Регулятор напряжения

Основные сведения по электротехнике

На автомобиле электрическая энергия используется для зажигания рабочей смеси в цилиндрах двигателя, пуска двигателя стартером, освещения, световой и звуковой сигнализации и других целей. Для питания электрической энергией всех приборов электрооборудования на автомобилях устанавливают два источника электрической энергии — генератор и аккумуляторную батарею.

В зависимости от электрических свойств все вещества делятся на проводники, полупроводники и изоляторы. Вещества, в которых электрические заряды могут свободно перемещаться, называются проводниками. К ним относятся все металлы, уголь, графит, растворы солей, кислот и щелочей.

Вещества, в которых электрические заряды не могут свободно перемещаться, называются изоляторами. К ним относятся стекло, фарфор, лаки, резина, слюда, масло и др. Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и изоляторами. К ним относятся кремний, германий и другие вещества.

У работающего генератора и заряженной аккумуляторной батареи на минусовом выводе имеется избыточное количество свободных электронов, создающих отрицательный заряд, а на плюсовом — недостаток электронов, что создает положительный заряд. Неодинаковое количество свободных электронов на плюсовом и минусовом выводах создает электродвижущую силу (э. д. е.).

Если подключить металлический проводник к выводам источника тока, то под действием э. д. с. в проводнике возникнет направленное движение свободных электронов от минусового вывода к плюсовому, т. е. по нему будет идти ток. Условно принято считать направление тока во внешней цепи от плюсового вывода источника тока к минусовому (противоположное движению электронов).

Ток в проводнике, имеющий одно направление движения, называют постоянным током.

Введение

Электрооборудование автомобиля представляет собой совокупность электрических приборов и аппаратуры, обеспечивающих нормальную работу автомобиля.

В автомобиле электрическая энергия используется для пуска двигателя, воспламенения рабочей смеси, освещения, сигнализации, питания контрольных приборов, дополнительной аппаратуры и т.д. Электрооборудование автомобиля включает в себя источники и потребители тока. Для соединения источников и потребителей тока применяется однопроводная система. Вторым проводом является масса автомобиля (его металлические части), с которой соединяются отрицательные полюса электрических приборов. Питаются электрические приборы постоянным током напряжением 12 или 24 В (автомобили с дизелями).

Источники тока

Источники тока обеспечивают электроэнергией все потребители автомобиля. Источниками тока на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея. К источникам тока отнесены также и приборы их регулирования. Упрощенная схема общей электрической системы электрооборудования автомобиля и соединения приборов без учета их действительного расположения на автомобиле показана на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная упрощенная схема электрооборудования автомобиля:

1 — аккумуляторная батарея; 2 — стартер; 3 – приборы системы зажигания; 4 — приборы системы освещения; 5 — приборы системы сигнализации; 6 — контрольные электроприборы; 7 — дополнительная аппаратура; 8 — генератор; 9 — регулятор напряжения

Генератор

Генератор преобразует механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую.

Генератор питает все потребители электрического тока и заряжает аккумуляторную батарею при работающем двигателе. На автомобилях применяются генераторы переменного тока, представляющие собой трехфазную синхронную электрическую машину с электромагнитным возбуждением.

На рис. 2 показан генератор переменного тока. Основными частями генератора являются статор 8 с неподвижной обмоткой, в которой индуктируется переменный ток, и ротор 7, создающий подвижное магнитное поле.

Ротор генератора установлен в двух шариковых подшипниках 5. Он приводится во вращение через шкив 4 генератора с помощью клинового ремня от коленчатого вала двигателя. Этим ремнем также вращается шкив привода вентилятора и насоса охлаждающей жидкости. При работе генератора по обмотке возбуждения ротора проходит ток, подводимый через щетки 3 и создающий магнитное поле, которое при вращении ротора индуктирует в обмотке статора переменный ток.

Переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямительного блока 2 генератор охлаждается вентилятором шкива 4 генератора. Генератор установлен на блоке цилиндров двигателя. Он крепится к литому чугунному кронштейну блока и натяжной планке. В ушках крышек 1 и 6 генератора для крепления используются резиновые буферные втулки 9, обеспечивающие упругую связь и исключающие поломку ушков.

Рис. 2. Генератор:

1, 6 – крышки; 2— выпрямительный блок; 3— щетки; 4— шкив; 5— подшипник; 7— ротор; 8— статор; 9 — втулка

Регулятор напряжения

Регулятор напряженияподдерживает постоянное напряжение тока, вырабатываемого генератором при переменной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Регулятор напряжения (рис. 3) представляет собой двухступенчатый электромагнитный регулятор вибрационного типа. При возрастании напряжения генератора до 13... 14 В якорь 6 регулятора под действием магнитного поля обмотки 8 и пружины 7 начинает вибрировать, размыкая и замыкая подвижный 4 и верхний неподвижный 5 контакты. При этом в цепь обмотки возбуждения генератора то включается, то выключается из нее дополнительное сопротивление 1. Так осуществляется первая ступень регулирования напряжения генератора. При повышении напряжения генератора более 14 В начинают замыкаться и размыкаться подвижный 4 и нижний неподвижный 5 контакты. При замыкании этих контактов обмотка возбуждения генератора замыкается на «массу». Так происходит вторая ступень регулирования напряжения генератора. В результате регулируется в заданных пределах напряжение, вырабатываемое генератором. Для уменьшения искрения между контактами 4 и 5 при работе регулятора служит дроссель 2. Регулятор напряжения сверху закрывается стальной крышкой с прокладкой из полиуретана и устанавливается в подкапотном пространстве отделения двигателя.

Рис. 3. Регулятор напряжения:1 - сопротивление; 2 - дроссель; 3,4,5- контакты; 6 - якорь; 7- пружина; 8 — обмотка

Постоянное напряжение тока, вырабатываемого другими генераторами, может поддерживать также малогабаритный микроэлектронный регулятор напряжения, который встроен в генераторы. Он представляет собой неразборное и нерегулируемое устройство. При возрастании напряжения генераторасвыше 13,5—14,5 В регулятор напряжения прерывает поступление тока в обмотку возбуждения ротора. В результате этого напряжение генератора падает. Регулятор напряжения вновь пропускает ток в обмотку возбуждения ротора, япроцесс повторяется. Таким образом, непрерывно и автоматически регулируя ток, проходящий по обмотке возбуждения генератора, регулятор поддерживает напряжение генератора в пределах 13,5... 14,5 В независимо от тока нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя.