Архив WinRAR_1 / 3 - Электорооборудование / 60 - регулировка напряжения в бортовой сети

1.19. Назначение и классификация автоматических регуляторов напряжения. Способы регулирования напряжения

Генератор на автомобиле работает при изменении в широких пределах частоты вращения ротора, тока нагрузки и температуры окружающей среды. Изменения частоты вращения ДВС составляют до 1:10. Нагрузка сильно колеблется в зависимости от числа включенных потребителей и от степени заряженности аккумуляторной батареи, которая изменяется в больших проделах. Изменение частоты вращения и нагрузки генератора приводит к значительным изменениям напряжения генератора. Для нормальной работы приемников электрической энергии необходимо, чтобы напряжение сети было постоянным. Отклонение от расчетного напряжения не должно превышать ±3%. Установлено, что при превышении расчетного напряжения генератора на 10% срок службы аккумуляторных батарей и ламп освещения сокращается в 2...2.5 раза.

Постоянство напряжения генератора на автомобиле обеспечивают с помощью автоматических регуляторов напряжения.

По своей конструкции регуляторы напряжения делятся на электромеханические (вибрационные), электронные (бесконтактные) и комбинированные (контактно-транзисторные).

Для генераторов малой мощности в настоящее время еще применяются и вибрационные регуляторы.

При больших мощностях генераторов находят применение электронные схемы, более надежные и рассчитанные на большие токи.

ЭДС генератора уравновешивается напряжением на зажимах якоря и падением напряжения в его обмотке:

E = U + Iя Rя ; U = E - Iя Rя = CФ n - Iя Rя

Из уравнения следует, что при разных частотах вращения и на­грузках постоянства напряжения можно достичь только изменением магнитного потока Ф, который, в свою очередь, зависит от тока возбуждения.

Любой регулятор напряжения совместно с генератором пpeдcтaвляет собой замкнутую систему автоматического регулирования. Как правило, такие регуляторы работают по принципу компенсационного регулирования, основанному на использовании отклонения регулируемой величины от заданного значения.

Схема регулирования (рис. 1.14) состоит из измерительного элемента 1 (пружины или стабилитрона), регулирующего органа 2 (контакты регулятора, транзисторы, обмотка реле), объекта регулирования 3 (напряжение генератора), обратной связи 4 (делителя напряжения, обмотки реле).

Рис. 1.14. Схема регулирования напряжения генератора

Нагрузкой регулирующего органа служит обмотка возбуждения генератора. Напряжение с якоря генератора подается на измерительный элемент, чем обеспечивается обратная связь в системе регулирования. Измерительный элемент предназначен для получения сигнала рассогласования. В нем регулируемое напряжение сравнивается с заданным стабилизированным напряжением. Сигнал рассогласования от измерительного элемента воздействует на управляющий элемент, а через него - на объект регулирования - генератор.

Общий принцип регулирования можно проследить по представленной схеме: значение регулируемого параметра х (в данном случае напряжение генератора) устанавливают с помощью эталонного сигнала х_а (напряжение "пробоя" стабилитрона, натяжения пружины электромагнитного реле). Однако выходное значение x_s отклоняется от заданного вследствие воздействия возмущающих факторов х_Z1 - частоты вращения, x_Z2 - нагрузки и т.д. Поэтому мгновенное значение величины x_s и значение пропорционального контрольного сигнала x_e непрерывно сравнивают c эталонной величиной x_a (пружина, стабилитрон). При отклонениях элемент сравнения выдает органу регулирования команду в виде сигнала x_г (усилитель, исполнительные и корректирующие opганы), который, изменяя сигнал на входе регулируемого участка, изменяет параметр (ток возбуждения) и, соответственно , регулируемый параметр х_s.

Поддержание постоянства напряжения при увеличении частоты вращения ротора генератора возможно только при уменьшении магнитного потока. Уменьшения тока возбуждения можно добиться закорачиванием обмотки возбуждения, прерыванием цепи возбуждения или включением последовательно с обмоткой возбуждения добавочного резистора. Снижение напряжения приводит к необходимости увеличения тока возбуждения.

Этот процесс повторяется периодически, благодаря чему напряжение генератора колеблется в пределах регулируемого.

Изменение тока возбуждения, необходимое для поддержания постоянного напряжения на якоре генератора, достигается изменением соотношения интервалов времени замкнутого и разомкнутого состояний контактов вибрационных реле-регуляторов и открытого и закрытого состояний транзистора в электронных регуляторах напряжения . При увеличении частоты вращения якоря (ротора) генератора, ток возбуждения необходимо уменьшить. Это обеспечивается тем, что по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, длительность замкнутого состояния контактов уменьшается , из-за чего среднее значение тока возбуждения снижается.

Из рис.1.15 следует , что сопротивление в цепи возбуждения изменяется скачкообразно от R_в до R_в + R_д (R_в - сопротивление обмотки возбуждения ; R_д - добавочное сопротивление). Регуляторы плавного режима имеют низкие показатели чувствительности и КПД , т.к. скорость изменения регулирующего тока в этом случае ограничена инерционностью изменения магнитного потока и напряжением в сети генератора. Импульсные регуляторы позволяют получить высокий КПД регулятора в целом, надежность его работы и малый нагрев транзисторов.

При выключенном резисторе, сопротивление цепи возбуждения равно сопротивлению обмотки возбуждения, а при включенном резисторе сопротивление цепи возбуждения - сумме сопротивлений добавочного резистора и обмотки возбуждения.

Большая частота включения и выключения резистора приводит к тому, что фактическое coпpoтивлениe эквивалентно некоторому значению, которое равно среднеарифметическому значению пульсирующего сопротивления.

Рис. 1.15. Процесс регулирования напряжения при разных значениях частоты вращения генератора