Regulator napięcia

Regulator napięcia to urządzenie, które pozwala utrzymać stałe napięcie w obwodzie odbiorczym. W zależności od warunków użytkowania i zadań, projekty różnią się.Istnieje wiele grup: transformatory elektromechaniczne, elektroniczne, indukcyjne, kompensacyjne.

Regulatory napięcia typu elektromechanicznego

Zastanów się, jak generowany jest prąd w samochodzie. W tym przypadku elektromechaniczny regulator napięcia wykrywa dziwną zasadę działania, która różni się od opisanej powyżej. Na pokładzie jest generator trójfazowy, którego napięcie jest rektyfikowane przez schemat Larionova( patrz przegląd mostka diodowego).Obwód jest zmontowany z uzwojeniem wzbudzenia zasilanym przez urządzenie. Silnik obraca wałem, już przy częstotliwości 800 - 1000 obrotów na minutę, napięcie jest przekraczane ponad nominalną.Amplituda pola elektromagnetycznego zależy od:

1. Natężenie prądu uzwojenia wzbudzenia.
2. Prędkość kotwicy.
3. Bieżące zużycie sieci pokładowej.

Prędkość jest stale zmienna, a skrzynia biegów z reguły nie jest regulowana. Zużycie prądu zmienia się o rząd wielkości. Oczywiste jest, że w opisanych warunkach konieczne jest zapewnienie stabilności parametrów. Co i jak działa regulator napięcia, zmieniając uzwojenie zasilania prądem. Przekroczenie napięcia o wartość optymalną o zaledwie 10 procent prowadzi do 2-2,5-krotnego skrócenia żywotności akumulatora. W wyniku pracy regulatora odchylenie od wartości nominalnej nie przekracza trzech procent i pozostaje normalne.

Napięcie powinno być nieco wyższe niż napięcie akumulatora. Określony parametr zależy od temperatury otoczenia. Jest jasne - zmieniając gęstość elektrolitu. Dodatkowo napięcie powinno wzrosnąć o 0,2 - 0,5 V dla starych akumulatorów, gdzie aktywna warstwa płyt jest zniszczona z powodu zasiarczenia. Poziom elektrolitu działa nieco: przy zmniejszeniu ma zmniejszyć napięcie ładowania o 0,2 - 0,3 V. Istnieje wiele wymagań, a każde niepowodzenie skutkuje nieprzyjemnymi konsekwencjami.

Regulator napięcia umożliwia utrzymanie parametrów na właściwym poziomie, ustawienie napięcia za pomocą rezystora. Niektórzy kierowcy nawet przenoszą urządzenie do kabiny, aby wyregulować urządzenie bez opuszczania kabiny. Jednak w optymalnych warunkach ładowania akumulatora powstają niekorzystne tryby działania urządzeń oświetleniowych, żywotność jest zmniejszana 2 do 3 razy. Konsekwentnie w łańcuch lamp zalecane jest włączenie rezystorów, które stanowią 10% nominalnego oświetlenia. Możliwe jest określenie poprawności w trybie pracy przez spadek napięcia na rezystancji( 1,2 V).

Podczas pracy z akumulatora reflektory będą świecić trochę słabiej. Automobilowy regulator napięcia to tandem:

1. Mechanizm wykonawczy w postaci przekaźnika z ogranicznikiem prądu maksymalnego i wstecznego.
2. Układ śledzący.

Zasada działania samochodowego regulatora napięcia jest prosta. W stanie początkowym, dodatkowy prąd przepływa przez urządzenie do uzwojenia wzbudzenia generatora, styk jest utrzymywany przez sprężynę.Kiedy napięcie przekroczy wartość progową ustawioną potencjometrem( reostat), cewka indukcyjna wyciąga siłę naciągu, a przekaźnik przełącza się.Prąd w obwodzie uzwojenia wzbudzającego jest podawany przez rezystor, dzięki czemu system powraca do trybu.

Przekaźnik jest stale włączany i wyłączany, zapewniając niezbędne parametry. Działa jak klucz, korzystne jest zastąpienie przekaźnika kluczami elektronicznymi, aby zwiększyć żywotność.Nagłe skoki napięcia są wygładzane przez EMF w cewce wzbudzającej. Dlatego zmiany zachodzą płynnie, co w rzeczywistości jest wymagane. Zauważ, że jeśli różnica wzrasta silnie( z powodu braku rezystora w polu uzwojenia wzbudzenia), pojawiają się iskry, spowodowane przez tylny EMF.

