Регулятор напруги підтримує напруга бортової мережі в заданих
межах у всіх режимах роботи при зміні частоти обертання ротора
генератора, електричної навантаження, температури навколишнього середовища.
Крім того, він може виконувати додаткові функції - захищати
елементи генераторної установки, від аварійних режимів і перевантаження,
автоматично включати, в бортову мережу мета обмотки збудження або
систему сигналізації аварійної роботи генераторної установки.
Всі регулятори напруги працюють за єдиним принципом. напруга
генератора визначається трьома факторами - частотою обертання ротора, силою
струму, що віддається генератором у навантаження, і величиною магнітного потоку,
створюваної струмом обмотки збудження. Чим вище частота обертання
ротора і менше навантаження на генератор, тим вище напруга, генератора.
Збільшення сили струму в обмотці збудження збільшує магнітний потік
і з ним напруга генератора, зниження струму збудження зменшує
напруга. Всі регулятори напруги, вітчизняні та зарубіжні,
стабілізують напругу зміною струму збудження. якщо напруга
зростає або зменшується, регулятор відповідно зменшує або
збільшує струм збудження і вводить напруга в потрібні межі.
Блок-схема регулятора напруги представлена на рис. 3.3. регулятор 1
містить вимірювальний елемент 5, елемент порівняння 3 і регулює
елемент 4. Вимірювальний елемент сприймає напруга генератора 2
Ud і перетворює його в сигнал Uізм, який в елементі порівняння
порівнюється з еталонним значенням Uет.
Якщо величина Uізм відрізняється від еталонної величини ЦЕМ на виході
вимірювального елемента з'являється сигнал u0. який активізує
регулюючий елемент, що змінює струм в обмотці збудження так, щоб
напруга генератора повернулося в задані межі.
обов'язково має бути підведена напруга
генератора або напруга з іншого місця
бортовий мережі, де необхідна його стабілізація,
наприклад, від акумуляторної батареї, а також
приєднана обмотка збудження генератора. якщо
функції регулятора розширені, то і число приєднанні його в схему
Чутливим елементом електронних регуляторів напруги є
вхідний дільник напруги. З вхідного дільника напруга надходить
на елемент порівняння, де роль еталонної величини грає зазвичай
напруга стабілізації стабілітрона. Стабілітрон не пропускає через
себе струм при напрузі нижче напруги стабілізації і пробивається, тобто
починає пропускати через себе струм, якщо напруга на ньому перевищить
напруга стабілізації. Напруга ж на стабілітроні залишається при
цьому практично незмінним. Струм через стабілітрон включає електронне
реле, яке комутує ланцюг збудження таким чином, що струм в
обмотці збудження змінюється в потрібну сторону. У вібраційних і
контактно-транзисторних регуляторах чутливий елемент представлений
у вигляді обмотки електромагнітного реле, напруга до якої, втім,
теж може підводитися через вхідний дільник, а еталонна величина - це
сила натягу пружини, яка протидіє силі тяжіння
електромагніту. Комутацію в ланцюзі обмотки збудження здійснюють
контакти реле або, в контактно-транзисторних регуляторі,
напівпровідникова схема, керована цими контактами. особливістю
автомобільних регуляторів напруги є те, що вони здійснюють
дискретне регулювання напруги шляхом включення і виключення в
ланцюг живлення обмотки збудження (в транзисторних регуляторах) або
послідовно з обмоткою додаткового резистора (в вібраційних і
контактно-транзисторних регуляторах), при цьому змінюється відносна
тривалість включення обмотки або додаткового резистора.
Оскільки вібраційні і контактно-транзисторні регулятори
представляють лише історичний інтерес, а у вітчизняних і зарубіжних
генераторних установках в даний час застосовуються електронні
транзисторні регулятори, зручно розглянути принцип роботи регулятора
напруги на прикладі простої схеми, близькою до вітчизняного
регулятору напруги Я112А1 і регулятору EE14V3 фірми BOSCH (рис.
Регулятор 2 на схемі працює в комплекті з генератором 1, що має
додатковий випрямляч обмотки збудження. Щоб зрозуміти роботу
схеми, слід згадати, що, як було показано вище, стабілітрон НЕ
пропускає через себе струм при напрузі нижче величини напруги
стабілізації. При досягненні напругою цієї величини стабілітрон
пробивається, і по ньому починає протікати струм.
Транзистори ж пропускають струм між колектором і емітером, тобто
відкриті, якщо в ланцюзі база-емітер струм протікає, і не пропускають цього
струму, тобто закрити), якщо базовий струм переривається.
Напруга до стабілітрону VD1 підводиться від виходу генератора Д через
дільник напруги на резисторах R1, R2. Поки напруга генератора
невелика, і на стабілітроні воно нижче напруги стабілізації,
стабілітрон закритий, струм через нього, а, отже, і в базовій ланцюга
транзистора VT1 не протікає, транзистор VT1 закритий. У цьому випадку струм
через резистор R6 від виведення Д надходить в базову ланцюг транзистора VT2,
він відкривається, через його перехід емітер-колектор починає протікати струм
в базі транзистора VT3, який відкривається теж. При цьому обмотка
збудження генератора виявляється через перехід емітер-колектор VT3
підключена до мережі живлення. З'єднання транзисторів VT2, VT3, при
якому їх колекторні висновки об'єднані, а джерело живлення бази ланцюга
одного транзистора проводиться від емітера іншого, називається схемою
Дарлінгтона. При такому з'єднанні обидва транзистора можуть розглядатися
як один складений транзистор з великим коефіцієнтом посилення. зазвичай
такий транзистор і виконується на одному кристалі кремнію, Якщо
напруга генератора зросла, наприклад, через збільшення частоти
обертання його ротора, то зростає і напруга на стабілітроні VD1.
При досягненні цією напругою величини напруги стабілізації
стабілітрон VD1 пробивається, струм через нього починає надходити в базову
ланцюг транзистора VT1, який відкривається і своїм переходом еміттер-
колектор закорачивает висновок бази складеного транзистора VT2, VT3 на
"Масу". Складовою транзистор закривається, розриваючи ланцюг живлення обмотки
збудження. Струм збудження спадає, зменшується напруга
генератора, закриваються стабілітрон VD2, транзистор VT1, відкривається
складовою транзистор VT2, VT3, обмотка збудження знову включається в
ланцюг харчування, напруга генератора зростає і т.д. процес повторюється.
Таким чином регулювання напруги генератора регулятором
здійснюється дискретно через зміну відносного часу
включення обмотки збудження ланцюга харчування. При цьому струм в обмотці
збудження змінюється так, як показано на
Мал. 3.5. Якщо частота обертання
генератора зросла або навантаження його
зменшилася, час включення обмотки
зменшується, якщо частота обертання зменшилася або навантаження зросло -
елементи, характерні для схем усіх
застосовуються на автомобілях регуляторів
напруги. Діод VD2 при закритті складеного
транзистора VT2, VT3 запобігає небезпечним
сплески напруги, що виникають із-за
обриву ланцюга обмотки збудження з
У цьому випадку струм обмотки збудження може
замикатися через цей діод, і небезпечних сплесків напруги не відбувається.
Тому діод VD2 називається гасить. Опір R3 є
опором жорсткої зворотного зв'язку. При відкритті складеного
транзистора VT2, VT3 воно виявляється підключеним паралельно
опору R2 дільника напруги. При цьому напруга на
стабілітроні VD2 різко зменшується, що прискорює перемикання схеми
регулятора і підвищує частоту цього перемикання. це благотворно
позначається на якості напруги генераторної установки. конденсатор
С1 є своєрідним фільтром, що захищає регулятор від впливу
імпульсів напруги на його вході.
Взагалі конденсатори в схемі регулятора або запобігають перехід цієї
схеми в коливальний режим і можливість впливу сторонніх
високочастотних перешкод на роботу регулятора, або прискорюють перемикання
В останньому випадку конденсатор, заряджаючись в один момент часу,
розряджається на базову ланцюг транзистора в інший момент, прискорюючи кидком
розрядного струму перемикання транзисторів, отже, знижуючи втрати
потужності в ньому і його нагрівання.
З рис. 3.4 добре видно роль лампи контролю працездатного стану
генераторної установки HL.
При непрацюючому двигуні внутрішнього згоряння замикання контактів
вимикача запалювання SA дозволяє струму від акумуляторної батареї GA
через цю лампу надходити в обмотку збудження генератора. цим
забезпечується початкове збудження генератора. Лампа при цьому
горить, сигналізуючи, що в ланцюзі обмотки збудження немає обриву.
Після запуску двигуна, на виводах генератора Д і "+" з'являється
практично однакову напругу і лампа гасне. якщо генераторная
установка при працюючому двигуні автомобіля не розвиває напруги,
то лампа HL продовжує горіти і в цьому режимі, що є сигналом про
відмову генераторної установки або обриві приводного ременя. Вступ
резистора R в генераторну установку сприяє розширенню
діагностичних здібностей лампи HL. При наявності цього резистора,
якщо при працюючому двигуні автомобіля станеться обрив ланцюга обмотки
збудження, то лампа HL загориться.
Акумуляторна батарея для своєї надійної роботи вимагає, щоб з
зниженням температури електроліту напруга, що підводиться до батареї від
генераторної установки, кілька підвищувався, а з підвищенням
Для автоматизації процесів зміни рівня підтримуваного