Regulator napetosti

Regulator napetosti je naprava, ki omogoča vzdrževanje konstantne napetosti v potrošniškem vezju. Glede na pogoje uporabe in naloge se modeli razlikujejo. Obstaja več skupin: elektromehanski, elektronski, indukcijski, kompenzacijski transformatorji.

Napetostni regulatorji elektromehanskega tipa

Razmislite o tem, kako se tok tvori v avtomobilu. Pri tem elektromehanski regulator napetosti zazna nenavadno načelo delovanja, ki se razlikuje od zgoraj opisanega. Na krovu je trifazni generator, katerega napetost je odpravljena z Larionovim programom( glej pregled o diodnem mostu).Krog je sestavljen z vzbujalnim navitjem, ki ga napaja naprava. Motor vrti gred, že pri frekvenci 800 - 1000 vrtljajev na minuto, pri čemer je napetost prekoračena nad nominalno. Amplituda EMF je odvisna od:

1. Napajanje toka navitja vzbujanja.
2. Hitrost sidra.
3. Trenutna poraba vgrajenega omrežja.

Hitrost se stalno spreminja, menjalnik pa praviloma ni nastavljiv. Trenutna poraba se spremeni za velikost. Jasno je, da je v opisanih pogojih potrebno zagotoviti stabilnost parametrov. Kaj in kaj regulator napetosti, spreminjanje toka napajanja. Prekoračitev napetosti nad optimalno za samo 10 odstotkov povzroči 2–2,5-kratno zmanjšanje življenjske dobe baterije. Zaradi delovanja regulatorja odstopanje od nominalnega ne presega treh odstotkov in ostaja normalno.

Napetost mora biti nekoliko višja od napetosti akumulatorja. Navedeni parameter je odvisen od temperature okolice. Jasno je - spreminjanje gostote elektrolita. Poleg tega je treba napetost povečati za 0,2 - 0,5 V za stare baterije, kjer se aktivna plast plošč uniči zaradi sulfacije. Nivo elektrolitov se zmanjša: z zmanjšanjem naj bi se zmanjšala napetost napajanja za 0,2 - 0,3 V. Obstaja veliko zahtev, vsaka napaka povzroči neprijetne posledice.

Regulator napetosti vam omogoča, da ohranite parametre na pravi ravni, nastavite napetost skozi reostat. Nekateri vozniki celo prenašajo napravo v kabino, da prilagodijo napravo, ne da bi zapustili kabino. Vendar pa se pod optimalnimi pogoji za polnjenje baterije ustvarijo neugodni načini delovanja svetlobnih naprav, življenjska doba pa se zmanjša za 2 do 3 krat. Dosledno v verigi svetilk je priporočljivo vključiti upore, ki predstavljajo 10% nazivne osvetljenosti. Pravilnost v načinu delovanja je mogoče določiti s padcem napetosti( 1,2 V).

Pri delovanju z baterijo bodo žarometi malo zatemnili. Avtomobilski regulator napetosti je tandem:

1. Izvršilni mehanizem v obliki releja z omejevalnikom največjega in vzvratnega toka.
2. Sledilno vezje.

Princip delovanja avtomobilskega regulatorja napetosti je preprost. V začetnem stanju skozi napravo prehaja dodaten tok do vzbujevalnega navitja generatorja, pri čemer stik drži vzmet. Ko napetost preseže mejno vrednost, ki jo določi potenciometer( reostat), indukcijska tuljava potegne silo napetosti, releji pa se preklopijo. Tok v tokokrogu vzbujalnega navitja se napaja skozi upor, zaradi katerega se sistem vrne v način delovanja.

Rele se stalno vklopi in izklopi z ustreznimi parametri. Deluje kot ključ, zato je koristno zamenjati rele z elektronskimi ključi, da se poveča življenjska doba. Nenadna napetostna nihanja so zglajena nazaj v EMC vzbujanja. Zato se spremembe dogajajo gladko, kar je pravzaprav potrebno. Upoštevajte, da če se razlika močno poveča( zaradi odsotnosti upora v polju vzbujalnega navitja), se pojavijo iskre, ki jih povzroči zadnji EMF.

