15. Регуляторы напряжения. Назначение, принцип действия и их виды.

Контактно-транзисторный реле -регулятор. Вышеописанные генераторы работают в паре с контактно-транзисторными реле-регуляторами. Реле-регулятор состоит из устройства для регулирования напряжения, реле 5 (рис. 2) защиты и переключателя 11 посезонной регулировки. Все три устройства смонтированы на основании 1. На нем находятся два изолированных зажима и Ш и один неизолированный М.

Устройство для регулирования напряжения генератора состоит из электромагнитного регулятора напряжения РН, транзистора б, резисторов I?, I?, I?, 2б и полупроводниковых диодов ДI и де.

Транзистор — это исполнительный элемент, регулирующий ток возбуждения генератора, а следовательно, и напряжение тока. Им управляет электромагнитный регулятор напряжения вибрационного типа, чувствительным элементом которого является обмотка 2 совместно с противодействующей пружиной З, а управляющим элементом — нормально-разомкнутые контакты, включенные между плюсовым зажимом регулятора (зажим В) и базой транзистора. Через контакты регулятора проходит ток управления транзистором (ток базы), напряжение которого незначительно — в пределах 1,5...2,5 В, что обеспечивает долговечность контактов.

Напряжение тока регулируется следующим образом. Когда частота вращения коленчатого вала двигателя, а следовательно, и вала генератора невелика и напряжение генератора не достигло необходимого значения, тогда электромагнитное усилие, создаваемое обмоткой регулятора РН,, недостаточно для преодоления усилия пружины З и притягивания якоря 4 регулятора к сердечнику. В этом случае транзистор открыт, так как имеется ток перехода эмиттер — база, т. е. ток управления транзистора. Он определяется сопротивлением 1? в цепи базы транзистора. Ток базы транзистора протекает от зажима В через диод д1, электроды эмиттер — база, резистор 1? и массу*..

Следовательно, ток возбуждения протекает по цепи от зажима В через диод д/, электроды эмиттер коллектор транзистора, основную обмотку реле защиты РЗ0, зажим Ш, обмотку возбуждения генератора ОВГ на массу. Сопротивление элементов в цепи обмотки возбуждения незначительно, поэтому происходит возбуждение генератора.

Когда напряжение генератора соответствует регулируемому, ток обмотки регулятора напряжения возрастает до значения, при котором начинает работать регулятор напряжения, т. е. якорь притягивается к сердечнику и контакты замыкаются. При этом транзистор запирается вследствие того, что его база соединяется контактами с «плюсом, а потенциал эмиттера ниже потенциала плюса на величину падения напряжения на запирающем диоде д1, обусловленного протеканием через диод тока.

При запирании транзистора резко падает ток возбуждения и в обмотке возбуждения возникает электродвижущая сила самоиндукции. Ток, вызванный самоиндукцией, замыкается гасящим диодом Дг, вследствие чего гасится перенапряжение на регулирующем элементе. Включившиеся в цепь возбуждения ускоряющий резистор I? и дополнительный резистор Я уменьшают напряжение генератора, якорь регулятора отходит от сердечника, размыкая контакты, и транзистор снова открывается, обеспечивая поддержание напряжения генератора на заданном уровне (в пределах 13,2... 14,0 В при установке переключателя посезонной регулировки в положение иЛ — лето).

Ток возбуждения регулируется благодаря автоматическому изменению соотношения времени закрытого и открытого состояния транзистора при высокой частоте чередования этих состояний.

Устройство для защиты транзистора от коротких замыканий в цепи обмотки возбуждения состоит из реле 5 защиты и разделительного диода Др. Реле защиты имеет три обмотки: основную (сериесную) РЗ0, вспомогательную РЗ и удерживающую РЗ,. Нормально разомкнутые контакты реле защиты включены через разделительный диод Др параллельно контактам регулятора напряжения.

При коротком замыкании цепи обмотки возбуждения на массу ток, идущий через основную обмотку РЗ,, увеличивается, а следовательно, усиливается и намагничивающая сила реле, в результате чего якорь реле притягивается к сердечнику и контакты замыкаются. При этом через разделительный диод Др на базу транзистора подается плюс*., транзистор запирается, в цепь короткого замыкания включаются резисторы схемы и ток короткого замыкания падает. Одновременно через контакты реле защиты получает питание удерживающая обмотка РЗ,, в результате чего якорь реле удерживается в притянутом состоянии. Транзистор будет заперт до тех пор, пока не будет отключен выключатель массы и не устранено короткое замыкание. Переключатель посезонной регулировки напряжения тока позволяет повышать напряжение тока, вырабатываемого генератором зимой, и снижать его летом на О,8...1,2 В. Он представляет собой дополнительную обмотку, намотанную поверх основной обмотки регулятора напряжения. Конец дополнительной обмотки через изолированную колодку присоединен к контактному диску. Переключение осуществляется контактным винтом с диском. для установки переключателя в положение «Лю (лето) контактный винт вывертывают, а в положение Зю (зима) ввертывают.

Бесконтактный реле-регулятор. На некоторых автомобилях применяется бесконтактно-транзисторный реле-регулятор (рис. 201). У него нет контактов, которые могут окисляться, поэтому он более надежен в работе. Реле-регулятор состоит из измерительного 1 и регулирующего II устройств.

Измерительное устройство вырабатывает сигнал, необходимый для закрывания выходных транзисторов Т2 и ТЗ после получения регулируемого напряжения (1З,2...14,8 В). Оно включает кремниевый транзистор т 1, стабилитрон

и делитель напряжения (резисторы 1?2, Я, ЯЗ и дроссель ДР в одном плече, 1?] и Я4 — 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.

При включении зажигания реле-регулятор и обмотка возбуждения генератора питаются от аккумуляторной батареи через зажим ВЭ. Когда выпрямленное напряжение меньше регулируемого, стабилитрон Д- не пропускает ток к базе входного транзистора Т1, т. е. транзистор закрыт.

Так как база транзистора т2 через резистор I?7 соединена с минусом батареи, а эмиттер через диод ДI и резистор 1?9 соединен с плюсом батареи, то это обеспечивает открытие транзистора т2. При открытом транзисторе Т2 база транзистора Т3 соединяется с минусом батареи, а эмиттер транзистора Т3 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 Ш генератора — корпус — отрицательный зажим батареи. При открытом транзисторе Т3 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, в результате чего транзистор Т1 открывается и соединяет базу транзистора Т2 с плюсом выпрямителя. Транзисторы Т2 и Т3 закрываются и ток возбуждения генератора вынужден пройти через резистор , что приводит к понижению тока возбуждения и напряжения генератора. При снижении напряжения генератора закрывается стабилитрон Д, а следовательно, и транзистор Т1.

После этого открываются транзисторы Т2 и Т3, а ток возбуждения и напряжение генератора снова увеличиваются.

Процесс открытия и закрытия транзисторов происходит с частотой до ЗОО Гц, при этом перепад напряжения не превышает О,1...О,2 В.

Гасящий диод дг защищает выходной транзистор Т3 от пробоя. Резистор Я температурной компенсации при увеличении температуры от О до 1ОО°С уменьшает сопротивление в ЗО...7О 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.