Sprieguma regulators

Sprieguma regulators ir ierīce, kas ļauj uzturēt nemainīgu spriegumu patērētāju ķēdē.Atkarībā no izmantošanas nosacījumiem un uzdevumiem dizainparaugi atšķiras. Ir vairākas grupas: elektromehāniskie, elektroniskie, indukcijas, kompensētie transformatori.

Elektromehāniskā tipa sprieguma regulatori

Apsveriet, kā automašīnā rodas strāva.Šeit elektromehāniskais sprieguma regulators atklāj ziņkārīgu darbības principu, kas atšķiras no iepriekš aprakstītā.Uz kuģa ir trīsfāžu ģenerators, kura spriegums tiek novērsts ar Larionova shēmu( skat. Pārskatu par diode tiltu).Ķēde tiek montēta ar ierosmes tinumu, ko darbina ierīce. Dzinējs rotē vārpstu jau 800 - 1000 apgriezienu minūtē, bet spriegums pārsniedz nominālo. EMF amplitūda ir atkarīga no:

1. ierosmes tinuma strāvas padeve.
2. enkura ātrums.
3. Borta tīkla pašreizējais patēriņš.

Ātrums pastāvīgi mainās, un pārnesumkārba parasti nav regulējama. Pašreizējais patēriņš tiek mainīts pēc lieluma. Ir skaidrs, ka aprakstītajos apstākļos ir nepieciešams nodrošināt parametru stabilitāti. Ko un ko veic sprieguma regulators, mainot strāvas padeves tinumu. Sprieguma pārsniegšana par 10% tikai par 10% samazina akumulatora kalpošanas laiku 2–2 reizes. Regulatora darba rezultātā novirze no nominālvērtības nepārsniedz trīs procentus un paliek normāla.

Spriegumam jābūt nedaudz augstākam par akumulatora spriegumu. Norādītais parametrs ir atkarīgs no apkārtējās vides temperatūras. Ir skaidrs - mainot elektrolīta blīvumu. Turklāt spriegums ir jāpalielina par 0,2 - 0,5 V veciem akumulatoriem, kur plātņu aktīvais slānis tiek iznīcināts sulfācijas dēļ.Elektrolīta līmenis mazinās: ar samazinājumu ir paredzēts samazināt uzlādes spriegumu par 0,2 - 0,3 V. Ir daudz prasību, katrs defekts rada nepatīkamas sekas.

Sprieguma regulators ļauj saglabāt parametrus pareizajā līmenī, iestatīt spriegumu caur reostatu. Daži autovadītāji pat ved kabīni, lai pielāgotu ierīci, neatstājot kabīni. Tomēr optimālos akumulatora uzlādes apstākļos tiek radīti nelabvēlīgi apgaismes ierīču darbības veidi, kalpošanas laiks tiek samazināts par 2 līdz 3 reizes. Konsekventi lampu ķēdē ieteicams iekļaut pretestības, kas veido 10% no nominālā apgaismojuma. Ir iespējams noteikt pareizību darba režīmā ar sprieguma kritumu visā pretestībā( 1,2 V).

Darbojoties no akumulatora, lukturi izgaismojas nedaudz. Automobiļu sprieguma regulators ir tandēma:

1. Izpildmehānisms ir releja veidā ar maksimālo un atpakaļgaitas strāvas ierobežotāju.
2. izsekošanas shēma.

Automobiļu sprieguma regulatora darbības princips ir vienkāršs. Sākotnējā stāvoklī papildu strāva šķērso ierīci uz ģeneratora ierosmes tinumu, kontaktu tur ar atsperi. Kad spriegums pārsniedz potenciometra( reostata) iestatīto sliekšņa vērtību, indukcijas spole velk spriegojuma spēku un releju slēdžus. Virziens ierosmes tinuma ķēdē tiek ievadīta caur rezistoru, kura dēļ sistēma atgriežas režīmā.

Relejs tiek pastāvīgi ieslēgts un izslēgts, nodrošinot nepieciešamos parametrus. Tas darbojas kā atslēga, ir lietderīgi nomainīt releju ar elektroniskām atslēgām, lai palielinātu kalpošanas laiku. Pēkšņas sprieguma svārstības izlīdzina EMF ierosmes spolē.Tāpēc izmaiņas notiek nevainojami, kas patiesībā ir vajadzīgs.Ņemiet vērā, ka, ja starpība stipri palielinās( sakarā ar to, ka ierosmes tinuma laukā nav rezistora), rodas dzirksteles, ko izraisa atpakaļ EMF.

Apsvērtais regulatoru veids pieder elektromehāniskajam. Neskatoties uz visiem trikiem( darbības biežuma palielināšanās, termiskā kompensācija), šādas ierīces nespēj nodrošināt lieliskus parametrus. Korekcijas process ir sarežģīts, turklāt parametri mainās vismaz trīs iemeslu dēļ( profilaktiskā apkope ir nepieciešama pēc 10–15 tūkstošiem kilometru):

• kratīšana pakāpeniski maina potenciometra iestatījumus;
• releja kontaktus sadedzina no dzirksteles, kas palielina pretestību, mainot ģeneratora ierosmes tinuma strāvu;
• stiepes stabilizatora atsperes.

Maksimālās un atpakaļgaitas strāvas ierobežotāji

Aizpildot stipri izlādētu akumulatoru vai vienlaicīgi ieslēdzot visus automašīnu patērētājus, ierosmes tinumu vai armatūru var iznīcināt. Parastajā gadījumā strāva nepārsniedz 18-20 A, kas pie 12 V sprieguma ir vienāda ar jaudu, kas ir mazāka par 200 vatiem. Aizsardzības shēma tiek veikta ar elektromehānisku modeli. Tas ir atsperes relejs brīdī, kad strāva pārsniedz maksimālo slieksni, metot kontaktus, velkot kodolu induktivitātes magnētiskajā laukā.

Rezistora tinumu ķēdē ir ieslēgts rezistors, kas izdzēš daļu no iespējamās atšķirības pret to pretestību. Tas samazina strāvu. Tad plūsma dabiski samazinās, kontakti atkal tiek aizvērti. Relejs darbojas līdzīgi kā iepriekšējais, bet ir konfigurēts atšķirīgi un darbojas retāk.

Šāda aizsardzība var neizdoties, ja rodas īssavienojums vai straujš ātruma pieaugums. Strāvas ierobežotāju elektroniskā shēma ir atbrīvota no norādītajiem trūkumiem.

reversās strāvas relejs bloķē akumulatora izlādi, izmantojot ģeneratora tinumus. Izslēdz akumulatoru, ja ģeneratora spriegums ir pārāk zems( 11,8 - 13 V).Visu laiku, kamēr ģenerators darbojas, strāva plūst caur paralēlu tinumu. Kad spriegums pārsniedz slieksni, akumulators ir pievienots lādēšanai. Relejs ir gudri sakārtots, tajā ir divas tinumi:

1. sērija, kas savienota pa ķēdi starp ģeneratoru un filiāles vadu ar akumulatoru.
2. Paralēlo tinumu ieslēdz pēc sazarošanas, bet pirms iekraušanas.

Tā rezultātā, kad ģenerators ir ieslēgts, akumulatoru no tā atdala ar atvērtu kontaktu. Pieaugot strāvai, kas plūst caur abiem tinumiem, palielinās spoles laukums. Kad ir sasniegts slieksnis, relejs aizveras un akumulators sāk uzlādēt. Ja spriegums samazinās, akumulators ir izlādējies. Turklāt sērijveida tinumā strāva tagad tiek novirzīta uz ģeneratoru( potenciāls ir zemāks), un paralēlā tinumā tas plūst tajā pašā virzienā.Tā rezultātā puse pūļu nespēj noturēt kodolu, un tas sabojā savienojumu ar ģeneratoru. Borta elektroapgāde nāk no baterijām.

Kad jūs gūstat impulsu, situācija atkārtojas. Kādā brīdī ģeneratora potenciāls pārsniedz akumulatora spriegumu, un tīkls sāk baroties. Caur abiem tinumiem pilnas tiešās slodzes strāvas plūsmas, kontaktus aizver, akumulators tiek uzlādēts. Un tā tālāk. Papildus iepriekš minētajiem trūkumiem, kas raksturīgi elektromehāniskajam relejam, regulatoru ietekmē akumulatora sprieguma mainīgums. Spriegums strauji samazinās, startējot starteri acīmredzamu iemeslu dēļ.

Braucot pa pilsētu, novēro negatīvu ietekmi. Releja atvēršanai ir nepieciešama 6 A strāva, kas ir trešdaļa no visām izmaksām. Biežas darbības rezultātā akumulators izlādējas ļoti ātri. Tas samazina akumulatora darbības laiku.

Elektroniskie sprieguma regulatori

Elektromehāniskie sprieguma regulatori mājas lietošanai nedaudz atšķiras no iepriekš aprakstītajiem, bet būtība ir tāda pati: vairāku releju kontrolēta pārslēgšana.Šajā gadījumā mainās transformatora tinumu apgriezienu skaits. Elektromehānisko regulatoru plus ir signāla maiņas apstrādes ātrums un precizitāte. Tas ir vienīgais iemesls, lai šodien tirgū atrastu ierīces. Dažreiz tos sauc par vibrāciju.

Mēs tagad apsveram elektroniskos modeļus. Mēs uzskaitām īsus komponentu soļus:

1. reversās strāvas relejs. Vienkāršākajā gadījumā tas ir parasts diode, kas atrodas starp ģeneratora un akumulatora plusi. Atgriezeniskā strāva šajā gadījumā pēc definīcijas nav iespējama. Ja šī diodes sprieguma lādiņa samazinās par 0,5 V, ja ierīce ir germānija, un 1 V, ja - silīcijs. Izejas jaudu var aprēķināt, šo vērtību reizinot ar patērēto strāvu 20 A( kopā 10 - 20 W).Atsevišķas diodes ir jāatdzesē, tāpat kā Larionova tilts. Protams, šajā gadījumā nav slikti pielietot tipisku impulsu barošanas avotu risinājumu: ievietojiet Schottky diode. Bet pat bez tā, tiek atzīmēts, ka relejs samazinās vairāk - no 1,5 līdz 2 V( ja kontakti ir tīri).
2. Rezistors un zenera diode tiek izmantoti kā jutīgs elements, nosakot tranzistora pārslēgšanas režīmu. Tas ir paralēla tipa stabilizators, galvenais trūkums ir pastāvīgs enerģijas izšķiešana. Strāvas plūsma caur sadalītāju sāksies no ģeneratora sākuma līdz galam, un vērtība neatbilst tranzistora bāzes strāvai. Bet ķēde atšķiras ar pārsteidzošu vienkāršību. Jāatzīmē, ka sprieguma kritums pāri tranzistora slēdzim ir ievērojams, un tas prasīs piespiedu dzesēšanu, piemēram, radiatoru.

Ir acīmredzams, ka maksimālais strāvas ierobežotājs var darboties atbilstoši sprieguma regulatora ķēdei. Līdzīgs sadalītājs noteiks tranzistora slēdža darbības režīmu, kas nosaka ierosmes tinuma strāvas padevi. Bieži tiek izmantotas vienkāršas diodes, caur kurām tiek nodota slodzes strāva. Transistora darbības punktu izvēlas tā, lai tad, kad strāva pārsniedz 18–20 A un sprieguma kritums pa diodēm palielinās līdz 1,5–2 V( gar strāvas sprieguma raksturlielumu), atbilstošais pretestības dalītājs. Transistors kontrolē citus jaudas slēdžus, kas tieši ierobežo ģeneratora ierosmes tinuma strāvu. Aprakstītā shēma neaizsargā pret īssavienojumiem, bet pozitīvi izpilda dzinēja apgriezienu skaita pieaugumu.

Ar divām vai vairākām diodēm paralēli pieslēdzot strāvu caur katru atsevišķi, samazinās un samazinās sprieguma kritums. Dažreiz tas ir izdevīgi. Un ne viss ir tik slikts ar diodu diferenciālo pretestību. Dažreiz, lai ierobežotu maksimālo strāvu( nevis pretestību), var vienlaikus izmantot ievērojamu silīcija diodu kritumu. Lai izmantotu šo materiālu, tiek norādīts augstāks pieļaujamais temperatūra. Silīcijs var izturēt karstumu līdz 150 grādiem pēc Celsija. Starp citu, palielinoties temperatūrai, samazinās diodu pretestība.

Stabilizatora siltuma kompensācijai ir atļauts izmantot secīgu divu zenerdiodu ieslēgšanu.Šajā gadījumā temperatūras koeficienti ir pretēji zīmei un vienādiem. Turklāt mēs atzīmējam, ka bieži vien klikšķu releji tiek izmantoti automobiļu tīklā ne nejauši. Tas ir vajadzīgs, lai acs nemazinātu mirgošanos no pārslēgšanās. Tāpēc frekvence nav zemāka par 25 Hz. Un, ņemot vērā izlīdzināšanu sakarā ar tinumu indukciju, tauriņa efekts kļūst nenozīmīgs.

Mēs ceram, ka iegūtā informācija par sprieguma regulatoriem izrādījās noderīga un interesanta. Mēs arī uzskatām, ka piešķirto līdzekļu saraksts nav pilnīgs. Nav stāstīts par termistoru un varistoru izmantošanu, bet jebkuras zināšanas ir ierobežotas, un tikai nezināšana ir neierobežota.