Spannungsregler

Der Spannungsregler

ist ein Gerät, mit dem Sie eine konstante Spannung im Verbraucherkreis aufrechterhalten können. Je nach Einsatzbedingungen und Aufgaben unterscheiden sich die Ausführungen. Es gibt eine Reihe von Gruppen: elektromechanische, elektronische, induktive, kompensierte Transformatoren.

-Spannungsregler vom elektromechanischen Typ

Überlegen Sie, wie Strom in einem Auto erzeugt wird. Hier erkennt der elektromechanische Spannungsregler ein merkwürdiges Funktionsprinzip, das sich von dem oben beschriebenen unterscheidet. An Bord befindet sich ein dreiphasiger Generator, dessen Spannung durch das Larionov-Schema gleichgerichtet wird( siehe die Übersicht über die Diodenbrücke).Die Schaltung ist mit einer Erregerwicklung bestückt, die vom Gerät mit Strom versorgt wird. Der Motor dreht die Welle bereits mit einer Frequenz von 800 - 1000 Umdrehungen pro Minute, wobei die Spannung über dem Nennwert liegt. Die Amplitude der EMK hängt ab von:

1. Stromversorgung der Erregerwicklung.
2. Ankergeschwindigkeit.
3. Der aktuelle Verbrauch des Bordnetzes.

Die Geschwindigkeit ist konstant variabel und das Getriebe ist in der Regel nicht einstellbar. Der Stromverbrauch wird um eine Größenordnung geändert. Es ist klar, dass unter den beschriebenen Bedingungen die Stabilität der Parameter sichergestellt werden muss. Was macht der Spannungsregler und ändert die Stromversorgungswicklung. Ein Überschreiten der Spannung um nur 10 Prozent über dem Optimum führt zu einer 2- bis 2,5-fachen Verringerung der Lebensdauer der Batterie. Aufgrund der Arbeit des Reglers überschreitet die Abweichung vom Nennwert nicht mehr als drei Prozent und bleibt normal.

Die Spannung sollte etwas höher als die Batteriespannung sein. Der angegebene Parameter hängt von der Umgebungstemperatur ab. Es ist klar - die Dichte des Elektrolyten wird verändert. Zusätzlich sollte die Spannung für alte Batterien um 0,2 - 0,5 V erhöht werden, wobei die aktive Schicht der Platten durch Sulfatierung zerstört wird. Der Elektrolytstand trägt seinen Teil dazu bei: Mit einer Abnahme soll er die Ladespannung um 0,2 - 0,3 V reduzieren. Es gibt viele Anforderungen, jeder Ausfall führt zu unangenehmen Folgen.

Mit dem Spannungsregler können Sie die Parameter auf dem richtigen Pegel halten und die Spannung über einen Rheostat einstellen. Einige Autofahrer tragen das Gerät sogar in die Kabine, um das Gerät einzustellen, ohne die Kabine zu verlassen. Unter optimalen Bedingungen zum Laden der Batterie werden jedoch nachteilige Betriebsarten von Beleuchtungsvorrichtungen geschaffen, deren Lebensdauer um das 2- bis 3-fache reduziert wird. Durchgängig in der Lampenkette ist es ratsam, Widerstände einzubauen, die 10% der Nennbeleuchtung ausmachen. Durch den Spannungsabfall am Widerstand( 1,2 V) kann im Betriebsmodus die Richtigkeit ermittelt werden.

Beim Betrieb mit einer Batterie leuchten die Scheinwerfer etwas schwächer. Kfz-Spannungsregler ist Tandem:

1. Der Stellantrieb hat die Form eines Relais mit einem Maximal- und Rückstrombegrenzer.
2. -Tracking-Schaltung.

Das Funktionsprinzip des Kfz-Spannungsreglers ist einfach. Im Ausgangszustand fließt ein zusätzlicher Strom durch die Vorrichtung zur Erregerwicklung des Generators, dessen Kontakt von der Feder gehalten wird. Wenn die Spannung den vom Potentiometer( Rheostat) eingestellten Schwellwert überschreitet, zieht die Induktionsspule die Zugkraft und das Relais schaltet. Der Strom in der Schaltung der Erregerwicklung wird durch einen Widerstand gespeist, wodurch das System in den Modus zurückkehrt.

Das Relais wird ständig ein- und ausgeschaltet und liefert die erforderlichen Parameter. Es funktioniert wie ein Schlüssel. Es ist vorteilhaft, das Relais durch elektronische Schlüssel zu ersetzen, um die Lebensdauer zu erhöhen. Plötzliche Spannungsstöße werden in der Erregerspule durch EMF zurückgeglichen. Daher treten Änderungen reibungslos auf, was tatsächlich erforderlich ist. Wenn der Unterschied stark ansteigt( aufgrund des Fehlens eines Widerstands im Feld der Erregerwicklung), treten Funken auf, die durch die Rück-EMK verursacht werden.

Der betrachtete Typ von Regulatoren gehört zu elektromechanischen. Trotz aller Tricks( Erhöhung der Betriebsfrequenz, thermische Kompensation) können solche Geräte keine hervorragenden Parameter liefern. Der Einstellvorgang ist kompliziert, außerdem ändern sich die Parameter aus mindestens drei Gründen( vorbeugende Wartung ist nach einem Lauf von 10 bis 15.000 km erforderlich):

• Schütteln ändert allmählich die Einstellungen des Potentiometers;
• -Relaiskontakte brennen durch Funkenbildung, was den Widerstand erhöht, indem der Erregerwicklungsstrom des Generators geändert wird;
• Spannfeder.

Begrenzer für Maximal- und Rückwärtsstrom

Beim Befüllen einer stark entladenen Batterie oder gleichzeitigen Einschalten aller Fahrzeugverbraucher kann die Erregerwicklung oder der Anker zerstört werden. Im Normalfall überschreitet der Strom 18-20 A nicht, was bei einer Spannung von 12 V einer Leistung von knapp über 200 Watt entspricht. Das Schutzschema wird auf einem elektromechanischen Muster ausgeführt. Dies ist ein federbelastetes Relais, in dem Moment, in dem der Strom die maximale Schwelle überschreitet, Kontakte wirft und den Kern in ein magnetisches Induktionsfeld zieht.

Ein Widerstand wird in der Erregerwicklungsschaltung eingeschaltet, wodurch ein Teil der Potentialdifferenz über seinem Widerstand gelöscht wird. Dies führt zu einer Abnahme des Stroms. Dann nimmt der Fluss natürlich ab, die Kontakte werden wieder geschlossen. Das Relais arbeitet ähnlich wie das vorherige, ist jedoch anders konfiguriert und arbeitet weniger häufig.

Ein solcher Schutz kann ausfallen, wenn ein Kurzschluss gebildet wird oder die Geschwindigkeit stark ansteigt. Die elektronische Schaltung von Strombegrenzern wird von den angegebenen Nachteilen befreit. Das

-Rückstromrelais blockiert die Entladung der Batterie durch die Generatorwicklungen. Schaltet die Batterie aus, wenn die Generatorspannung zu niedrig ist( 11,8 - 13 V).Während der Generator läuft, fließt der Strom durch die Parallelwicklung. Wenn die Spannung den Schwellenwert überschreitet, ist der Akku zum Laden angeschlossen. Das Relais ist geschickt angeordnet und enthält zwei Wicklungen:

1. Seriell entlang des Stromkreises zwischen Generator und Abzweigkabel zur Batterie geschaltet.
2. Die Parallelwicklung wird nach dem Abzweig aber vor dem Laden eingeschaltet.

Wenn der Generator eingeschaltet ist, wird die Batterie durch einen offenen Kontakt von ihm getrennt. Wenn der durch beide Wicklungen fließende Strom zunimmt, nimmt das Spulenfeld zu. Wenn die Schwelle erreicht ist, schließt das Relais und der Akku wird aufgeladen. Wenn die Spannung abfällt, ist die Batterie entladen. In einer seriellen Wicklung wird der Strom jetzt zum Generator geleitet( das Potential ist dort niedriger) und in einer parallelen Wicklung fließt er in die gleiche Richtung. Infolgedessen kann die Hälfte der Anstrengung den Kern nicht halten und bricht die Verbindung zum Generator. Das Bordnetz kommt von den Batterien.

Wenn Sie an Dynamik gewinnen, wiederholt sich die Situation erneut. Irgendwann überschreitet das Potential des Generators die Batteriespannung und das Netzwerk beginnt von hier aus zu speisen. Durch beide Wicklungen fließt ein voller Gleichstrom, die Kontakte sind geschlossen, die Batterie wird geladen. Usw. Zusätzlich zu den oben genannten Nachteilen eines elektromechanischen Relais ist der Regler von der Variabilität der Batteriespannung betroffen. Die Spannung sinkt beim Starten eines Starters aus offensichtlichen Gründen stark ab.

Ein negativer Effekt wird beim Fahren in der Stadt beobachtet. Das Öffnen eines Relais erfordert einen Strom von 6 A, was einem Drittel aller Kosten entspricht. Aufgrund des häufigen Betriebs entlädt sich der Akku extrem schnell. Dies reduziert die Lebensdauer der Batterie.

