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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Refinamiento del regulador de voltaje automotriz 59.3702-01. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Automóvil. Dispositivos electrónicos Las mejoras propuestas en el regulador proporcionan una mayor estabilidad de la tensión de salida del generador del automóvil cuando cambia la corriente de su carga y el modo de funcionamiento del motor. Los automóviles modernos cuentan con equipos eléctricos complejos y multifuncionales, cuyo funcionamiento confiable garantiza la operatividad del vehículo y la seguridad de su funcionamiento. La fiabilidad de los equipos eléctricos depende en gran medida de la estabilidad de la tensión en la red de a bordo. Garantizar la estabilidad de este voltaje es una tarea difícil, especialmente en condiciones transitorias, cuando la velocidad del generador y su corriente de carga cambian dramáticamente. Junto con el regulador de tensión, que mantiene su constancia, el generador forma un sistema de control automático. En determinadas condiciones, dicho sistema puede perder estabilidad, lo que se manifiesta en forma de fuertes fluctuaciones en la tensión de salida del generador y la corriente de carga de la batería. Por lo tanto, es muy importante garantizar la estabilidad del sistema de control en todas las condiciones de funcionamiento. Los más utilizados en la actualidad son los controladores electrónicos que funcionan en un modo de relé autooscilante. Dicho regulador, cuando el voltaje de salida del generador excede un umbral superior determinado, desconecta su devanado de excitación de la red de a bordo. La corriente en el devanado comienza a disminuir, lo que conduce a una disminución del voltaje generado. Tan pronto como es inferior al umbral inferior, el devanado de excitación se vuelve a conectar a la red de a bordo y la corriente en él, y con ella la tensión de salida del generador, aumentan. Por lo tanto, el voltaje del generador fluctúa todo el tiempo, pero su valor promedio se mantiene estable. Los reguladores con PWM "forzado" son más perfectos. Debido al aumento de la frecuencia de conmutación del devanado de excitación, la tensión del generador en estado estable prácticamente no cambia, aunque en modos transitorios todavía pueden producirse oscilaciones. Dichos reguladores (uno de ellos se describe en el artículo de E. Tyshkevich "SHI tension regulator". - Radio, 1984, No. 6, págs. 27, 28) no se utilizan ampliamente, probablemente debido al hecho de que sus parámetros son no mucho mejor que el auto-oscilante convencional. Aunque se producen en masa, son difíciles de encontrar en las tiendas. Los vendedores no saben nada acerca de dichos reguladores o afirman que no tienen demanda. Al operar un automóvil, un parámetro como la capacidad de carga del generador a bajas velocidades del motor juega un papel importante. Determina la velocidad mínima del motor a la que se carga la batería. Los reguladores de voltaje electrónicos suelen perder estabilidad precisamente en situaciones en las que la velocidad de rotación es baja y la corriente de carga es alta. Esta característica es bien conocida por los automovilistas, algunos de los cuales están reemplazando los reguladores electrónicos por otros obsoletos de contacto-vibración, que son más confiables a este respecto. Pero junto con una mayor estabilidad, obtienen las desventajas inherentes a este tipo de reguladores. Muchos automovilistas sustituyen la batería estándar por otra de mayor capacidad, ya que creen que esto mejora la estabilidad de los reguladores electrónicos. Desafortunadamente, las fluctuaciones en el voltaje de salida del generador no se eliminan en los servicios de automóviles. Al mismo tiempo, sus empleados afirman que no hay ningún fallo de funcionamiento, ya que la batería todavía se está cargando, aunque tanto la corriente de carga como la tensión del generador pulsan. Dado todo lo anterior, el autor trató de aumentar la estabilidad del regulador de voltaje electrónico estándar 59.3702-01. En la fig. 1 muestra su circuito después de la primera versión de refinamiento, que se redujo a instalar un circuito adicional a partir de la resistencia R8 y el condensador C2, resaltado en color en la figura. El diodo S1M importado se puede reemplazar por uno doméstico de la serie KD202 o KD209.
