РОГАЧЕВ В.Д., ГУМЕЛЁВ В.Ю., КАРТУКОВ А.Г. РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ 2712.3702


РОГАЧЕВ В.Д., ГУМЕЛЁВ В.Ю., КАРТУКОВ А.Г. РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ 2712.3702


Библиографическая ссылка на статью:
// Современная техника и технологии. 2012. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2012/05/939 (дата обращения: 26.05.2017).

канд. техн. наук, доц., Рогачев В.Д.;

канд. техн. наук Гумелёв В.Ю.,

канд. техн. наук Картуков А.Г.

Бесконтактный регулятор напряжения 2712.3702 служит для поддержания постоянства напряжения в электрической сети автомобиля. Он представляет собой электронный прибор на 3-х кремниевых транзисторах, неэкранированный, пылебрызгозащищенный.

Применяемость: генераторы Г 288Е, 1702.3771 902.3701, 9012.3701, 9022.3701 на автомобилях ЗиЛ-4334 и его модификации, КамАЗ, УРАЛ, КРАЗ, на автомобильной технике, предназначенной для строительства дорог и карьерных работ семейства МоАЗ.

Технические характеристики регулятора напряжения 2712.3702: трехуровневый; номинальное напряжение 28В; номинальный ток 3А; габаритные размеры (140×80×55) мм. Он взаимозаменяем с регуляторами напряжения Р2712.3702,
1112.3702 и 671.3702.

На автомобиле УРАЛ-4320-31 регулятор напряжения 2712.3702 работает с генераторами Г 288Е и 1702.3771. Особенность конструкции – переключатель величины регулируемого напряжения представляет собой герконы и управляющий ими магнит, который находится в рукоятке, переключающей уровни напряжения. Рукоятка в свою очередь располагается снаружи корпуса, что позволяет не нарушать герметичность корпуса.

Геркон (герметичный контакт, reed switch, magnet switch) состоит из пары гибких металлических контактов из магнитного материала, запаянных в стеклянную трубку или колбу (она может быть выполнена и из других немагнитных материалов), заполненную инертным газом. Контакты замыкаются при приближении магнита, по длине они перекрываются и находятся на небольшом расстоянии друг от друга. Контактирующие поверхности покрываются специальными сплавами для долговременной и стабильной работы. Устройство и принцип работы геркона представлены на рисунке 1.
При воздействии магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом или катушкой из провода с током, контакты намагничиваются. Если сила магнитного притяжения больше силы упругости, контакты соединяются, и цепь замыкается. Когда магнитное поле исчезает, контакты опять размыкаются под действием силы упругости, и цепь размыкается.
Основные свойства герконов: компактность и малый вес – герконы можно монтировать на ограниченном пространстве; долговечность – переключающие контакты герметично запаяны в инертном газе, не подвергаясь окислению при искрении входе рабочего цикла «размыкание-замыкание» [1].


а б в

а – внешний вид геркона;б принципиальное устройство геркона;

в – замыкание при помощи постоянного магнита контактов геркона

Рисунок 1 – Геркон, его устройство и принцип работы

Напряжение настраивают переключателем, расположенным на передней крышке регулятора (рисунок 2).


а б

а – устройство регулятора; б – переключение уровней регулирования напряжения и маркировка регулятора напряжения

1 корпус; 2 переключатель; 3 – вывод «+»; 4 – вывод «Ш»; 5 – вывод «» («масса»)

Рисунок 2 Регулятор напряжения 2712.3702

Маркировка уровней напряжения расположена на передней крышке регулятора. Регулятор выпускается с завода со средним уровнем настройки. Положение рычажка переключателя соответствует уровням напряжения: горизонтальное правое – средний; горизонтальное левое – максимальный; вертикальное – минимальный. Напряжение, поддерживаемое регулятором при плюс (15-35) 0С, должно быть от 26,5 до 27,9 В на минимальном уровне, от 28,1 до 28,7 В на среднем уровне, от 28,7 до 30 В на максимальном уровне настройки.

Регулятор напряжения 2712.3702 по принципу действия аналогичен регулятору 1112.3702 , отличается только построением схемы и устройством переключателя величины регулируемого напряжения.

В корпусе, отлитом из алюминиевого сплава, расположена монтажная плата (МП), на которой смонтированы все элементы схемы кроме исполнительного (силового) транзистора (рисунок 3).

 


а б

а – корпус и основание регулятора напряжения; б – монтажная плата;

1 – корпус; 2 – уплотнительная прокладка; 3 – основание

Рисунок 3 – Устройство регулятора напряжения 2712.3702

Ниже монтажной платы расположена алюминиевая пластина – теплоотвод АП (рисунок 4), на которой расположен силовой транзистор. Монтажная плата отделена от алюминиевой пластины изолирующей подставкой ПД. Все три детали – плата МП, подставка ПД и алюминиевая пластина (теплоотвод) АП привернуты к корпусу реле винтами. В целях повышения герметичности электронных элементов монтажная плата и алюминиевая пластина покрыты водонепроницаемым лаком.


Рисунок 4 – Теплоотвод с силовым транзистором

У генераторов Г 288Е и 1702.3771 оба вывода обмотки возбуждения изолированы от корпуса. Один соединяется через выключатель стартера и приборов с выводом «+» источника питания, а другой – через силовые транзисторы регулятора напряжения с отрицательным выводом источника. Схема подключения генераторной установки представлена на рисунке 5.


S1 – выключатель аккумуляторных батарей; S2 – выключатель стартера и приборов

Рисунок 5 – Схема подключения генераторной установки двигателя

автомобиля УРАЛ-4320-31

 

На рисунке 6 представлена электрическая схема регулятора напряжения 2712.3702. Схема регулятора напряжения включает в себя задающее, измерительное и сравнивающее устройство 1, состоящее из делителя напряжения (резисторы R1-R7), стабилитронов VD1 и VD2, магнитоуправляемых контактов (герконов) S1и S2; усилитель 2 ( транзистор VT1, резисторы R8,R9 ); исполнительный транзистор VT3 и другие элементы, улучшающие его работу.

 


Рисунок 6 – Схема электрическая принципиальная регулятора

напряжения 2712.3702

Регулятор напряжения установлен под капотом автомобиля УРАЛ-4320-31 на передней панели кабины и подключен к бортовой сети автомобиля в соответствии с рисунком 7.

1 – провод от клеммы «масса» регулятора напряжения к клемме «масса» генератора; 2 – провод от вывода «Ш 2» щеткодержателя генератора к выводу «Ш» регулятора напряжения;
3 – провод от вывода «+» регулятора напряжения к выводу «Ш 1» щеткодержателя генератора; 4 – провод то вывода «+» регулятора напряжения к нормально замкнутым контактам реле отключения регулятора напряжения, от них – к клемме «ВК» выключателя стартера и приборов; 5 – провод от вывода «+» регулятора напряжения к фильтру конденсаторному

Рисунок 7 – Установка и подключение регулятора напряжения

Делитель напряжения обеспечивает согласование входного напряжения генератора UГ с напряжением стабилизации стабилитронов. Резисторы R1 – R7 подобраны таким образом, что когда UГ становится установленной величины, напряжение на стабилитронах VD1, VD2 становится равным напряжению стабилизации и происходит их пробой. Через стабилитроны проходит ток, который является сигналом о достижении UГ установленного значения. При снижении UГ сопротивление стабилитронов резко возрастает, стабилитроны закрываются, и ток через них не идет. Таким образом, устройство 1 выполняют функции: измерения напряжения генератора UГ; сравнения его с заданным значением; выработки сигнала отклонения в виде тока через стабилитроны.

Регулятор напряжения имеет два режима работы: первый режим, когда напряжение бортовой сети меньше напряжения регулирования, второй режим – когда оно равно напряжению регулирования. Напряжение регулирования устанавливается с помощью рукоятки переключателя, расположенного на крышке регулятора. В рукоятке переключателя установлен магнит, который управляет состоянием герконов. Рукоятка может находиться в трёх положениях: «МИН», «СР», «МАКС».

При включении выключателя стартера и приборов в первое фиксированное положение на регулятор и обмотку возбуждения подаётся напряжение аккумуляторной батареи, равное 24 В. В этом случае с делителя напряжения на стабилитроны поступает напряжение, которое меньше суммарного напряжения пробоя стабилитронов, и ток через стабилитроны не проходит. В результате этого транзистор VT1 будет закрыт, а на базу транзистора VT3 будет подаваться напряжение через резистор R9, и он будет открыт. Через открытый транзистор VT3 протекает ток в обмотку возбуждения генератора. Путь тока: вывод «+» регулятора напряжения, обмотка возбуждения, вывод «Ш» регулятора напряжения, коллекторно-эмиттерный переход транзистора VT3, корпус, «минус» аккумуляторной батареи.

Вокруг обмотки возбуждения создаётся постоянное магнитное поле. Когда ротор генератора начинает вращаться, в обмотках статора наводится переменное трёхфазное напряжение. Это напряжение подаётся на выпрямитель, после которого постоянное напряжение генератора поступает в бортовую сеть автомобиля. Генератор вступает в работу, когда его напряжение превышает напряжение аккумуляторной батареи.

Когда напряжение генератора достигает напряжения регулирования, состояние схемы регулятора изменяется. Напряжение, подаваемое с делителя напряжения на стабилитроны, достигает напряжения их пробоя и через них начинает протекать ток базы транзистора VT1. Транзистор VT1 открывается, сопротивление его перехода коллектор-эмиттер становится равным нулю и замыкает базу транзистора VT3 на корпус. Транзистор VT3 закрывается, прекращая ток обмотки возбуждения. Напряжение генератора начинает уменьшаться, напряжение на стабилитронах становится меньше напряжения их пробоя, ток через них прекращается, и схема регулятора возвращается в исходное состояние: VT1 – закрыт, а VT3 – открыт. Напряжение генератора вновь начинает расти и далее описанный процесс повторяется с определённой частотой, поддерживая напряжение генератора на уровне напряжения регулирования.

