Транзисторные регуляторы напряжения

Контактно-транзисторный реле-регулятор (например, РР362-Б)
предназначен для работы с синхронными генераторами переменного
тока электромагнитного возбуждения контактного и бесконтактного
типа. Реле-регулятор собран в общем корпусе, в одном отсеке которого
помещены регулятор напряжения РН (рис. 178,6) и реле защиты РЗ,
а в другом — транзистор и два диода. На обратной стороне панели
расположены резисторы Re, Ri, R_y, Для лучшего охлаждения тран-
зистор Т закреплен на латунной теплоотводящей пластине, а в крыш-
ке корпуса реле-регулятора над отсеком полупроводников предусмот-
рено вентиляционное отверстие. На панели реле-регулятора три клем-
мы: В — для присоединения выпрямителя, нагрузки и аккумуляторной
батареи; Ш — для обмотки возбуждения ОВ генератора; М — для со-
единения с массой. Регулятор напряжения РН и реле защиты РЗ, пред-
назначенное для защиты транзистора Т от пробоя при случайном здмы-
кании электрической цепи обмотки возбуждения генератора на массу
размещены на изолированной от массы панели. Контакты реле РН и
РЗ — серебряные, нормально открытые. Подвеска якорька РН пред-
ставляет собой термобиметаллическую пластину, разгруженную от то-
ка медным проводником.

Обмотка регулятора напряжения РН включена по схеме ускоряю-
щего сопротивления. В цепь обмотки РН введено сопротивление темпе-
ратурной компенсации R_r. Обмотка Р3₀ реле защиты РЗ включена пос-
ледовательно в цепь обмотки возбуждения генератора. Нормальная
работа реле-регулятора обеспечивается вспомогательными обмотками:
встречной РЗ в и удерживающей РЗ_У.

Реле-регулятор РР362-Б изменяет ток в цепи возбуждения генера-
тора, регулируя тем самым его напряжение. Работает реле-регулятор
РР362-Б следующим образом.

В момент нажатия на кнопку выключателя массы ВМ, когда дви-
гатель еще не работает, а контакты реле РН и РЗ разомкнуты, образу-
ется цепь базы транзистора: положительный зажим батареи — ампер-
метр Л— зажим В реле-регулятора — запирающий диодД/ — электроды
базы Б и эмиттера Э — резистор Re в цепи базы транзистора — масса —
выключатель массы ВМ— отрицательный зажим батареи. Ток в цепи
базы транзистора ограничивается в основном резистором У?б- В резуль-
тате прохождения тока базы через переход (запирающий слой) между
базой Б и эмиттером Э транзистора происходит резкое снижение сопро-
тивления перехода эмиттер — коллектор (Э—К) транзистора (транзи-
стор открывается).

В результате образуется цепь тока возбуждения генера-
тора: положительный зажим батареи — амперметр А — зажим В регу-
лятора — диод Д1 — эмиттер Э — коллектор К транзистора — последова-
тельная обмотка Р3₀ реле защиты — зажим Ш регулятора — обмотка
возбуждения О В генератора — масса — выключатель массы ВМ — отри-
цательный зажим батареи 3.

Сопротивления запирающего диода Д1 перехода коллектор —
эмиттер транзистора и последовательной обмотки Р3₀ реле защиты не-
значительны и практически не оказывают влияния на ток возбуждения
генератора, который ограничивается омическим сопротивлением всей це-
пи и не превышает 3,2—3,6 А. Когда в цепи есть ток возбуждения, цепь
тока базы остается включенной, благодаря чему транзистор открыт. Ток
возбуждения вызывает сильное намагничивание ротора генератора, в ре-
зультате чего его напряжение повышается до рабочего даже в том слу-
чае, если частота вращения двигателя мала. Генератор при этом разви-
вает до 30—50% номинальной мощности, поэтому аккумуляторная бата-
рея не разряжается. Это качество является весьма существенным пре-
имуществом генераторов переменного тока, особенно для автомобильных
двигателей, работающих значительное время с неполными нагрузками
и в режиме холостого хода при малых частотах вращения.

В период работы генератора обмотка возбуждения питается током
от кремниевых диодов КД выпрямителя ВП. Ток при этом также прохо-
дит по обмотке РН₀ регулятора напряжения и по встречной обмотке РЗ_В
реле защиты.

Путь тока в цепи обмотки РН₀: положительный зажим вы-
прямителя ВП — запирающий диод Д1 — резистор R_y — резистор R _т—
обмотка РН о — масса — отрицательный зажим М выпрямителя ВП.
Когда напряжение генератора ниже номинального, контакты РН оста-
ются разомкнутыми.

Как только напряжение генератора станет равным 13,5—15 В, яко-
рек притянется к сердечнику, и контакты РН замкнутся, соединив эмит-
тер и базу транзистора с положительными зажимами выпрямителя ВП
и аккумуляторной батареи, что вызывает быстрое запирание транзисто-
ра. Далее в цепь обмотки возбуждения генератора включаются резисто-
ры Я_д и Ry, в результате чего напряжение генератора понижается до
номинального.

Цепь тока возбуждения генератора при закрытом
транзисторе: положительный зажим выпрямителя ВП — зажим В
реле-регулятора — запирающий диод Д1 — резисторы R_y и R_a —после-
довательная обмотка Р3₀ реле защиты — зажим Ш реле-регулятора —
обмотка возбуждения ОВ генератора — масса — отрицательный зажим М
выпрямителя ВП. В дальнейшем снижение напряжения генератора вы-
зовет размыкание контактов РН и отпирание транзистора; следователь-
но, процесс будет повторен.

Повышение частоты вибрации контактов реле РН, включенного по
схеме ускоряющего сопротивления, происходит так. При замкнутых кон-
тактах РН увеличивается ток в резисторе R_y, поскольку через него про-
ходят ток возбуждения генератора и ток обмотки РН. Это вызывает
падение напряжения на зажимах резистора R_y, резкое уменьшение тока
в обмотке РН₀ и магнитного потока его сердечника, в результате чего
пружина якорька быстро размыкает контакты. После размыкания кон-
тактов РН транзистор открывается, что увеличивает ток в цепи возбуж-
дения генератора, из которой в этом случае выведены резисторы Р_я.

С повышением частоты вращения ротора напряжение генератора
после замыкания контактов регулятора напряжения и ток в его обмотке
уменьшаются медленно, поэтому сердечник РН размагничивается плав-
но, а значит, большее время удерживает якорек притянутым, а контакты
замкнутыми. Следовательно, при возрастании частоты вращения ротора
генератора увеличивается время замкнутого состояния контактов РН за
один период их работы, и в цепь обмотки возбуждения на более длитель-
ное время включаются резисторы и R_y. Поскольку ток возбуждения
и магнитный поток генератора при этом уменьшаются, то в результате
напряжение на зажимах генератора сохраняется в требуемых пределах.

Отметим, что на всех режимах работы генератора ток возбуждения
не проходит через контакты РН, как это имеет место при работе реле-ре-
гуляторов постоянного тока. Эта особенность генераторной установки
переменного тока позволяет резко уменьшить окисление и разрушение
контактов РН и значительно повысить надежность работы всей установ-
ки в сравнении с установкой постоянного тока.

При размыкании контактов РН в обмотке возбуждения индуктиру-
ется э. д. с. самоиндукции, вызывающая возникновение тока самоиндук-
ции, совпадающего по направлению с основным током. Для защиты
транзистора от пробоев в схему реле-регулятора включен диод Д_т, об-
разующий с обмоткой РЗ о реле защиты контур гашения тока самоин-
дукции. Цепь тока самоиндукции: обмотка О В возбуждения ге-
нератора — обмотка РЗ о реле защиты — диод Д_г — масса — обмотка воз-
буждения ОВ.

