а потому отрицательные потенциалы базы и эмиттера Т2 – Т3 оказываются равными, и составной транзистор Т2 – Т3 закрывается. При этом цепь обмотки возбуждения прерывается, что приводит к снижению напряжения генератора. Напряжение на стабилитроне также уменьшается и становится меньше напряжения стабилизации. Сопротивление стабилитрона возрастает и ток через него проходить не будет и Т1 закрывается, а Т2 – Т3 открывается. Цепочка обратной связи С1 и R4 ускоряет открывание и закрывание. Когда Т2 – Т3 закрывается, положительный потенциал его коллектора повышается и по цепочке R4 С1 и переходу база – эмиттер Т1, а также через R3 действует импульс тока, способствующий более быстрому открыванию Т1, что ускоряет закрывание Т2 – Т3. Конденсатор С1 при этом заряжяется. Когда Т2 – Т3 открывается, С1 разряжается по цепи: С1 – R4 – коллектор – эмиттер Т2 – Т3 – корпус – резистор R3, а также эмиттер – база Т1 – С1, что способствует более быстрому закрыванию Т1, а следовательно, открыванию Т2 – Т3. При запирании составного транзистора прерывается ток в цепи обмотки возбуждения и в обмотке индуктируется ЭДС самоиндукции. Под действием этой ЭДС создается ток самоиндукции, который проходит через гасящий диод Д3, тем самым предотвращается пробой Т2 – Т3. Конденсатор С2 выполняет роль фильтра. Интегральный регулятор Я120 работает с генератором Г373 с номинальным напряжением 28 В, отличается величинами сопротивлений резисторов делителя напряжения, установкой двух последовательно включенных стабилитронов и схемой включения в цепь питания обмотки возбуждения.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