El principio de funcionamiento del regulador sigue siendo el mismo. A medida que aumenta el voltaje en la red de a bordo, aplicado a la salida "15" del regulador, el potencial de base del transistor VT1 en relación con su emisor se vuelve más negativo, y a un cierto valor de este voltaje (establecido mediante puentes S1-S3), el transistor se abre. Como resultado, los transistores VT2 y VT3 se cierran, interrumpiendo el circuito de alimentación del devanado de excitación del generador conectado entre el terminal "67" del regulador y el cable común. Pero la corriente en un devanado con una inductancia significativa no puede detenerse instantáneamente. Continúa fluyendo a través del diodo VD2 abierto, disminuyendo gradualmente. Junto con la corriente de excitación, también disminuye la tensión suministrada por el generador a la red de a bordo. Después de un tiempo, el transistor VT1 se cierra y VT2 y VT3 se abren, lo que provoca un aumento de la corriente en el devanado de excitación del generador y un aumento del voltaje. El proceso descrito se repite periódicamente y el valor medio de la tensión del generador se mantiene sin cambios. El circuito R7C3 acelera el proceso de conmutación de los transistores VT1 -VT3. Con un aumento en el voltaje en la red de a bordo, causado, por ejemplo, al apagar una carga poderosa o al aumentar la velocidad del motor, el capacitor C2 recién instalado se carga y la corriente de carga, parte de la cual fluye a través de la base circuito del transistor VT1, es proporcional a la tasa de aumento de voltaje. Como resultado, VT1 se abre y los transistores VT2 y VT3 se cierran antes de lo que era sin un capacitor. La caída de corriente en el devanado de excitación también comienza antes, lo que ralentiza en gran medida o elimina por completo el aumento de voltaje causado por un factor externo. Un proceso similar ocurre con una rápida disminución del voltaje. Las oscilaciones resultantes se amortiguan y su amplitud se reduce significativamente. Con cambios lentos de voltaje, la corriente a través del capacitor C2 es pequeña y prácticamente no afecta el funcionamiento del regulador en estado estable, así como la precisión de estabilización del valor de voltaje promedio. Para verificar la estabilidad del sistema de estabilización de voltaje, cuando el motor y el generador están en funcionamiento, encienda y apague un consumidor potente, como los faros, monitoreando la corriente de la batería con un amperímetro. En este caso, la aguja del amperímetro después de la desviación máxima inicial del estado estable (está asociada con la inercia del generador y es inevitable incluso con un regulador ideal) debería volver a la anterior o llegar a un nuevo estado estable de manera monótona. sin ninguna fluctuación. Es posible regular las características dinámicas del sistema dentro de ciertos límites seleccionando la capacitancia del capacitor C2 y la resistencia de la resistencia R8 conectada en serie con él. La duración mínima del transitorio generalmente se logra con una capacitancia del capacitor C2 ligeramente mayor que aquella en la que ocurren las oscilaciones. Un aumento adicional en la capacidad conduce a una fuerte desaceleración en la respuesta del sistema a las condiciones externas cambiantes. Cabe señalar que para el regulador con la modificación descrita, el momento de su conexión inicial a la red de a bordo es muy peligroso. El condensador C2 está completamente descargado en este momento. Su corriente de carga bien puede alcanzar un valor peligroso para los transistores y desactivarlo. Por lo tanto, no debe reducir significativamente el valor de la resistencia R8 ni eliminarla por completo. Aunque en la práctica del autor de las fallas del regulador modificado por la razón descrita no ocurrieron, se recomienda tomar medidas para limitar la corriente que fluye a través de la base del transistor VT1, por ejemplo, para incluir una resistencia adicional en el circuito abierto que conecta la base al punto de conexión de las resistencias R6-R8, el condensador C1 y el diodo zener VD1. Su valor debe elegirse como máximo, lo que no empeora notablemente el funcionamiento del regulador sin el condensador C2. Se sabe que para aumentar la vida útil de la batería, el voltaje en la red de a bordo debe aumentar al disminuir la temperatura. Por lo tanto, en la práctica, se realiza un ajuste de voltaje estacional. En el regulador 59.3702-01, puentes S1-S3, cerrando las resistencias R1-R3, el voltaje promedio del generador se puede cambiar dentro de 13,8 ... 