Почему на современных автомобилях контактные (вибрационные) регуляторы заменены электронными?

Основной источник электроэнергии в автомобиле — генератор. Выдаваемое им напряжение сильно зависит от оборотов коленчатого вала двигателя. Чтобы оно находилось в допустимых пределах (около 14 В), необходимо изменять ток в обмотке возбуждения: при увеличении частоты вращения ротора уменьшать ток возбуждения, а при уменьшении частоты вращения увеличивать его. Эту зависимость и задают регуляторы - напряжения. Сейчас их можно встретить трех типов: контактные (их называют еще вибрационными или электромагнитными), бесконтактные (электронные) и контактно-транзисторные (смешенного типа).

Рис. 1. Простейшие регуляторы на­пряжения: а — контактные; б — контактно-транзисторные; в — бес­контактные.

В контактных регуляторах напряжения (рис. 1а) изменение тока достигается периодическим включением в цепь обмотки возбуждения (ОВ) дополнительного резистора R. Происходит это так. При малых оборотах коленчатого вала напряжение генератора меньше, чем напряжение срабатывания электромагнитного реле Р; его контакты К замкнуты, и ток в обмотку поступает, минуя резистор R. По мере увеличения оборотов напряжение генератора растет, и, когда его величина превысит напряжение срабатывания реле, контакты разомкнутся. В цепь обмотки возбуждения включится дополнительный резистор R, благодаря чему ток возбуждения, а значит, и напряжение генераторе уменьшатся, и под действием пружины П контакты К снова замкнутся. Напряжение генератора будет возрастать до тех пор, пока контакты К вновь не разомкнутся. Таким образом, они в течение всего времени работы генератора замыкаются и размыкаются, а напряжение колеблется около номинального значения, которое можно регулировать, изменяя натяжение пружины П. Частота замыкания и размыканий контактов К столь велика, что колебания напряжения практически незаметны.

Контактно-транзисторные регуляторы напряжения (рис. 1, б) работают так же, как и контактные, но роль контактов и дополнительного резистора в нем выполняет транзистор VT.
Работа регулятора при открытом транзисторе идентична работе контактного регулятора (см. рис. 1, а) при замкнутых контактах, а при запертом транзисторе он работает так же, как рассмотрено ранее — при разомкнутых контактах. Управляют транзистором контакты К1 электромагнитного реле Р1.

В бесконтактных регуляторах напряжения (рис. 1, в) для управления выходным транзистором VТ2 вместо электромагнитного реле служит более стабильное и надежное полупроводниковое измерительное устройство, основной элемент которого — стабилитрон. Пока напряжение мало, стабилитрон VD закрыт, ток через него не протекает, поэтому транзистор VТ1 тоже закрыт, а выходной транзистор VТ2 открыт. Как только напряжение генератора станет больше номинального, стабилитрон «пробивается», проходящий через него ток отпирает транзистор VТ1 и запирает VТ2. При этом ток возбуждения, а значит, и напряжение генератора уменьшаются, стабилитрон снова закрывается, а выходной транзистор открывается. Процесс повторяется, и таким образом напряжение генератора постоянно при изменении оборотов двигателя.

У двухуровневых механических регуляторов напряжения имеется большой недостаток — чрезмерный износ элементов. По этой причине вместо электромагнитного реле стали использовать полупроводниковые элементы, работающие в ключевом режиме. Принцип работы аналогичен, только механические элементы заменены электронными. Чувствительный элемент выполнен на делителе напряжения, который состоит из постоянных резисторов. В качестве задающего устройства используется стабилитрон. Современный реле-регулятор напряжения генератора является более совершенным устройством, надежным и долговечным. На транзисторах функционирует исполнительная часть устройства управления. По мере того как изменяется напряжение на выходе генератора, электронный ключ замыкает или размыкает цепь, при необходимости подключают добавочное сопротивление.

Задание 3