Obravnavani tip regulatorjev pripada elektromehanski. Kljub vsem trikom( povečanje frekvence delovanja, toplotna kompenzacija), takšne naprave ne morejo zagotoviti odličnih parametrov. Postopek prilagajanja je zapleten, poleg tega se parametri spremenijo vsaj za tri razloge( potrebno je preventivno vzdrževanje po 10-15 tisoč km vožnje):

• tresenje postopoma spreminja nastavitve potenciometra;Kontakt releja
• izgorejo zaradi iskrenja, kar poveča upornost s spremembo toka vzbujalnega navitja generatorja;
• raztegljiva vzmet stabilizatorja.

Omejevalniki največjega in vzvratnega toka

Pri polnjenju zelo praznega akumulatorja ali ob istočasnem vklopu vseh porabnikov avtomobila se lahko uniči navitje vzbujanja ali armatura. V običajnem primeru tok ne presega 18-20 A, kar pri napetosti 12 V ustreza moči nekaj več kot 200 vatov. Shema zaščite se izvaja na elektromehanskem vzorcu. Gre za vzmetni rele, ki v trenutku, ko tok preseže mejno vrednost, vrže stike in povleče jedro v magnetno polje induktivnosti.

V krogu vzbujalnega navitja je vklopljen upor, ki absorbira del potencialne razlike na njegovi upornosti. To povzroča zmanjšanje toka. Potem se tok naravno zmanjša, kontakti se ponovno zaprejo. Rele deluje podobno kot prejšnji, vendar je konfiguriran drugače in deluje manj pogosto.

Takšna zaščita se lahko pokvari, če nastane kratek stik ali pa se močno poveča hitrost. Elektronsko vezje omejevalnikov toka je razbremenjeno navedenih pomanjkljivosti.

rele povratnega toka blokira izpraznitev akumulatorja skozi navitje generatorja. Izklopi akumulator, ko je napetost generatorja prenizka( 11,8 - 13 V).Ves čas delovanja generatorja tok teče skozi vzporedni navitje. Ko napetost preseže prag, je akumulator priključen na polnjenje. Rele je pametno razporejen, vsebuje dva navitja:

1. Serijsko priključen vzdolž tokokroga med generatorjem in razdelilno ožičenjem na akumulator.
2. Paralelno navijanje se vklopi po razvejanju, vendar pred nalaganjem.

Posledica tega je, da se pri vklopu generatorja baterija loči od odprtega kontakta. S povečevanjem toka skozi oba navitja se poveča polje tuljave. Ko je prag dosežen, se rele zapre in baterija se začne polniti.Če napetost pade, se baterija izprazni. Poleg tega je v serijskem navijanju tok usmerjen na generator( potencial je tam nižji) in v vzporednem navitju teče v isto smer. Posledica tega je, da polovica napora ni zmožna držati jedra in prekine povezavo z generatorjem. Vgrajeno napajanje izvira iz baterij.

Ko pridobite zagon, se situacija znova ponovi. Na neki točki potencial generatorja presega napetost akumulatorja in omrežje se od tu začne napajati. Skozi obe navitij polni neposredni tok toka, stiki so zaprti, baterija se polni. In tako naprej. Poleg zgoraj navedenih pomanjkljivosti, ki so značilne za elektromehanski rele, na regulator vpliva variabilnost napetosti akumulatorja. Napetost se močno zmanjša pri zagonu zaganjalnika zaradi očitnih razlogov.

Pri vožnji po mestu opazite negativen učinek. Odpiranje releja zahteva tok 6 A, kar je tretjina vseh stroškov. Zaradi pogostega delovanja se akumulator izprazni zelo hitro. To skrajša življenjsko dobo baterije.

Elektronski regulatorji napetosti

Elektromehanski regulatorji napetosti za domačo uporabo se nekoliko razlikujejo od zgoraj opisanih, bistvo pa je isto: nadzorovano preklapljanje več relejev. V tem primeru se spremeni število obratov navitja transformatorja. Prednost elektromehanskih regulatorjev je hitrost obdelave in natančnost spremembe signala. To je edini razlog za odkrivanje naprav na trgu danes. Včasih se imenujejo vibracijski.

Sedaj obravnavamo elektronske modele. Navedemo kratke korake komponent:

1. rele povratnega toka. V najenostavnejšem primeru je to navadna dioda, ki se nahaja med plusi generatorja in baterije. Obratni tok v tem primeru po definiciji ni mogoč.Ko se ta napetost na diodi napetosti zmanjša za 0,5 V, če je naprava germanij, in 1 V, če - silicij. Izhodno moč lahko izračunamo tako, da to vrednost pomnožimo s porabljenim tokom 20 A( skupaj 10 - 20 W).Ločene diode je treba ohladiti in Larionov most. Seveda ni slabo uporabiti tipično rešitev za impulzne napajalnike: postavite Schottky diode. Toda tudi brez tega je treba opozoriti, da rele pade več - od 1,5 do 2 V( če so kontakti čisti).
2. Kot občutljivi element se uporabljata upor in cener dioda, ki nastavljata način tranzistorskega stikala. To je vzporedni stabilizator tipa, glavna pomanjkljivost pa je stalna izguba energije. Tok bo potekal skozi delilnik od začetka do konca generatorja, vrednost pa ne ustreza žarenju toka tranzistorja. Toda veriga ima neverjetno preprostost. Opozoriti je treba, da je padec napetosti prek tranzistorskega stikala precejšen in zahteva prisilno hlajenje, na primer radiatorja.

Očitno je, da omejevalnik maksimalnega toka lahko deluje v skladu s tokokrogom regulatorja napetosti. Podoben delilnik bo nastavil način delovanja tranzistorskega stikala, ki določa napajanje vzbujalnega navitja. Pogosto se uporabljajo preproste diode, skozi katere se prenaša obremenitveni tok. Delovna točka tranzistorja je izbrana tako, da ko tok preseže 18–20 A in padec napetosti na diodah naraste na 1,5–2 V( vzdolž karakteristike tokovne napetosti), ustrezni uporovni delilnik. Tranzistor krmili druga stikala, ki neposredno omejujejo tok navitja vzbujanja generatorja. Opisana shema ne ščiti pred kratkimi stiki, ampak pozitivno izpolnjuje povečanje števila vrtljajev motorja.

Pri vzporedni povezavi dveh ali več diod se tok skozi vsakega posebej zmanjša, zmanjša in pade napetost. Včasih je donosna. In ni vse tako slabo z diferencialno upornostjo diod. Včasih se lahko za omejitev največjega toka( namesto na upornost) istočasno uporabi znaten padec silicijevih diod. Za uporabo tega materiala je navedena višja dovoljena temperatura. Silicon lahko prenese toploto do 150 stopinj Celzija. Mimogrede, s povečanjem temperature zmanjšuje odpornost diod.

Za toplotno kompenzacijo stabilizatorja je dovoljeno uporabljati zaporedno vklop dveh zenerjevih diod. V tem primeru so temperaturni koeficienti nasprotni v znakovni in enaki. Poleg tega opažamo, da se pogosto klikni releji uporabljajo v avtomobilskem omrežju ne naključno. To je potrebno tako, da oko ne opazi utripanja zaradi preklapljanja. Zato frekvenca ni nižja od 25 Hz. Glede na glajenje zaradi prisotnosti indukcije navijanja postane učinek metulja zanemarljiv.

Upamo, da so pridobljene informacije o napetostnih regulatorjih koristne in zanimive. Menimo tudi, da je seznam sredstev, ki smo jih prejeli, daleč od popolnega. Ni povedal o uporabi termistorjev in varistorjev, vendar je vsako znanje omejeno in samo nevednost je neomejena.