Описание работы автоматической системы

Напряжение, вырабатываемое автомобильным генератором, зависит от числа оборотов якоря - n, тока нагрузки -Iн и магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения - Ф. Два первых фактора являются возмущающими, они действуют на систему извне и их изменение приводит к изменению напряжения. Магнитный поток Ф является управляющим воздействием. При изменении возмущающих воздействий автоматическое управляющее устройство (реле-регулятор) изменяет ток в обмотке возбуждения генератора - Iв (а значит и магнитный поток) таким образом, чтобы управляемая величина (напряжение) была постоянной.

Системы электрооборудования автомобилей снабжаются электронным или вибрационным регуляторами. Рассмотрим работу генератора с простейшим электронным устройством (рисунок 1.). Чтобы напряжение подавалось на обмотку возбуждения ОВ генератора, нужно, чтобы был открыт транзистор VT2, а для этого нужно, чтобы у базы этого транзистора был отрицательный, по отношению к эмиттеру, потенциал. Это возможно, когда закрыт транзистор VT1, и тогда отрицательное смещение на базу VT2 подается через резистор R3. Отрицательное смещение на базу транзистора VT1 подается через делитель напряжения, состоящий из сопротивлений R1 и R2. Стабилитрон VD1 обладает следующим свойством: если на него подавать невысокое обратное напряжение (меньше напряжения стабилизации Uст), то он почти не пропускает ток. При значительных напряжениях в цепи на стабилитроне удерживается постоянное напряжение Uст, не зависящее от протекающего через стабилитрон тока.

Если генератор вырабатывает напряжение меньше заданного, то стабилитрон VD1 заперт, ток через него не протекает, транзистор VT1 закрыт, а значит открыт транзистор VT2, через который протекает ток на обмотку возбуждения ОВ. Это приводит к увеличению магнитного потока и напряжения генератора. Когда напряжение генератора станет больше заданного, стабилитрон VD1 начинает пропускать ток, открывается транзистор VT1, а транзистор VT2 закрывается.

Рисунок 1 – Принципиальная схема стабилизации напряжения

автомобильного генератора с электронным реле

Падение напряжения на сопротивлении R1, а приблизительно и на стабилитроне, можно найти из выражения (1)

,

(1)

где Uген - напряжение, вырабатываемое генератором;

R1 - величина сопротивления R1;

R2 - величина сопротивления R2.

Из этого выражения видно, что на напряжение генератора, при котором происходит пробой стабилитрона, влияет величина переменного сопротивления R2. Меняя это сопротивление можно менять режим работы транзистора VT1 и тем самым настраивать систему на другое напряжение. Если транзистор VT1 открыт, то его сопротивление мало по сравнению с R3. Это приводит к повышению потенциала на базе транзистора VT2, транзистор VT2 закрывается и ток по обмотке возбуждения ОВ генератора протекать не будет. Чтобы при запирании транзистора VT2 не было его пробоя, обмотка возбуждения ОВ шунтируется диодом VT2.

На рисунке 1 приведена упрощенная схема электронного регулятора. В реальных регуляторах предусмотрены добавочные устройства, позволяющие уменьшить напряжение генератора при увеличении температуры окружающего воздуха.

С вибрационным регулятором (рисунок 2) генератор работает следующим образом: если напряжение генератора мало, то ток на обмотку возбуждения ОВ идет через нормально замкнутые контакты реле-регулятора. В этом случае магнитный поток в обмотке увеличивается, и напряжение генератора растет. Растет напряжение и на катушке реле. При определенном значении напряжения контакты реле размыкаются и ток на обмотку возбуждения ОВ будет поступать через дополнительное сопротивление R, это приведет к уменьшению тока возбуждения Iв, магнитного потока и напряжения генератора Uген. При номинальном напряжении генератора реле размыкается 50-70 раз в секунду.

Рисунок 2– Принципиальная схема стабилизации напряжения

автомобильного генератора с вибрационным реле

Для принципиальных электрических схем (рисунки 1, 2) можно составить стандартную структурно-функциональную схему, содержащую следущие элементы: ОУ – объект управления; РО – регулирующий орган; РУ – регулирующее устройство; ИУ – измерительное устройство; З – задатчик. Для системы, изображенной на рисунке 1, пример составления структурно-функциональной схемы приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Структурно-функциональная схема САУ стабилизации

напряжения автомобильного генератора с электронным реле

Контрольные вопросы

1) Чем отличается работа устройства на рисунке 1 от работы устройства на рисунке 2?

2) Какое напряжение будет на генераторе, на рисунке 1, если напряжение стабилизации равно 6В, а сопротивление R1 = R2?

3) Какое напряжение будет на генераторе, на рисунке 1, если напряжение стабилизации равно 6В, а сопротивление R2 = 2R1?

4) Каково назначение диода VD2 в схеме на рисунке 1?

5) Для чего необходимо использовать схемы на рисунках 1 и 2?

6) Как изменится напряжение на генераторе, если жесткость пружины реле на рисунке 2 увеличить?

7) Какие элементы схем на рисунках 1 и 2 выступают в качестве задатчиков?