1. Введение

Цель – изучение конструкции и диагностических параметров регуляторов напряжения.

Задачи:

                 1.       Рассмотреть конструкции регуляторов напряжения.

                 2.       Изучить порядок подключения генератора и регулятора напряжения к установке.

                 3.       Снять диагностические параметры регулятора напряжения согласно порядку выполнения лабораторной работы.

                 4.       Дать оценку полученным результатам.

                 5.       Составить отчет о проделанной работе.

2. Теория

2.1. Принцип работы регулятора напряжения

Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы - при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузок, автоматически включать в бортовую сеть силовую цепь генераторной установки или обмотку возбуждения.

По своей конструкции регуляторы делятся на бесконтактные транзисторные, контактно-транзисторные и вибрационные (реле-регуляторы). Разновидностью бесконтактных транзисторных регуляторов являются интегральные регуляторы, выполняемые по специальной гибридной технологии, или монолитные - на монокристалле кремния. Несмотря на столь разнообразное конструктивное исполнение, все регуляторы работают по единому принципу.

Напряжение генератора зависит от трех факторов — частоты вращения его ротора, силы тока нагрузки и величины магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, который зависит от силы тока в этой обмотке. Любой регулятор напряжения содержит:

·    чувствительный элемент, воспринимающий напряжение генератора (обычно это делитель напряжения на входе регулятора),

·    элемент сравнения, в котором напряжение генератора сравнивается с эталонной величиной,

·    регулирующий орган, изменяющий силу тока в обмотке возбуждения, если напряжение генератора отличается от эталонной величины.

В реальных регуляторах эталонной величиной может быть не обязательно электрическое напряжение, но и любая физическая величина, достаточно стабильно сохраняющая свое значение, например, сила натяжения пружины в вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах.

В транзисторных регуляторах эталонной величиной является напряжение стабилизации стабилитрона, к которому напряжение генератора подводится через делитель напряжения. Управление током в обмотке возбуждения осуществляется электронным или электромагнитным реле.

Частота вращения ротора и нагрузка генератора изменяются в соответствии с режимом работы автомобиля, а регулятор напряжения любого типа компенсирует влияние этого изменения на напряжение генератора воздействием на ток в обмотке возбуждения. При этом вибрационный или контактно-транзисторный регулятор включает в цепь и выключает из цепи обмотки возбуждения последовательно резистор (в двухступенчатых вибрационных регуляторах при работе на второй ступени «закорачивает» эту обмотку на массу), а бесконтактный транзисторный регулятор напряжения периодически подключает и отключает обмотку возбуждения от цепи питания.

В обоих вариантах изменение тока возбуждения достигается за счет перераспределения времени нахождения переключающего элемента регулятора во включенном и выключенном состояниях.

Если сила тока возбуждения должна быть, например, для стабилизации напряжения, увеличена, то в вибрационном и контактно-транзисторном регуляторах время включения резистора уменьшается по сравнению со временем его отключения, а в транзисторном регуляторе время включения обмотки возбуждения в цепь питания увеличивается по отношению к времени ее отключения.

На Рис. 2.1 показано влияние работы регулятора на силу тока в обмотке возбуждения для двух частот вращения ротора генератора n1 и n2, причем частота вращения n2 больше, чем n1.

При большей частоте вращения относительное время включения обмотки возбуждения в цепь питания транзисторным регулятором напряжения уменьшается, среднее значение силы тока возбуждения уменьшается, чем и достигается стабилизация напряжения.

Рис. 2.1. Изменение тока в обмотке возбуждения

при различной частоте вращения ротора n(n2>n1)

tвкл и tвыкл – время нахождения реле соответственно во включенном и выключенном состояниях.

С ростом нагрузки напряжение уменьшается, относительное время включения обмотки увеличивается, среднее значение силы тока возрастает таким образом, что напряжение генераторной установки остается практически неизменным.

На Рис. 2.2 представлены типичные регулировочные характеристики генераторной установки, показывающие, как изменяется сила тока в обмотке возбуждения при неизменном напряжении и изменении частоты вращения или силы тока нагрузки. Нижний предел частоты переключения регулятора составляет 25—30 Гц.

Рис. 2.2. Зависимость напряжения генератора и силы тока в обмотке возбуждения от частоты вращения (а) и силы тока в нагрузке (в)

2.2. Электрические схемы

Генераторные установки с вентильными генераторами не используют каких-либо включающих устройств в силовой цепи. Для нормального функционирования их регулятора напряжения к нему должны быть подведены напряжение бортовой сети (напряжение генератора) и выводы цепи обмотки возбуждения генератора. Напряжение генератора действует между выводами (+) и (М) ("масса") генератора (у генераторов автомобилей ВАЗ соответственно (30) и (31)). Выводы обмотки возбуждения обозначены индексом «Ш (67)» у генераторов ВАЗ.

Рис. 2.3. Принципиальная схема генераторных установок

На рисунке цифрами обозначены:

1 – генератор,

2 - обмотка возбуждения,

3 - обмотка статора,

4 - выпрямитель с вентильным генератором,

5 – выключатель,

6 - реле контрольной лампы,

7 - регулятор напряжения,

8 - контрольная лампа,

9 - помехоподавляющий конденсатор,

10 - трансформаторно-выпрямительный блок,

11 - аккумуляторная батарея,

12 - размагничивающая обмотка у генераторов смешанного магнитно-электромагнитного возбуждения,

13 - резистор подпитки обмотки возбуждения от аккумулятора.

В скобках на схеме даны обозначения выводов генераторных установок автомобилей ВАЗ.

 

2.3. Проверка регулятора напряжения

Рис.2.4. Проверка регулятора напряжения (маркировка выводов может быть другой)

Регуляторы напряжения не ремонтируются, а заменяются новыми. Однако перед заменой следует точно установить, что именно он вышел из строя. Проверку регулятора напряжения после извлечения его из генераторной установки можно произвести по схеме в Рис.2.4.

2.3.1. Определение неисправностей регулятора напряжения

Выводы регулятора, соединяемые с положительными выводами основного (B+) и дополнительного (D+) выпрямителей объединяются и подключаются к плюсовому выводу регулируемого источника постоянного тока ИП с напряжением 12...16 В, минусовой вывод которого подсоединяется к минусовому выводу регулятора.

В схеме на рис.2.4 к плюсовому выводу источника подключается вывод (D+) регулятора напряжения. Контрольная лампа HL мощностью не более 6Вт включается между теми же выводами, между которыми подключается обмотка возбуждения генератора. Чаще всего этими выводами являются выводы "DF" и "B -". Исправность регулятора определяется в соответствии с таблицей 2.1.

Таблица 2.1

Определение неисправностей регулятора напряжения

 

3. Оборудование

3.1. Активные клавиши

Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:

W, S, A, D – для перемещения в пространстве;

F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);

F10 – выход из программы.

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

Рис. 3.2. Функции манипулятора

Левая клавиша мыши (1) - при нажатии и удерживании обрабатывается (поворачивается, переключается) тот или иной объект.

Средняя клавиша (2) - при первом нажатии (прокрутка не используется) берется объект, при последующем – ставится (прикрепляется).

Правая клавиша (3) - появляется курсор–указатель (при повторном - исчезает).

Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.

3.2. Оборудование необходимое для проведения лабораторной работы

Оборудование необходимое для проведения лабораторной работы:

                 1.       стенд испытательный СКИФ-1-01.

                 2.       Реле-регулятор

3.2.1. Устройство стенда СКИФ-1-01

Устройство стенда СКИФ 1-01 показано на рис.3.3.

На основании закреплены: каретка (20) для установки проверяемых стартеров и привод (19).

Ввод сетевого кабеля находится сзади, внизу. На левой стороне основания расположен болт заземления.

Проверяемые стартеры крепятся на каретке с помощью стяжки (1), представляющая цепь с натяжным винтом.

Рис. 3.3.  Общий вид стенда СКИФ 1-01

На лицевой панели расположены:

·    автоматический выключатель сети (17);

·    выключатель электродвигателя привода (11);

·    предохранитель (16);

·    переключатель напряжения и нагрузки (18);

·    кнопка «ПУСК» (15);

·    клеммы (12), (13), (14) для подключения проверяемых стартеров и генераторов;

-·вольтметр; омметр (5);

-·розетка омметра (3);

-·амперметр (6);

·    розетка (4) для подключения резисторов нагрузки (R1) и (R2);

·    резистор-регулятор выходного напряжения постоянного тока с блока питания (9);

-·переключатель пределов измерения напряжения/сопротивления (10);

-·розетка (2) – выход регулируемого напряжения постоянного тока;

-·розетка внешнего входа вольтметра (1);

-·переключатель входов вольтметра (8);

·    индикатор перегрузки (7).

3.2.2. Правила техники безопасности при работе со стендом СКИФ 1-01

                 1.       Корпус стенда должен быть надежно подключен к общему заземляющему контуру.

                 2.       К работе со стендом допускается персонал, изучивший устройство и принцип работы стенда, прошедший инструктаж и имеющий соответствующую квалификационную группу по технике безопасности.

                 3.       Проверяемые генераторы и стартеры должны быть надежно закреплены. В случае необходимости пользуйтесь защитными кожухами.

                 4.       Запрещается производить ремонт стенда, подключенного к сети.

                 5.       При перерыве в работе стенд должен быть отключен от сети.

                 6.       В остальном при эксплуатации стенда руководствуйтесь «Правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок промышленных предприятий».

Проверяемые генераторы крепятся на каретке с помощью стяжки (1), состоящей из цепи с натяжным винтом. При необходимости под генератор с целью исключения касания шкива генератора за гайку каретки подкладываются призмы (2) из комплекта принадлежностей (Рис.3.4).

Рис. 3.4. Установка генератора на каретке

3.2.3. Характеристики и устройство регуляторов напряжения на примере модели Я112В

Рис. 3.5. Регулятор напряжения Я112В

Таблица 3.1

Технические характеристики регулятора напряжения интегрального Я112В

 

Рис. 3.6. Схема включения регулятора Я112В в составе генераторной установки

1 - генератор;

2 - регулятор напряжения;

3 - реле контрольной лампы;

4 - контрольная лампа; 5 - обмотка возбуждения;

6 - обмотка статора;

7 - контакты замка зажигания;

8 - выпрямительный блок;

9 - конденсатор;

10 - аккумуляторная батарея.

 

4. Порядок выполнения работы

Рис. 4.1. Общий вид СКИФ-1-01

Реле-регуляторы и регуляторы напряжения должны подключаться к стенду для проверки только с заведомо исправным генератором.

Схемы подключения генераторных установок к стенду приведены на Рис. 4.2.

Порядок работы следующий:

                 1.       Установите генератор на стенде с помощью стяжки, представляющей цепь с натяжным винтом, и подключите, как показано на Рис. 4.2.

                 2.       Включите стенд.

                 3.       Рукояткой регулятора напряжения 9 источника питания установите небольшой ток подпитки в пределах 0,5 А.

                 4.       Включите электродвигатель (тумблер 11) и измерьте уровень регулируемого напряжения и внесите его в таблицу. Напряжение, поддерживаемое регулятором должно находиться в пределах, указанных в Приложении 4.

Рис. 4.2. Схема подключения генераторных установок при проверке регуляторов напряжений

Рис. 4.3. Подключенная генераторная установка при проверке регуляторов напряжений

4.1.1. Приложение 4

Таблица 4.1

Параметры проверки реле-регуляторов и регуляторов напряжения

5. Контрольные вопросы

                 1.       Принцип работы регулятора напряжения.

                 2.       Назначение регулятора напряжения.

                 3.       Разновидности регуляторов напряжения.

                 4.       Схема подключения регулятора напряжения к генератору.

                 5.       Зависимость напряжения генератора и силы тока в обмотке возбуждения от частоты вращения ротора.

                 6.       Зависимость напряжения генератора и силы тока в обмотке возбуждения от силы тока нагрузки.

 

6. Отчет

Название лабораторной работы

Цель работы

Ф.И.О. студента

 

Таблица 6.1

Результаты проверки регуляторов напряжения

 

Вывод:

 

7. Литература

                 1.       Галкин Ю.М. Электрооборудование автомобилей и тракторов: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1968. – 280 с.

                 2.       Акимов С.В., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. – М.: Машинострение, 1988. – 280 с.

                 3.       Техническое описание и инструкция по эксплуатации контрольно-испытательного стенда модели СКИФ-1-01.

 

8. Авторы

Лабораторная  работа

«Конструкция и диагностические параметры регуляторов напряжения»

 

Методическое обеспечение: Санник А.О., к.т.н., доцент.

 

Редактор: Яковлев О.В.

 

3D графика: Черезов К.М., Червов А.С.

 

Script программирование: Кузьминых А.П.