14,6 V. Cuando se quitan los puentes, disminuye. Las resistencias R1-R3 se pueden reemplazar con un recortador, lo que le permitirá ajustar suavemente el voltaje del generador. El propósito de los LED HL1 y HL2 no ha cambiado después de la revisión. Le permiten evaluar el rendimiento del sistema de control. Con el encendido conectado y el motor apagado, solo debe encenderse el LED HL2, lo que indica que se aplica voltaje al devanado de excitación del generador. El brillo del LED HL1 cuando el motor no está funcionando significa que el regulador está defectuoso. Cuando el motor está en marcha, ambos LED se encienden. Reducir la frecuencia de su rotación o aumentar la carga en la red a bordo conduce al hecho de que aumenta el brillo del LED HL2 y disminuye HL1. Con un aumento en la velocidad o una disminución en la carga, el brillo cambia en la dirección opuesta. El regulador, antes y después del perfeccionamiento descrito, fue probado en un automóvil viejo con una batería vieja. Se notó que en este automóvil, debido a la oxidación de los contactos, la resistencia del cableado eléctrico aumentó notablemente y la resistencia interna de la batería aumentó. Ambos factores conducen a una disminución de la estabilidad del sistema de regulación de voltaje. Con un regulador sin terminar 59.3702-01, la aguja del amperímetro, incluida en la rotura del cable que conecta el terminal positivo de la batería a la red de a bordo del automóvil, generalmente fluctuaba con una oscilación de 5.10 A. Inmediatamente después de encender el motor, el swing a menudo excedía 10 A, los faros comenzaron a parpadear. Al conducir durante mucho tiempo a alta velocidad, la oscilación a veces llegaba a ser inferior a 5 A, pero esto sucedía con poca frecuencia. Después del refinamiento del regulador discutido anteriormente, la aguja del amperímetro nunca fluctuó con una oscilación de más de 0,5.1 A. Después de arrancar el motor, los faros nunca parpadearon. Al conducir durante mucho tiempo a alta velocidad, el rango de oscilación de la flecha generalmente disminuía tanto que era difícil notarlo. Con mayor refinamiento, se quitaron la resistencia R7 y el capacitor C3 del controlador en cuestión, y se insertó un nodo entre la base del transistor VT2 y el punto de conexión del colector del transistor VT1 con el capacitor C1 y la resistencia R9, cuyo circuito es mostrado en la Fig. 2. En el diagrama que se muestra en la fig. 1, las ubicaciones de los disyuntores se muestran como cruces. Numeración de elementos en la fig. 2 continúa lo iniciado en la Fig. 1.
Se agregan al controlador un generador de pulsos exponencial en los elementos lógicos DD1.1 y DD1.3 y un dispositivo de umbral en el elemento DD1.2 con un amplificador de pulsos en un transistor VT4. El chip DD1 se alimenta con un voltaje de 5 V del estabilizador integral DA1. Una vez completado, el transistor VT1 sirve como amplificador de la señal de desajuste. El voltaje en su carga, la resistencia R9, depende linealmente de la diferencia entre los valores de voltaje actual y nominal en la red de a bordo. Este voltaje con la ayuda de las resistencias R13 y R14 se agrega a los pulsos del generador. La cantidad se alimenta a la entrada del dispositivo de umbral. Como resultado, se forman pulsos en su salida, cuya duración depende de la desviación del voltaje en la red de a bordo del valor nominal, y la tasa de repetición es constante (alrededor de 2 kHz). A través del amplificador en el transistor VT4, ingresan a la base del transistor VT2 y controlan el voltaje en el devanado de excitación del generador.
La vista del regulador modificado con la tapa quitada se muestra en la fig. 3. Se le agregan piezas adicionales mediante montaje en superficie. Después de instalar este regulador en el automóvil, la aguja del amperímetro nunca fluctuó con una oscilación superior a 0,5 A. Se puede suponer que con una baja resistencia transitoria de los contactos del cableado eléctrico y con una batería nueva, las fluctuaciones de corriente serán aún menores. . Autor: A. Sergeev
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