Регуляторы напряжения: классификация, структурная схема, основные параметры.
Регулятор напряжения – это устройство, которое позволяет изменять величину электрического напряжения на выходе посредством воздействия на органы управления.
Регулятор напряжения может быть стабилизированным и нестабилизированным. В состав стабилизированного регулятора напряжения кроме самого регулятора напряжения входит стабилизатор напряжения. Регуляторы могут использоваться отдельно или в составе электронных устройств. Регуляторы напряжения классифицируются по своей конструкции и делятся на:
- Реле-регуляторы (вибрационные регуляторы).
- Транзисторные регуляторы.
- Контактно-транзисторные регуляторы.
Пример структурной схемы регулятора напряжения изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Структурная схема регулятора напряжения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - измерительный элемент; 2 – усилительно-исполнительный элемент.
К основным параметрам регуляторов напряжения относятся:
- Электрический ток пуска.
- Номинальное питающее напряжение.
- Постоянный электрический, который потребляется нагрузкой.
- Выходное напряжение переменного электрического тока.
- Выходное напряжение постоянного электрического тока.
- Максимальная мощность нагрузки.
- Коэффициент полезного действия.
Принцип работы регулятора напряжения в генераторах автомобиля. Электронный регулятор напряжения
Регулятором напряжения поддерживается напряжение в сети в установленных пределах при любом режиме работы - изменении частоты вращения ротора генератора, температуры окружающей среды или электрической нагрузки. Регулятор напряжения также может выполнять некоторые дополнительные функции такие, как автоматическое включение в силовую цепь генераторной установки или обмотки возбуждения, а также защищать элементы сети от перегрузок и аварийных режимов.
В регуляторах есть элемент, в котором напряжение объекта, обслуживаемого регулятором напряжения, сравнивается с эталонной величиной. В реальных регуляторах эталонной величиной может быть не обязательно электрическое напряжение, а любая физическая величина, которая стабильно сохраняет свое значение, например, сила напряжения. В транзисторных регуляторах эталонной величиной может быть напряжение стабилизации стабилитрона, к нему напряжение подводится через делитель напряжения. Управление током осуществляется электромагнитным или электронным реле.
Стабилитрон – это электронный прибор, имеющий на вольтамперной характеристике участок с высокой крутизной (то есть напряжение на элементе практически не изменяется при значительном изменении электрического тока) и предназначенный для работы на данном участке.
Нагрузка генератора и частота вращения ротора изменяются в соответствии с режимом работы автомобиля, регулятором напряжения компенсируется влияние данного изменения на напряжение генератора воздействием на ток в обмотке возбуждения. При использовании вибрационного и контактно-транзисторного регулятора напряжения резистор последовательно выключает из цепи и включает в цепь обмотки возбуждения. Транзисторный бесконтактный регулятор периодически отключает и подключает обмотку возбуждения от питающей цепи. В данных случаях изменение тока возбуждения достигается благодаря перераспределению времени нахождения переключающей составляющей регулятора во включенном и выключенном состоянии.
Когда необходимо увеличить силу тока возбуждения, то в контактно-транзисторном и вибрационном регуляторах напряжения время включения резистора снижается по сравнению с временем его отключения. В транзисторном регуляторе, чтобы увеличить ток возбуждения, время включения обмотки возбуждения в питающую цепь увеличивается в сравнении с временем ее отключения.
На рисунке ниже представлено влияние работы регулятора напряжения на силу тока в обмотке возбуждения для двух частот вращения, причем вторая частота вращения больше, чем первая. При большой частоте вращения относительное время включения обмотки возбуждения в питающую цепь транзисторным регулятором напряжения снижается, при этом среднее значение силы тока возбуждения становится меньше по отношению к времени, за которое достигается стабилизация напряжения.
Рисунок 2. Влияние работы регулятора напряжения на силу тока в обмотке возбуждения для двух частот вращения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: tвыкл и tвкл - время нахождения реле в выключенном и во включенном состоянии.
С увеличением нагрузки напряжение становится меньше, из-за чего относительно время включения обмотки возрастает, среднее значение силы тока растет таким образом, что напряжение генератора остается почти неизменным. На рисунке ниже представлены типовые характеристики регулировки генератора, которые показывают изменение силы тока в обмотке при неменяющемся напряжении и изменении частоты вращения или силы тока нагрузки.
Рисунок 3. Типовые характеристики регулировки генератора. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В современных электронных регуляторах две основных составляющих - реле обратного тока и чувствительный элемент. В качестве простейшего реле обратного тока может использоваться обыкновенный диод, который ставится между полюсами аккумулятора и генератора. В данном случае обратный ток невозможен. Как чувствительный элемент может использоваться делитель из резистора, который задает режим транзисторного ключа.
