Opis działania układu generatora (VAZ-2106)

Otwórz duży obraz w nowej karcie »

---

Regulator napięcia

Aby utrzymać napięcie w sieci pokładowej pojazdu na stałym poziomie 1314 V, niezależnie od prędkości obrotowej wirnika, zastosowano wibracyjny dwustopniowy regulator napięcia typu PP-380. Niektóre pojazdy są wyposażone w bezstykowy elektroniczny regulator napięcia typu 121.3702. Można go stosować zamiast regulatora PP-380 bez konieczności dokonywania jakichkolwiek modyfikacji w układzie elektrycznym pojazdu.



Regulator napięcia PP-380 jest przekaźnikiem elektromagnetycznym. Jak każdy przekaźnik tego typu, posiada on układ magnetyczny składający się z cylindrycznego rdzenia i jarzma w kształcie litery U 9, cewki z uzwojeniem 6 na plastikowej ramce, kotwicy 7 ze stykiem ruchomym oraz dwóch słupków 4 i 5 ze stykami nieruchomymi. Szczeliny w słupkach pozwalają na ich przesuwanie w górę i w dół podczas regulacji regulatora.

Górne i dolne styki kotwy w połączeniu ze stykami słupków tworzą dwie pary styków - górną i dolną. Sprężyna dociska kotwicę do styku górnego słupka. Zginając dolny wspornik sprężyny, można zmienić jej napięcie i w ten sposób regulować wartość napięcia, przy której nastąpi otwarcie górnej pary styków. Pod podstawą na uszczelce izolacyjnej znajduje się rezystor kompensacyjny temperatury 1 oraz dwa dodatkowe rezystory 2 o łącznej rezystancji 5,5 Ohm. Dławik 3 służy do redukcji iskrzenia pomiędzy górną parą styków.

Przekaźnik kontrolki ładowania akumulatora

Przekaźnik 20 typu RS-702 przeznaczony jest do włączania lampki kontrolnej w zestawie wskaźników w przypadku, gdy napięcie generatora jest niewystarczające do naładowania akumulatora. Napięcie otwarcia styku przekaźnika przy (25±5)°C wynosi (5,3±0,4) V, a napięcie zamknięcia wynosi 0,0-1,5 V. Rezystancja uzwojenia wynosi 29 Ohm.

Działanie układu generatora

W pracy układu generatora można wyróżnić trzy tryby: pracę przy niskiej, średniej i wysokiej prędkości obrotowej wirnika generatora.

Tryb I. Jest to tryb uruchamiania silnika, gdy nie jest on jeszcze uruchomiony lub jest kręcony rozrusznikiem. W tym przypadku konsumenci są zasilani za pomocą baterii. W tym trybie, po włączeniu zapłonu, w obwodzie uzwojenia wzbudzenia generatora płynie prąd, zamykając się wzdłuż drogi: "plus" akumulatora - wyłącznik zapłonu 17 - bezpiecznik "10" - wtyk "15", rdzeń przepustnicy 3, zwarte styki górne, kotwica, jarzmo, wtyk "67" regulatora - wtyk "67" generatora - uzwojenie wzbudzenia generatora - "masa" - "minus" akumulatora.


Prąd ten wytwarza strumień magnetyczny, który podczas obrotu wirnika generatora przechodzi przez zwoje uzwojenia stojana generatora i indukuje w nich siłę elektromotoryczną. Jednocześnie przez uzwojenie 6 regulatora napięcia przepływa prąd, co powoduje powstanie przyciągania magnetycznego twornika regulatora do rdzenia, jednak nie na tyle silnego, aby przyciągnąć twornik do rdzenia i otworzyć górną parę styków regulatora napięcia.

Jednocześnie zapala się lampka kontrolna 19, co oznacza, że wszystkie odbiorniki są zasilane z akumulatora. Prąd płynący przez lampę płynie następującą drogą: "+" akumulatora – wyłącznik zapłonu – bezpiecznik "9" – zwarte styki przekaźnika 20 – lampka kontrolna 19 – "masa" – akumulatora.

Tryb II. Po uruchomieniu silnika napięcie wyprostowane generatora przekracza napięcie akumulatora. Uzwojenie wzbudzenia generatora i uzwojenie regulatora napięcia zasilane są z generatora. W tym przypadku prąd pochodzi z zacisku "30" generatora i jest doprowadzany poprzez "uziemienie" do prostownika generatora. Akumulator się ładuje.

Pod wpływem wyprostowanego napięcia fazowego prąd płynie przez uzwojenie przekaźnika 20 następującą drogą: zacisk "30" prądnicy – wyłącznik zapłonu – bezpiecznik "9" – uzwojenie przekaźnika – wtyk wyjścia punktu neutralnego uzwojenia stojana prądnicy – prostownik prądnicy. Gdy wyprostowane napięcie fazowe osiągnie 5,3-5,7 V, zacisk przekaźnika zostaje przyciągnięty do rdzenia, styki przekaźnika otwierają się, a lampa gaśnie, co jest sygnałem, że wyprostowane napięcie generatora stało się większe niż napięcie akumulatora.

W miarę wzrostu prędkości wirnika generatora napięcie rośnie i gdy osiągnie 13,2-14,3 V, siła magnetyczna pokonuje napięcie sprężyny, a kotwica 7 zostaje przyciągnięta do rdzenia. W tym przypadku górna para styków otwiera się, a dodatkowe rezystory 2 są włączane do obwodu uzwojenia wzbudzenia. Napięcie generatora spada, a przyciąganie magnetyczne wirnika do rdzenia odpowiednio maleje. Sprężyna cofa kotwicę do pierwotnej pozycji, górne styki zamykają się, napięcie generatora ponownie wzrasta, a opisany cykl się powtarza.

Zamykanie i otwieranie górnej pary styków następuje z częstotliwością 25-250 razy na sekundę, a napięcie generatora na wyjściu prostownika rośnie i maleje z tą samą częstotliwością. Ze względu na dużą częstotliwość otwierania i zamykania styków, wahania napięcia są niezauważalne i można je uznać za praktycznie stałe, utrzymujące się na poziomie 13-14 V.

Przy dalszym zwiększeniu prędkości wirnika generatora czas otwarcia styków wydłuża się, a czas zamknięcia styków skraca się. Z tego powodu średnie napięcie na wyjściu prostownika generatora nieznacznie wzrasta.

Tryb III. Przy dużej prędkości wirnika generatora pierwszy etap regulacji (na górnej parze styków) nie utrzymuje już napięcia na poziomie 14 V. Napięcie generatora wzrasta do 13,9-14,5 V, a kotwica jest przyciągana do rdzenia aż do momentu zamknięcia dolnej pary styków. W tym przypadku oba końce uzwojenia wzbudzenia są zwarte do masy.

Prąd w uzwojeniu wzbudzenia spada gwałtownie do zera, a napięcie generatora również gwałtownie spada. Prowadzi to do zmniejszenia natężenia prądu w uzwojeniu regulatora i zmniejszenia przyciągania magnetycznego wirnika do rdzenia. Sprężyna odciąga kotwicę od rdzenia, dolne styki otwierają się, a opisany proces powtarza się ponownie z częstotliwością 80-100 razy na sekundę.

Kompensacja temperatury

Podczas pracy silnika temperatura regulatora wzrasta zarówno na skutek nagrzewania się jego uzwojeń i rezystorów, jak i na skutek wzrostu temperatury w komorze silnika. W konsekwencji wzrasta rezystancja miedzianego przewodu uzwojenia regulatora, maleje przepływający przez niego prąd i do otwarcia górnych styków i zamknięcia dolnych potrzebne jest większe napięcie. Aby mieć pewność, że napięcie nie zmieni się wraz ze zmianami temperatury, zastosowano dwa rodzaje kompensacji temperatury.

Pierwszym sposobem jest włączenie szeregowo z uzwojeniem 6 rezystora kompensacyjnego temperaturowego 1 o wartości 19 Ohm wykonanego z nichromu o niskim współczynniku temperaturowym rezystancji. Zmniejsza zmianę rezystancji w obwodzie uzwojenia, lecz nie eliminuje całkowicie wzrostu napięcia. Dlatego regulator posiada również drugi rodzaj kompensacji temperaturowej - kotwica przymocowana jest do jarzma za pomocą płytki bimetalicznej. Pod wpływem ciepła kotwica wygina się w kierunku rdzenia, wytwarzając siłę przeciwdziałającą sprężynie odciągającej kotwicę od rdzenia.

Działanie regulatora napięcia

Działanie regulatora napięcia 121.3702 polega na wyłączaniu uzwojenia wzbudzenia, jeżeli napięcie wzrośnie powyżej 13,4-14,6 V, oraz ponownym jego załączaniu, jeżeli napięcie spadnie poniżej tej granicy. Osiąga się to poprzez blokowanie i odblokowywanie mocnego tranzystora w obwodzie regulatora. Wyłączanie i włączanie wahań napięcia generatora jest prawie niezauważalne.