Rozważany typ regulatorów należy do elektromechanicznego. Mimo wszystkich sztuczek( wzrost częstotliwości pracy, kompensacja termiczna) takie urządzenia nie są w stanie zapewnić doskonałych parametrów. Proces regulacji jest skomplikowany, dodatkowo parametry zmieniają się co najmniej z trzech powodów( konserwacja zapobiegawcza wymagana jest po 10-15 tysiącach km pracy): drżenie

• stopniowo zmienia ustawienia potencjometru;Styki przekaźnika
• płoną od iskrzenia, co zwiększa rezystancję poprzez zmianę prądu uzwojenia wzbudzenia generatora;
• sprężyna stabilizatora naciągu.

Ograniczniki prądu maksymalnego i wstecznego

Podczas napełniania mocno rozładowanego akumulatora lub jednoczesnego włączania wszystkich odbiorników samochodowych uzwojenie wzbudzenia lub zwora może zostać zniszczone. W zwykłym przypadku prąd nie przekracza 18-20 A, co przy napięciu 12 V odpowiada mocy nieco ponad 200 watów. Schemat ochrony jest przeprowadzany na schemacie elektromechanicznym. Jest to przekaźnik sprężynowy, w momencie, gdy prąd przekracza próg maksymalny, wyrzucając styki, wciągając rdzeń w pole magnetyczne o indukcyjności.

Rezystor włącza się w obwodzie uzwojenia wzbudzenia, absorbując część różnicy potencjałów na jego rezystancji. Powoduje to zmniejszenie prądu. Wtedy przepływ naturalnie maleje, styki są ponownie zamknięte. Przekaźnik działa podobnie do poprzedniego, ale jest skonfigurowany inaczej i działa rzadziej.

Taka ochrona może zakończyć się niepowodzeniem, gdy powstanie zwarcie lub gwałtowny wzrost prędkości. Obwód elektroniczny ograniczników prądu jest zwolniony ze wskazanych wad.

Przekaźnik prądu wstecznego blokuje rozładowanie akumulatora przez uzwojenia generatora. Wyłącza akumulator, gdy napięcie generatora jest zbyt niskie( 11,8 - 13 V).Przez cały czas pracy generatora prąd przepływa przez równoległe uzwojenie. Gdy napięcie przekroczy próg, akumulator zostanie podłączony do ładowania. Przekaźnik jest sprytnie ułożony, zawiera dwa uzwojenia:

1. Szeregowy podłączony wzdłuż obwodu między generatorem a odgałęzieniem okablowania do akumulatora.
2. Równoległe nawijanie jest włączane po rozgałęzieniu, ale przed załadowaniem.

W wyniku tego, gdy generator jest włączony, bateria jest oddzielona od niego otwartym stykiem. Gdy prąd przepływający przez oba uzwojenia wzrasta, pole cewki wzrasta. Po osiągnięciu progu przekaźnik zamyka się i rozpoczyna się ładowanie akumulatora. Jeśli napięcie spadnie, akumulator zostanie rozładowany. Co więcej, w uzwojeniu szeregowym prąd jest teraz kierowany do generatora( potencjał jest tam niższy), a w uzwojeniu równoległym płynie w tym samym kierunku. W rezultacie połowa wysiłku nie jest w stanie utrzymać rdzenia, a on zrywa połączenie z generatorem. Zasilanie pokładowe pochodzi z akumulatorów.

Gdy nabieracie rozpędu, sytuacja powtarza się ponownie. W pewnym momencie potencjał generatora przekracza napięcie akumulatora, a sieć zaczyna pobierać stąd. Przez oba uzwojenia przepływa pełny prąd stałego obciążenia, styki są zamknięte, akumulator ładuje się.I tak dalej. Oprócz powyższych niedogodności związanych z przekaźnikiem elektromechanicznym regulator ma wpływ na zmienność napięcia akumulatora. Napięcie spada ostro podczas uruchamiania rozrusznika z oczywistych powodów.

Podczas jazdy po mieście obserwuje się negatywny efekt. Otwarcie przekaźnika wymaga prądu o wartości 6 A, który stanowi jedną trzecią wszystkich kosztów. W wyniku częstej pracy akumulator rozładowuje się bardzo szybko. Zmniejsza to żywotność baterii.