Защита транзистора от большого тока при случайном замыкании
цепи обмотки возбуждения на массу выполняется реле защиты РЗ сле-
дующим образом. При замыкании зажима Ш генератора или реле-ре-
гулятора на массу увеличиваются ток в обмотке Р3₀ реле защиты и маг-
нитный поток его сердечника. Одновременно будет замкнута накоротко
встречная обмотка РЗ_В реле защиты. Вследствие этого магнитный поток
сердечника резко возрастает, контакты реле защиты замкнутся, соеди-
нив эмиттер Э и базу Б транзистора с положительными зажимами вы-
прямителя ВП и батареи через разделительный диод Д_р, ярмо, якорек и
контакты реле защиты, соединительные проводники и зажим В реле-ре-
гулятора. Это вызовет резкое повышение сопротивления между эмитте-
ром Э и коллектором К транзистора, в результате чего произойдет его
запирание. Транзистор остается закрытым, пока не устранено замыка-
ние и не включена батарея.

Переключатель (винт) сезонной регулировки напряжения ППР ре-
ле-регулятора РР362-Б позволяет изменять регулируемое напряжение
в пределах 0,8—1,2 В, в зависимости от сезона работы, а также в случае
перезарядки аккумуляторной батареи или ее систематического недоза-
ряда. Переключатель ППР состоит из дополнительной обмотки, разме-
щенной поверх обмотки РН₀ регулятора напряжения, и контактного ус-
ройства. Корректировка напряжения достигается подключением допол-
нительной обмотки ППР к обмотке РН₀ регулятора напряжения или ее
отъединением от обмотки РН₀. Регулировку ведут винтом, не снимая
крышку реле-регулятора. Ввертывая винт («зима»), соединяют обмотку
РН₀ с корпусом, минуя дополнительную обмотку. При вывертывании

15 А. М. Гуревич, Е. М. Сорокин 225

пинта («лето») обмотка РЯ₍₎ соеди-
няется с корпусом регулятора через
дополнительную обмотку. В положе-
ние «лето» винт ППР устанавливают
при температуре окружающего воз-
духа +5° С и выше. При температуре
окружающего воздуха ниже 0°С винт
ППР должен занимать положение
«зима».

Бесконтактные транзисторные ре-
гуляторы напряжения отличаются от
контактных наличием кремниевых
транзисторов вместо германиевых,
более простой схемой и лучшей на-
дежностью. Кремниевые транзисторы
обладают высокой температурной
стойкостью, обеспечивающей работу в
широком диапазоне положительных
температур. Допустимое перенапряже-
ние кремниевых транзисторов в ава-
рийных режимах больше, чем герма-
ниевых. Они не требуют эксплуата-
ционной подрегулировки в зависимо-
сти от времени года. Такие регуляторы
применяются на генераторных уста-
новках переменного тока автомобилей
ЗИЛ-130, ГАЗ-24, КамАЗ.

Генераторная установка автомо-
билей КамАЗ состоит из генератора
переменного тока Г272 (см. § 2) и
бесконтактного транзисторного ре-
гулятора напряжения РР-356 (рис. 179). Генератор Г272 отличается
от подобных генераторов переменного тока изоляцией обмотки возбуж-
дения OS, что определяется подключением ее выводов и особенностя-
ми схемы регулятора напряжения. Один вывод обмотки О.В через вы-
ключатель В присоединен к положительному выводу генератора,
другой— к клемме Ш регулятора напряжения. Регулятор напряжения
имеет кремниевые транзисторы 77 и Т2, из которых основной Т1 вклю-
чен между обмоткой возбуждения О.В генератора и массой (к ней при-
соединен эмиттер). Работает регулятор напряжения следующим обра-
зом. Когда выключатели В и ВМ замкнуты, дроссель ДР, резистор
R6 и два параллельно соединенных резистора R9 и R10, образующие
цепь делителя напряжения, находятся под напряжением батареи или
генератора в зависимости от того, какое из напряжений этих источни-
ков тока больше. Дроссель ДР служит для сглаживания пульсации вы-
прямленного тока генератора. Последовательно соединенные стабилит-
роны Д4 и Д5 п резистор R8 образуют цепь, включенную параллельно
резисторам R9 и RI0.

Когда напряжение генератора ниже номинального, напряжение на
стабилитронах Д4 и Д5 меньше напряжения стабилизации, и тока че-
рез них и резистор R8 практически нет; эмиттер и база транзистора
Т2, между которыми включен резистор R8, имеют равные потенциалы.
Поскольку ток в цепи база — эмиттер транзистора Т2 отсутствует, тран-
зистор закрыт. При этом по цепи резисторов R2, R3, R4 и R5, диодов
Д2 и ДЗ и резистора R7 проходит ток.

Рис. 179. Схема генератора Г272 переменного тока с бесконтакт- ным транзисторным регулятором напряжения РР-356:

ОВ — обмотка возбуждения генерато- ра; ВМ— выключатель массы: В— вы- ключатель; Rl-uRlQ — резисторы; Ш - клемма регулятора напряжения; 77 иТ2 —кремниевые транзисторы; Д4. Д5— стабилитроны: ДР- дроссель:Д1, Д2. ДЗ— диоды: ВВГ— выпрями- тельный блок генератора.

Падение напряжения на резисторе R7 создает разность потенциа-
лов между базой и эмиттером транзистора 77, в результате чего он от-
крыт. По мере повышения частоты вращения генератора его напряже-
ние возрастает, пока не достигает регулируемого значения (28,4±
±0,8 В). После этого стабилитроны Д4 и Д5 пробиваются, через резис-
тор R8 идет ток, и возникающее на нем падение напряжения открывает
транзистор Т2. Транзистор Т2 включен параллельно резистору R7, поэ-
тому ток проходит через открытый транзистор Т2, минуя резистор R7.
Отсутствие тока в резисторе R7 ведет к закрытию транзистора 77 и
размыканию цепи обмотки возбуждения ОВ генератора, вследствие че-
го его напряжение, а также напряжение на стабилитронах Д4 и Д5 па-
дает. Когда напряжение на стабилитронах Д4 и Д5 станет ниже их на-
пряжения стабилизации, ток в резисторе R8 прекращается, транзистор
Т2 закрывается, а транзистор 77 открывается, и напряжение генератора
возрастает. Процесс повторяется с определенной частотой, обеспечива-
ющей поддержание напряжения в заданных пределах.

Диоды Д2 и ДЗ, включенные последовательно резистору R7, пред-
назначены для того, чтобы ток в резисторе R7 не противодействовал
полному закрытию транзистора 77. Включение диодов Д2 и ДЗ ведет
к росту сопротивления цепи, поэтому ток через резистор R7, когда от-
крыт транзистор Т2, мал и не оказывает влияния на транзистор 77.
При переключении транзистора 77 в закрытое состояние может возник-
нуть повышенное напряжение, вызванное э. д. с. самоиндукции в об-
мотке ОВ. Поэтому возникающий ток замыкается через диод Д1, под-
ключенный параллельно обмотке ОВ, благодаря чему транзистор 77
предохраняется от перенапряжения.

Стабилитроны Д4 и Д5 имеют отрицательный температурный коэф-
фициент напряжения: при нагревании их напряжение стабилизации
несколько снижается. Это обеспечивает температурную компенсацию
регулируемого напряжения заряда аккумуляторной батареи в ус-
ловиях изменяющихся температур, в связи с чем отпадает необходи-
мость в специальных регулирующих устройствах.

Техническое обслуживание регулятора напряжения заключается в
периодической его очистке и проверке контактных присоединений про-
ходов. Проверка регулируемого напряжения делается только в случае
обнаружения неисправности, например при систематическом перезаря-
де или недозаряде аккумуляторной батареи.

Дата добавления: 2014-10-31