Принцип регулирования состоит в следующем. ЭДС генератора

E = C_xnФ, 2.4.

где С_х - конструктивная постоянная генератора; Ф – магнитный поток в воздушном зазоре генератора; n – частота вращения ротора.

Из выражения видно, при различных частотах и нагрузках генератора постоянство напряжения можно получить только изменением магнитного потока, который, в свою очередь, зависит от величины тока в обмотке возбуждения.

Изменение тока возбуждения может осуществляться или изменением величины добавочного резистора, включенного последовательно с обмоткой возбуждения генератора, закорачиванием обмотки возбуждения или изменением времени включения добавочного резистора. Последние два способа получили широкое распространение в современных регуляторах напряжения.

На рис.2.3. приведена зависимость напряжения генератора от частоты вращения ротора. С увеличением частоты вращения ротора увеличивается напряжение генератора и ток возбуждения. При достижении необходимой величины напряжения в цепь обмотки возбуждения включается добавочный резистор R_д, который при дальнейшем увеличении частоты вращения ротора будет способствовать снижению тока возбуждения и сохранению постоянства

напряжения. Для этого с увеличением частоты вращения величину R_д необходимо увеличивать.

Максимальная величина резистора R_д должна обеспечивать минимальное значение тока возбуждения I_{в mibn}, соответствующего максимальной часттоте вращения n_max при работе генератора без нагрузки

, (2.5)

где R_в – сопротивление обмотки возбуждения генератора.

Рис. 2.3 Зависимость напряжения генератора от частоты вращения ротора при работе с регулятором напряжения

2.3.1 Регуляторы напряжения

В последнее время все большее распространение получают интегральные регуляторы напряжения благодаря значительно меньшим габаритам и массе, чем у их предшественников. Эти регуляторы имеют повышенные допустимые рабочие температуры, что позволяет встраивать их в генератор и, следовательно, упростить схему электропроводки автомобиля и повысить надежность генераторной установки за счет выполнения соединений между генератором и регулятором напряжения внутри генератора. Важно также то, что переход на интегральные регуляторы дает значительную экономию металлов, в том числе и дефицитных цветных.

Рассмотрим работу интегрального регулятора напряжения представленного на рис.2.4.

При изготовлении схему настраивают на требуемый уровень напряжения методом лазерной подгонки. Схема заливается специальным герметиком и закрывается пластмассовой крышкой. Регулятор имеет два ввода - «В» и «Ш», минус на корпусе. Обе щетки изолированы от массы.

Выходная цепь регулятора состоит из транзистора VT5, переключающегося с помощью управляемого транзистора VT2 и промежуточного транзистора VT4. Роль чувствительного элемента выполняет стабилитрон VD1, подключенный к входному высокоомному делителю напряжения R1 и R2.

Рис. 2.4 Принципиальная схема интегрального регулятора напряжения

Схема содержит цепочку обратной связи R4, С1 для повышения четкости переключения транзистора и уменьшения времени перехода схемы из одного состояния в другое. Конденсатор С2 служит для фильтрации входного напряжения, поступающего на транзистор VT2.

При напряжении в бортовой сети ниже регулируемого транзисторы VT5 VT4 открыты, так как имеет место ток их баз, протекающий по следующей цепи: клемма «В» - резистор R5 - диод VD3 – база – эмиттер транзистора VT5 - клемма «-» - «масса». При этом ток возбуждения проходит по следующей цепи: клемма «В» - клемма «В1» - обмотка возбуждения генератора -клемма «Ш» - коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT5 – клемма «-» - «масса».

Как только напряжение достигает заданного уровня, стабилитрон VD1 пробивается и транзистор VT5 открывается. Сопротивление второго транзистора становится минимальным и шунтирует эмиттерно-базовый переход транзисторов VT4 и VT5, что приводит к их запиранию. Схема регулятора напряжения переключается в состояние, при котором VT2 открыт, а VT5 и VT4 заперты. Ток возбуждения генератора и величина выпрямленного напряжения начинают падать. При этом стабилитрон запирается, транзистор VT2 запирается транзисторы VT5 и VT4 открываются и процесс повторяется.

Диод VD3 служит для улучшения запирания основного транзистора при открытом транзисторе VT2 благодаря дополнительному падению напряжения на этом диоде.

Диод VD6 служит для гашения ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения генератора и защиты транзистора от перенапряжения в момент его запирания.