GA\ ! 4=

Рис.3. Схема регулятора напряжения ЕЕ 14V3 фирмы Bosch: 1 - генератор, 2 - регулятор напряжения. SA -включатель зажигания, HL - лампа контроля работоспособного состояния генераторной установки

Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было показано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжениях, ниже величина: напряжения стабилизации. При достижении напряжением этой величины, стабилитрон пробивается и по нему начинает протекать ток. Таким образом, стабилитрон в регуляторе является эталоном напряжения с которым сравнивается напряжение генератора. Кроме того известно, что транзисторы пропускают ток между коллектором и эмиттером, т. е. открыты, если в цепи база - эмиттер ток протекает, и не пропускают этого тока, т. е. закрыты, если базовый ток прерывается. Напряжение к стабилитрону VD2 подводится от вывода генератора D+ через делитель напряжения на резисторах Rl-R3 и диод VDI, осуществляющий температурную компенсацию. Пока напряжение генератора невелико и напряжение на стабилитроне ниже его напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, через него, а, следовательно, и в базовой цепи транзистора VTI ток не протекает, транзистор VTI также закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от втвода D+ поступает в базовую цепь транзистора VT2, который открывается, через его переход эмиттер - коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который также открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания через переход эмиттер - коллектор VT3.

Соединение транзисторов VT2 и VT3, при котором их коллекторные втвод: объединен:, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, назтвается схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один составной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно такой транзистор и втполняется на одном кристалле кремния. Если напряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частота: вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD2, при достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации, стабилитрон VD2 пробивается , ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VTI, который откртвается и своим переходом эмиттер - коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на массу . Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VT2, транзистор VTI, открывается составной транзистор VT2,VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и процесс повторяется. Таким образом регулирование напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через изменение относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис.4. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла -увеличивается. В схеме регулятора (см. рис.3.) имеются элемент:, характернте для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD3 при закрытии составного транзистора VT2,VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD3 носит название гасящего. Сопротивление R7 является сопротивлением жесткой обратной связи. При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R3 делителя напряжения, при этом напряжение на стабилитроне VT2 резко уменьшается, это ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения, что благотворно сказывается на качестве напряжения генераторной установки. Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо, ускоряют переключе-

при n-i

ние транзисторов. В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени,

разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая его нагрев и потери энергии в нем.

Рис.4. Изменение силы тока в обмотке возбу5вдения JB по времени t при работе регулятора напряжения: tвкл, tвыкл -Л А Л соответственно время включения и выключения обмотки воз-

Х \ л\ Jl\ .IPi? бу5вдения регулятора напряжения: Пь Пг - частоты вращения

/ \/ \/ \ ротора генератора, причем Пг, больше щ: Jbi и Jb2,- средние

V У \ значения силы тока в обмотке возбуждения

Из рис.3 хорошо видна роль лампы HL контроля работоспособного состояния генераторной установки. При неработающем двигателе автомобиля замхкание контактов выключателя зажигания SA позволяет току от аккумуляторной батарей GA через эту лампу поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит, сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва. После запуска двигателя, на выводах генератора D+ и В+ появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генератор при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генератора или обрьше приводного ремня.

Введение резистора R в генераторную установку способствует расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора в случае обрыва цепи обмотки возбуждения при работающем двигателе автомобиля лампа HL загорается.

В настоящее время все больше фирм переходит на выпуск генераторнгх установок без дополнительного выпрямителя обмотки возбужждения. В этом случае в регулятор заводится вывод фазы генератора. При неработающем двигателе автомобиля, напряжение на выводе фазы генератора отсутствует и регулятор напряжения в этом случае переходит в режим, препятствующий разряду аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения. Например, при включении выключателя зажигания схема регулятора переводит его выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера. После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы. Схема регулятора осуществляет в этом случае и управление лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки.

Рис.5. Температурная зависимость напряжения, поддерживаемого регулятором EE14V3 фирмы Bosch при частоте вращения 6000 мин и силе тока нагрузки 5 А

Аккумуляторная батарея для своей надежной работы требует, чтобы с понижением температуры электролита, напряжение, подводимое к батарее от генераторной установки, несколько повышалось, а с повышением температуры - уменьшалось. Для автоматизации процесса изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включенный в схему регулятора напряжения. В простейшем случае термокомпенсация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от температуры поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданнгх пределах. На рис.5 показана температурная зависимость напряжения, поддерживаемая регулятором EE14V3 фирмы Bosch в одном из рабочих режимов. На графике указано также поле допуска на величину этого напряжения. Падающий характер зависимости обеспечивает хороший заряд аккумуляторной батареи при отрицательной температуре и предотвращение усиленного выкипания ее электролита при высокой температуре. По этой же причине на автомобилях, предназначенных специально для эксплуатации в тропиках, устанавливают регуляторы напряжения с заведомо более низким напряжением настройки, чем для умеренного и холодного климатов.