Elektronische Spannungsregler

Elektromechanische Spannungsregler für den häuslichen Gebrauch unterscheiden sich geringfügig von den oben beschriebenen, doch das Wesentliche ist dasselbe: kontrolliertes Schalten mehrerer Relais. In diesem Fall ändert sich die Anzahl der Windungen der Transformatorwicklung. Ein Plus von elektromechanischen Reglern ist die Geschwindigkeit der Signaländerungsverarbeitung und die Genauigkeit. Dies ist der einzige Grund für die Entdeckung der heute auf dem Markt befindlichen Geräte. Manchmal werden sie als Schwingung bezeichnet.

Wir betrachten jetzt elektronische Modelle. Wir listen die kurzen Teilschritte auf:

1. Rückstromrelais. Im einfachsten Fall ist dies eine gewöhnliche Diode zwischen den Pluspunkten des Generators und der Batterie. Ein Rückstrom ist in diesem Fall per Definition unmöglich. Wenn diese Ladung an der Diodenspannung um 0,5 V fällt, wenn das Gerät Germanium ist, und 1 V, wenn - Silizium. Die Ausgangsleistung kann berechnet werden, indem dieser Wert mit dem Stromverbrauch von 20 A( insgesamt 10 - 20 W) multipliziert wird. Separate Dioden müssen ebenso wie die Larionov-Brücke gekühlt werden. Natürlich ist es nicht schlecht, in diesem Fall eine typische Lösung für gepulste Netzteile anzuwenden: Setzen Sie eine Schottky-Diode. Aber auch ohne dieses ist festzustellen, dass das Relais mehr fällt - von 1,5 auf 2 V( wenn die Kontakte sauber sind).
2. Ein Widerstand und eine Zenerdiode werden als empfindliches Element verwendet, um den Transistorschaltmodus einzustellen. Dies ist ein Stabilisator vom Paralleltyp. Der Hauptnachteil ist die ständige Energieverschwendung. Ein Strom fließt durch den Teiler vom Anfang bis zum Ende des Generators, und der Wert entspricht nicht dem Zündstrom der Transistorbasis. Aber die Kette unterscheidet sich erstaunlich einfach. Es ist zu beachten, dass der Spannungsabfall über dem Transistorschalter beträchtlich ist und zum Beispiel eine Zwangskühlung des Kühlers erforderlich ist.

Es ist offensichtlich, dass der Maximalstrombegrenzer entsprechend der Spannungsreglerschaltung arbeiten kann. Ein ähnlicher Teiler legt den Betriebsmodus des Transistorschalters fest, der die Stromversorgung der Erregerwicklung bestimmt. Häufig werden einfache Dioden verwendet, durch die der Laststrom geleitet wird. Der Arbeitspunkt des Transistors ist so gewählt, dass bei einem Strom über 18–20 A und einem Spannungsabfall an den Dioden auf 1,5–2 V( entlang der Strom-Spannungs-Kennlinie) der entsprechende Widerstandsteiler ansteigt. Der Transistor steuert die anderen Leistungsschalter, die den Strom der Generatorerregungswicklung direkt begrenzen. Das beschriebene Schema schützt nicht vor Kurzschlüssen, sondern erfüllt die Erhöhung der Motordrehzahl positiv.

Bei Parallelschaltung von zwei oder mehr Dioden nimmt der Strom durch, und die Spannung fällt ab. Manchmal ist es profitabel. Und mit dem differentiellen Widerstand der Dioden ist nicht alles so schlecht. Manchmal kann ein signifikanter Abfall der Siliziumdioden gleichzeitig verwendet werden, um den maximalen Strom( anstelle des Widerstands) zu begrenzen. Für die Verwendung dieses Materials spricht eine höhere zulässige Temperatur an. Silizium kann Hitze bis zu 150 Grad Celsius standhalten. Im übrigen sinkt mit zunehmender Temperatur der Widerstand der Dioden.

Zur thermischen Kompensation des Stabilisators kann das aufeinanderfolgende Einschalten von zwei Zenerdioden verwendet werden. In diesem Fall sind die Temperaturkoeffizienten entgegengesetzt und gleich. Darüber hinaus stellen wir fest, dass Klickrelais oft nicht aus Versehen im Automobilnetzwerk verwendet werden. Dies ist erforderlich, damit das Auge das Flackern beim Umschalten nicht bemerkt. Daher ist die Frequenz nicht niedriger als 25 Hz. Durch die Glättung aufgrund des Vorhandenseins einer Wicklungsinduktion wird der Butterfly-Effekt unbedeutend.

Wir hoffen, dass sich die erhaltenen Informationen zu Spannungsreglern als nützlich und interessant herausgestellt haben. Wir glauben auch, dass die Liste der bereitgestellten Mittel noch lange nicht vollständig ist. Wird nicht über die Verwendung von Thermistoren und Varistoren erzählt, aber jedes Wissen ist begrenzt und nur Unwissen ist unbegrenzt.