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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Regulador de voltaje compensado térmicamente. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Reguladores de corriente, voltaje, potencia Uno de los elementos importantes del equipamiento eléctrico de un automóvil es la batería recargable (en adelante, batería). A diferencia de otros equipos eléctricos, la batería tiene una vida útil limitada y, por lo tanto (dado su considerable coste), aumentar su recurso al máximo valor es una tarea urgente para los automovilistas. Dado que la batería está instalada en el automóvil casi todo el tiempo, para resolver este problema es necesario mantener el voltaje de carga óptimo generado por el regulador de voltaje estándar (en adelante, el regulador), que forma parte del equipo eléctrico del automóvil. La desventaja de los reguladores tradicionales es que mantienen un voltaje fijo (normalmente 14,1±0,2 V), aunque se sabe ([1]) que este voltaje debe variar de acuerdo con la expresión: Ut=U0(1+KeT), donde Ut es el voltaje, que se debe aplicar a los terminales de la batería para asegurar una corriente de carga óptima, a una temperatura del electrolito de T°C; U0=14,56 V - tensión que se debe aplicar a los terminales de la batería para garantizar una corriente de carga óptima a una temperatura del electrolito de 0 °C; Ke= -1,65x10-3 1/°C - coeficiente de temperatura de resistencia del electrolito; T - temperatura del electrolito, °C. De esta expresión se deduce que el voltaje óptimo generado por el regulador cuando la temperatura del electrolito cambia de -10 a +40 °C debería cambiar de 14,8 a 13,6 V, respectivamente. Dado que una desviación del voltaje de la red del vehículo del óptimo en 0,4 V reduce la duración de la batería en un 25%, es decir, aproximadamente 1 año (según otras fuentes [2], una desviación del voltaje de carga de un 10... 12% del óptimo reduce la vida útil de la batería de 2... 2,5 veces), la necesidad de corregir la temperatura del regulador es indiscutible. Para ello se desarrolló un regulador que tiene la función de ajustar el voltaje que se mantiene en la red eléctrica del vehículo. El propuesto se diferencia de los reguladores de voltaje publicados anteriormente que contienen una función similar [2] en la simplicidad del circuito, la unificación (instalada en lugar del regulador estándar) y la ausencia de ajustes, ya que la selección de los elementos del circuito se determina mediante cálculo.
El circuito regulador (ver figura) no tiene características especiales. En la diagonal del puente de medición está conectado un comparador de tensión. En uno de los brazos del puente de medición se incluye una fuente de tensión de referencia y en el otro se incluye un sensor de temperatura que tiene contacto térmico con el electrolito. Desde la salida del comparador, la señal, a través de un emisor abierto, ingresa a un potente interruptor de salida que conmuta la corriente a través del devanado de excitación del generador. Elementos del puente de medición: R1, R2, Rд, R3, VD1. La resistencia R3 y el diodo Zener VD1 forman una fuente de voltaje de referencia. La resistencia R4 proporciona retroalimentación para obtener el efecto de histéresis eléctrica en el funcionamiento del comparador DA1. El condensador C1 está diseñado para suprimir el ruido inducido en el cable que va al sensor de temperatura Rd. El comparador DA1, dependiendo de la señal recibida en su entrada directa, controla el funcionamiento del transistor VT1. Las resistencias R5, R6 limitan la corriente de salida del emisor abierto del comparador y también proporcionan una polarización a la base del transistor VT1, necesaria para su apertura y cierre confiables. El transistor VT1 conmuta la corriente a través del devanado de campo. Los diodos VD2, VD3 protegen el transistor VT1 de las sobretensiones de autoinducción que se producen en el devanado de excitación en el momento de su apagado. El voltaje de los terminales de la batería se suministra al divisor de voltaje R1, R2, Rd. La señal tomada del sensor de temperatura Rd y que cambia en proporción a su resistencia se suministra a la entrada directa del comparador DA1 y se compara con el voltaje de referencia generado por el diodo zener VD1 y se suministra a la entrada inversa del comparador. Si la señal en la entrada directa es menor que el voltaje de referencia, el comparador DA1 envía una señal al transistor VT1, que abre y enciende el devanado de excitación del generador. Cuando la señal en la entrada directa del comparador excede el voltaje de referencia, el transistor VT1 se apaga y el devanado de excitación del generador se apaga. Gracias a la retroalimentación a través de la resistencia R4, la diferencia entre los niveles de señal en la entrada directa del comparador, en la que produce una señal para encender y apagar el transistor VT1, es de aproximadamente 0,05 V. La configuración del dispositivo se reduce a calcular y seleccionar los valores de los elementos del puente de medición. Para hacer esto, necesitará un termómetro con un valor de división de 0,1 °C y un dispositivo de medición combinado capaz de medir voltaje con una precisión de 10 mV y resistencia con una precisión de 1 ohmio. Ejemplo. 1. Mida la resistencia del sensor de temperatura a una temperatura conocida, por ejemplo, a T=21 °C Rd=1883 Ohm. 2. Según la fórmula Rt=R0(1+KmT), donde Rt, R0 es la resistencia del conductor de cobre a temperaturas T°C y 0°C, respectivamente; Km=4,26x10-3 1/°С - coeficiente de temperatura de resistencia del cobre; T es la temperatura del sensor de temperatura (electrolito), °C, encuentre R0 = 1728 Ohm. 3. Utilizando el valor obtenido de R0, se utiliza la misma fórmula para calcular los valores de Rt para temperaturas -10 y +40 °C; R-10=1655 Ohmios; R+40=2023 Ohmios. 4. Al conectar una fuente de alimentación con un voltaje de +14 V al terminal “B”, mida el voltaje de referencia Uop = 8,84 V. 5. Secuencialmente para temperaturas -10 y +40 °C, encuentre la resistencia total de las resistencias R1, R2 (R1+R2)t=(UtRt/Uop) - Rt, donde Ut es el voltaje que se debe aplicar a los terminales de la batería para asegurar una corriente de carga óptima, a temperatura del electrolito T°C (U-10=14,8 V; U+40=13,6 V) (R1+R2)-10= 1116 ohm ; (R1+R2)+40=1089 Ohmios. 6. El valor promedio de estos dos valores: (R1 + R2) cp \u1102,5d XNUMX Ohm. 7. Considerando que R2~2R1, según la serie nominal de resistencias, seleccione los valores de resistencia más cercanos de las resistencias indicadas R1=360 Ohm, R2=750 Ohm. Con este cálculo, el error relativo al seleccionar las resistencias de las resistencias R1, R2 no supera el 1%. El regulador está colocado en la carcasa de un regulador estándar tipo chocolate averiado, por ejemplo el Y112-V. Para ello, abra la tapa pegada, retire el “relleno” viejo y limpie la base metálica. El transistor VT1 se presiona firmemente contra la base metálica, habiendo previamente colocado una junta de mica lubricada por ambos lados con grasa LITOL-24 y soldado la placa de montaje del colector al interior de la almohadilla de contacto “Ш”, y el terminal del emisor a la base de La vivienda. El comparador DA1, el condensador y las resistencias están ubicados en una placa de circuito separada. Usando la base de la caja y las almohadillas de contacto estándar “W”, “B”, “V”, los elementos restantes y las conexiones en el circuito se montan mediante montaje con bisagras. Para conectar el sensor de temperatura, utilice una placa de contacto libre (indicada en el diagrama con el símbolo “A”), ubicada en la misma diagonal que la placa de contacto “B”. El sensor de temperatura en sí está engarzado con una placa de cobre, a la que está soldado uno de sus cables y lleno de resina epoxi. El segundo terminal del devanado está conectado mediante un cable separado a la placa de contacto "A". Dado que este circuito es de baja corriente, no existen requisitos especiales para el cable. La placa de cobre se elige de tal tamaño que se pueda perforar un orificio de montaje para su instalación debajo del tornillo de fijación de la "abrazadera" del terminal negativo de la batería. La propia terminal y la parte del autobús “negativo” que sale de ella está aislada térmicamente del entorno. Teniendo en cuenta la conductividad térmica relativamente alta de las placas de plomo de la batería, con este método de fijación del sensor de temperatura se obtiene una diferencia de temperatura mínima entre el electrolito y el sensor. Todos los elementos del regulador están barnizados, la tapa está pegada e instalada en su lugar original. En el regulador se utilizan las siguientes resistencias: R5 - tipo MLT-0,25; el resto son tipo MLT-0,125, condensador C1 tipo KM 5. Como diodo zener VD1 se puede utilizar cualquier diodo zener con un voltaje de estabilización de 6 a 9 V, pero dado que el regulador está instalado en la carcasa de un generador que cambia su temperatura en un amplio rango durante el funcionamiento del motor, un diodo zener El diodo se selecciona con el coeficiente de temperatura de cambio de voltaje más bajo posible, por ejemplo KS191F, D818E. Es recomendable determinar su punto termoestable mediante el método descrito en [3]. Como comparador DA1, se puede utilizar un comparador del tipo K554CA3, pero hay que tener en cuenta que este microcircuito tiene una numeración de pines diferente y unas dimensiones totales ligeramente mayores que las indicadas en el diagrama. El transistor KT829B se puede utilizar como interruptor de salida, pero en cualquier caso el coeficiente de transferencia de corriente del transistor VT1 debe ser al menos 50. KD2A se puede utilizar como diodos VD3, VD209 y un devanado con una resistencia de 1. Se pueden utilizar 2 kOhm de un relé de pequeño tamaño como sensor de temperatura, por ejemplo el RES-60, fabricado con alambre de cobre. Literatura:
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