1.3. Схемы генераторных установок.

Соединение генератора с регулятором напряжения и элементами контроля работоспособности генераторной установки выполняются, в основном, по схемам, приведенным на рис.6. Обозначения выводов на схемах 6а,б

5 Ц

соответствует принятому фирмой Bosch, а 6в - Nippon Dense. Однако другие фирмы могут применять отличные от этих обозначения.

Схема 6а применяется наиболее широко особенно на автомобилях европейского производства Volvo, Audi, Mercedes и др. В зависимости от типа генератора, его мощности, фирмы изготовителя и особенно от времени начала его выпуска, силовой выпрямитель может не содержать дополнительного плеча выпрямителя, соединенного с нулевой точкой обмотки статора, т. е. иметь не 8, а 6 диодов, собираться на силовых стабилитронах как показано на рис.6 б,в

В генераторах повышенной мощности применяют параллельное включение диодов выпрямителя или параллельное включение выпрямительных блоков. Это объясняется тем, что ток через диод равен трети тока, отдаваемого генератором, поэтому, например, если применяются диоды, на максимально допустимый ток 25 А, то генератор может иметь максимальный ток только 75 А. При больших токах диоды приходится включать параллельно. Конденсатор 11 вводится в схему для подавления радиопомех, источником которых служсит генераторная установка. Резистор 8 , включеннгй параллельно лампе контроля заряда, обеспечивает под-возбуждение генератора даже в случае перегорания этой лампы. Резистор 6, расширяющий, как было показано выше, диагностические способности лампы 9 контроля работоспособного состояния генераторной установки, применяется далеко не всеми фирмами. Фирма Toyota, например, применяет включение лампы контроля работоспособного состояния генераторной установки через разделительнгй диод. Ею же применяется на некоторых марках автомобилей включение этой лампы через контакты реле. В этом случае обмотка реле установлена на место контрольной лампы 9 по схеме 6а, а сама лампа включается через нормально разомкнутые контакты этого реле на массу . Иногда вгвод D+ используется там, где для управления включением или отключением потребителя постоянного тока требуется напряжение, появляющееся только после пуска двигателя автомобиля. Однако величина тока, которую может отдать дополнительный выпрямитель обмотки возбуждения, подсоединенный к этому выводу, весьма ограничена и не превышает обычно 6 А из которых до 5 А забирает сама обмотка возбуждения. На выводе W нахфяжение тоже появляется только после пуска двигателя, но это нахфяжение пульсирующее, частота пульсации которого, как было показано выше, связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя. Этот вывод используется для питания устройств, реагирующих на частоту вращения, например, тахометра.

Рис.6. Принципиальные схемы генераторных установок: 1 -генератор; 2 - обмотка статора генератора; 3 -обмотка возбуждения генератора; 4 - силовой выпрямитель: 5 - регулятор напряжения; 6, 8 -резисторы в системе контроля работоспособности генераторной установки; 7 - дополнительный выпрямитель обмотки возбуждения; 9 - лампа контроля работоспособного состояния генераторной установки; 10-выключатель зажигания; II -конденсатор; 12 - аккумуляторная батарея

Недостатком схемы по рис.6.а является то, что регулятор поддерживает напряжение на выводе D+ генератора, а потребители, в том числе, аккумуляторная батарея, включены на вывод В+ . Кроме того, хпзи таком включении регулятор не воспринимает падения напряжения в соединительных проводах между генератором и аккумуляторной батареей и не вносит корректировок в напряжение генератора, чтобы компенсировать это падение.

Эти недостатки устранены в схеме рис.6,б, где на входную цепь регулятора напряжение подается от того места, где его следует стабилизировать - либо это вывод аккумуляторной батареи, либо вывод В+ генератора, а иногда, как показано на рис.6,б, сразу от двух этих точек, чем предотвращается возможность возникновения аварийного режима при обрыве этого соединения.

Соединение регулятора напряжения с аккумуляторной батареей обычно осуществляется, минуя выключатель зажигания. В этом случае сила тока в этом соединении не превышает нескольких миллиампер, что не опасно с точки зрения разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля.

Генераторные установки без дополнительного выпрямителя, применение которых расширяется, особенно японскими и американскими фирмами выполняются по схеме рис.бв. В этом случае схема генератора упрощается, но усложняется схема регулятора напряжения, т. к. на него переносятся функ-