Elektroniczne regulatory napięcia

Elektromechaniczne regulatory napięcia do użytku domowego różnią się nieco od opisanych powyżej, ale istota jest taka sama: kontrolowane przełączanie wielu przekaźników. W tym przypadku zmienia się liczba zwojów uzwojenia transformatora. Zaletą regulatorów elektromechanicznych jest szybkość przetwarzania i dokładności zmiany sygnału. Jest to jedyny powód do odkrycia urządzeń dostępnych obecnie na rynku. Czasem nazywa się je wibracjami.

Rozważamy teraz modele elektroniczne. Przedstawiamy krótkie etapy komponentu:

1. Przekaźnik odwrotnego prądu. W najprostszym przypadku jest to zwykła dioda umieszczona między plusami generatora i akumulatora. Prąd wsteczny w tym przypadku jest z definicji niemożliwy. Gdy ładunek na napięcie diody spada 0,5 V, jeśli urządzenie to german, a 1 V, jeśli - krzem. Moc wyjściową można obliczyć, mnożąc tę ​​wartość przez zużyty prąd 20 A( całkowita 10 - 20 W).Oddzielne diody muszą być chłodzone, podobnie jak most Larionov. Oczywiście nie jest źle stosować w tym przypadku typowe rozwiązanie dla zasilaczy impulsowych: założyć diodę Schottky'ego. Ale nawet bez tego, należy zauważyć, że przekaźnik spada więcej - od 1,5 do 2 V( jeśli kontakty są czyste).
2. Jako czuły element jest używany rezystor i dioda Zenera, ustawiając tryb przełącznika tranzystorowego. Jest to stabilizator typu równoległego, którego główną wadą jest ciągłe marnowanie energii. Prąd przepływa przez dzielnik od początku do końca generatora, a jego wartość nie odpowiada prądowi wyzwalania podstawy tranzystora. Ale łańcuch różni się niesamowitą prostotą.Należy zauważyć, że spadek napięcia na przełączniku tranzystora jest znaczny i będzie wymagał wymuszonego chłodzenia, na przykład grzejnika.

Jest oczywiste, że maksymalny ogranicznik prądu może działać zgodnie z obwodem regulatora napięcia. Podobny dzielnik ustawi tryb pracy przełącznika tranzystora, który określa zasilanie uzwojenia wzbudzenia. Często stosowane są proste diody, przez które przepływa prąd obciążenia. Punkt pracy tranzystora dobiera się tak, że gdy prąd przekroczy 18-20 A, a spadek napięcia na diodach wzrośnie do 1,5-2 V( wzdłuż charakterystyki prądowo-napięciowej), odpowiadający dzielnik rezystancyjny. Tranzystor steruje innymi przełącznikami mocy, które bezpośrednio ograniczają prąd uzwojenia wzbudzenia generatora. Opisany schemat nie chroni przed zwarciem, ale pozytywnie spełnia wzrost prędkości obrotowej silnika.

Przy równoległym podłączeniu dwóch lub więcej diod prąd płynący przez każde z nich zmniejsza się, zmniejsza i zmniejsza napięcie. Czasami jest to opłacalne. I nie wszystko jest tak źle z różnicową rezystancją diod. Czasami znaczny spadek diod krzemowych może być jednocześnie użyty do ograniczenia maksymalnego prądu( zamiast rezystancji).Do korzystania z tego materiału mówi się o wyższej dopuszczalnej temperaturze. Krzem może wytrzymać temperaturę do 150 stopni Celsjusza. Nawiasem mówiąc, wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się rezystancja diod.

W celu kompensacji termicznej stabilizatora dozwolone jest kolejne załączanie dwóch diod Zenera. W tym przypadku współczynniki temperatury są przeciwne do znaku i równe. Ponadto zauważamy, że często klikalne przekaźniki są używane w sieci motoryzacyjnej nie przez przypadek. Jest to wymagane, aby oko nie zauważyło przełączenia migotania. Dlatego częstotliwość nie jest mniejsza niż 25 Hz. Biorąc pod uwagę wygładzenie wywołane obecnością uzwojenia, efekt motyla staje się nieistotny.

Mamy nadzieję, że uzyskane informacje na temat regulatorów napięcia okazały się przydatne i interesujące. Uważamy również, że lista podanych funduszy jest daleki od zakończenia. Nie mówi się o zastosowaniu termistorów i warystorów, ale każda wiedza jest ograniczona, a tylko niewiedza jest nieograniczona.