Величина напряжения регулирования задаётся рукояткой переключателя. Когда рукоятка переключателя направлена вниз (положение «МИН») герконы S1 и S2 находятся в разомкнутом состоянии и на стабилитроны поступает напряжение, определяемое всеми резисторами делителя напряжения. В этом случае оно максимальное и стабилитроны пробиваются при меньшем напряжении генератора, и он вырабатывает минимальное напряжение. При установке рукоятки переключателя в правое горизонтальное положение «СР» замыкается геркон S1 и шунтирует резистор R6. Общее сопротивление нижнего плеча (резисторы R4, R5, R6, R7) делителя напряжения становится меньше, на стабилитроны поступает меньшее напряжение и они пробиваются при большем напряжении генератора. Генератор в этом случае вырабатывает среднее напряжение. При установке рукоятки переключателя в левое горизонтальное положение «МАКС» замыкается геркон S2 и шунтирует резистор R7. Общее сопротивление нижнего плеча делителя напряжения становится минимально возможным, на стабилитроны поступает наименьшее напряжение и они пробиваются при самом большом напряжении генератора. Генератор в этом случае вырабатывает максимальное напряжение.

Если температура окружающей среды установилась 0 0С и ниже, перевести рычажок переключателя в положение «МАКС» для предотвращения недозаряда аккумуляторных батарей. При температуре 0 0С и выше рычажок перевести в положение «МИН» для предотвращения выкипания электролита. При недозаряде батарей при температуре окружающей среды 0 0С и выше или при выкипании электролита при температуре окружающей среды 0 0С и ниже рычажок установить в положение «СР».

Дроссель L1 уменьшает пульсацию на стабилитронах, что обеспечивает более точную величину регулируемого напряжения генератора.

Для повышения частоты переключения и уменьшения времени перехода схемы из одного состояния в другое в ней предусмотрена цепочка обратной связи, включающая резистор R10. При повышении входного напряжения, когда транзистор VT1 начинает открываться, а транзистор VT3 закрываться, ток, проходящий по резистору R10 и дросселю L1, уменьшается, что приводит к уменьшению падения напряжения на дросселе L1. В этом случае напряжение на стабилитронах VD1, VD2 увеличивается, вызывая более раннее возрастание базового тока транзистора VТ1 и более быстрое переключение этого транзистора. При понижении входного напряжения цепочка обратной связи способствует более быстрому закрыванию транзистора. Диод VD4 шунтирует ЭДС самоиндукции, возникающую в обмотке возбуждения генератора при прерывании в ней тока (закрытии транзистора VT3), защищая тем самым этот транзистор от перенапряжений. Конденсатор С1 исключает срабатывание регулятора напряжения от случайных импульсов напряжения, возникающих в бортовой сети при коммутациях.

Транзистор VT2, конденсатор С2, диод VD3, резисторы R11, R12 увеличивают скорость переключения транзистора VT3. При закрывании транзистора VT3 в обмотке возбуждения наводится ЭДС самоиндукции, от которой заряжается конденсатор С2 через резисторы R11 и R12. При этом на базе транзистора VT2 создаётся положительное напряжение, от которого последний открывается, соединяя базу транзистора VT3 с корпусом и ускоряя его закрытие. При открывании транзистора VT3 конденсатор С2 разряжается через него и диод VD3, создавая отрицательное смещение на базе транзистора VT2 и увеличивая сопротивление его перехода коллектор – эмиттер, что приводит к более быстрому открытию транзистора VT3.

Особенностью регулятора напряжения 2712.3702 является применение в нем стабилитронов с отрицательным температурным коэффициентом стабилизации и терморезистора R3. Напряжение стабилизации такого стабилитрона при нагреве и сопротивление терморезистора снижаются. При этом, несмотря на увеличение активного сопротивления дросселя L1, напряжение генератора не только не повышается, а даже несколько снижается.

Небольшое снижение напряжения генератора необходимо дня предотвращения перезарядки аккумуляторной батареи при повышении температуры электролита.

Схема подключение генераторной установки к бортовой сети автомобиля УРАЛ-4320-31 представлена на рисунке 8.

 


1 – генератор; 2 – регулятор напряжения; 3 – фильтр конденсаторный; 4 – реле отключения регулятора напряжения; 5 – провод красного цвета от вывода «+» генератора к клемме «+» указателя тока; 6 – провод красного цвета от кнопки электрофакельного устройства (ЭФУ);
7 – провод красного цвета к резистору добавочному с электротермическим реле;
8 – провод синего цвета от вывода «ВК» выключателя стартера и приборов;
9 – провод черного цвета от вывода фазы генератора «W» к реле блокировки стартера и тахометру

 

Рисунок 8 – Подключение генераторной установки к бортовой сети

автомобиля УРАЛ-4320-31

 

ЛИТЕРАТУРА

1 Энциклопедия магнетизма [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.valtar.ru/Magnets4/mag_4_45.htm, свободный. – Загл. с экрана.



Все статьи автора «Гумелёв Василий Юрьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: