Šunta tipa sprieguma regulators. Atšķirība starp manevru un bez manevru PP

Šajā rakstā tiks aplūkotas metodes datu pārsūtīšanai pa ierīču strāvas vadiem. Īpaša uzmanība tiek pievērsta problēmām, kas jāatrisina šādu sakaru ierīču izstrādātājam. Ir sniegti piemēri sakaru līniju uztveršanas un pārraidīšanas daļu ieviešanai, izmantojot līdzstrāvas barošanas vadus, kā arī sakaru kanāla ieviešanu, izmantojot 220 voltu maiņstrāvas barošanas vadus ar frekvenci 50 Hz. Aprakstīti tipiski vadības mikrokontrollera darbības algoritmi.

Nedaudz vēstures

Ideja pārraidīt vadības signālus pa strāvas vadiem nav jauna. Pagājušā gadsimta 30. gados tika veikti drosmīgi eksperimenti, lai pārraidītu šādus signālus pa pilsētas elektrotīkla vadiem. Iegūtie rezultāti nebija īpaši iespaidīgi, taču nevajadzētu aizmirst, ka tajos laikos valdīja lampu tehnoloģija un elementu bāze nebija tik daudzveidīga. Papildus visām tehniskajām problēmām tika pievienotas organizatoriskās: nebija vienota standarta - katrs izstrādātājs visu darīja pats: tika izmantotas dažādas frekvences un modulācijas. Tas viss kavēja šīs sakaru nozares attīstību.

Raidīšanas un uztveršanas ierīču darbības princips

Šādu ierīču darbības princips ir pārraidīt augstfrekvences signālus, izmantojot līdzstrāvas vai maiņstrāvas strāvas vadus. Maiņstrāvas elektrolīnijās signāli visbiežāk tiek pārraidīti brīdī, kad maiņstrāva šķērso nulli, t.i., kad strāvas sprieguma nav vai tas ir minimāls. Fakts ir tāds, ka traucējumu līmenis šobrīd ir minimāls. Šajā gadījumā mums nepieciešamais signāls tiek pārraidīts it kā starp traucējumu sēriju.

Augstas frekvences signāla pārraide maiņstrāvas tīklā

Transformatoru visbiežāk izmanto, lai pārsūtītu augstfrekvences signālu uz elektrotīklu. Uztvērēja daļa parasti sastāv no sakaru transformatora un ķēdes, uz kuras tiek izolēti nepieciešamie augstfrekvences signāli.

Metode augstfrekvences signālu pārsūtīšanai uz maiņstrāvas tīklu

Līdzstrāvas ķēdēs tiek izmantota līdzīga augstfrekvences signālu pārraidīšanas metode, taču šāda signāla ģenerēšanas princips ir atšķirīgs: jaudīgs slēdzis (tranzistors) ar tā pāreju īslaicīgi apiet tīklu. Ir neliels tīkla sprieguma samazinājums (3. att.).

Augstfrekvences signālu ģenerēšanas metode līdzstrāvas tīklos

Uztvērēja pusē ir uzstādīts jutīgs detektors, kas nosaka šos sprieguma kritumus līnijā. Tālāk šie signāli tiek piegādāti pastiprinātāja ar AGC funkciju ieejā, pēc tam saņemtie signāli tiek pārsūtīti uz loģisko bloku, ko var realizēt vai nu maza mēroga integrācijas mikroshēmās vai universālā mikrokontrollerī vai specializētā mikroshēmā, kas ietver visas iepriekš minētās sastāvdaļas. Pēdējā laikā arvien biežāk šādiem uzdevumiem tiek izmantoti mikrokontrolleri to zemās cenas un lielisko iespēju dēļ. Turklāt programmējamo ierīču izmantošana ļauj mainīt šādu ierīču mērķi, ielādējot tajās jaunu programmu - tas ir daudz vienkāršāk un lētāk nekā izgatavot jaunu elektronisku ierīci ar duci mikroshēmu...

Mūsdienu PLC modema blokshēma

Šāda veida komunikācijas priekšrocības un trūkumi

Šāda veida komunikācijas priekšrocība ir esošās vadu elektropārvades līnijas koplietošana. Tas ir, nav nepieciešams uzstādīt sakaru līniju, un gandrīz jebkurā telpā ir kontaktligzda.

Trūkumi ietver gan ierīces tehnisko sarežģītību, gan mazo ātrumu, pārraidot datus attālumos, kas lielāki par 100-300 metriem.

Tāpat neaizmirstiet, ka šo sakaru kanālu var organizēt tikai starp tām ierīcēm, kuras ir pieslēgtas vienai tīkla fāzei un tikai vienas transformatora apakšstacijas ietvaros - augstfrekvences signāli nevar iziet cauri elektriskās apakšstacijas transformatora tinumiem.

Principā pēdējais ierobežojums tiek daļēji noņemts, izmantojot pasīvos vai aktīvos augstfrekvences signālu atkārtotājus. Tos izmanto gan signālu pārsūtīšanai uz citu fāzi, gan signālu pārsūtīšanai uz cita transformatora līniju.

Tehniskas grūtības saziņas kanāla ieviešanā

Uzticama sakaru kanāla organizēšana elektrotīklā ir nenozīmīgs uzdevums. Fakts ir tāds, ka tīkla parametri nav nemainīgi, tie mainās atkarībā no diennakts laika: mainās tīklam pievienoto ierīču skaits, to veids un jauda. Vēl viena bijušās PSRS valstu elektrisko tīklu negatīvā iezīme ir “hegemonija” - jaudīgas transformatoru apakšstacijas, kas apgādā veselus mikrorajonus! Attiecīgi vienai transformatora fāzei ir pieslēgti simtiem abonentu, un katram no viņiem dzīvoklī ir liels skaits dažādu ierīču. Tās ir gan ierīces ar transformatora barošanas blokiem, gan ierīces ar komutācijas barošanas avotiem. Pēdējie bieži tiek īstenoti ar pārkāpumiem attiecībā uz elektromagnētisko starojumu - traucējumiem, kas rada ļoti augstu traucējumu līmeni ēkas un jo īpaši pilsētas elektrotīklā.

Daudzās valstīs ēku barošanai izmanto kompaktas transformatoru ierīces. Viens šāds transformators nodrošina no 3 līdz 7 dzīvokļiem vai mājām. Līdz ar to abonentiem piegādātās elektroenerģijas kvalitāte ir ievērojami augstāka nekā mūsu elektrotīklos. Arī pretestība starp fāzes vadu un neitrālu ir lielāka. Visi šie faktori ļauj mums nodrošināt labākus apstākļus datu pārsūtīšanai visā dzīvoklī vai ēkā, nekā tas ir mūsu apstākļos.

Liels skaits tīklam pievienoto ierīču rada zemu pretestību starp fāzes vadu un nulli; tas var būt 1-3 omi un dažreiz pat mazāk. Piekrītiet, ka ir ļoti grūti “šūpot” tik zemas pretestības slodzi. Turklāt neaizmirstiet, ka tīkli ir ļoti lieli, tāpēc tiem ir liela kapacitāte un induktivitāte. Visi šie faktori nosaka pašu šāda sakaru kanāla izveides principu: jaudīga raidītāja izvade un augsta uztvērēja jutība. Tāpēc tiek izmantoti augstas frekvences signāli: tīklam ir lielāka pretestība augstām frekvencēm.

Ne mazāka problēma ir sliktais elektrotīklu stāvoklis gan kopumā, gan ēku iekšienē. Pēdējie bieži tiek veikti ar pārkāpumiem, un tiek pārkāpta pat minimālā prasība: galvenā līnija ir izgatavota ar biezāku vadu nekā izejošās piegādes līnijas uz telpām. Elektriķi zina tādu parametru kā “fāzes nulles cilpas pretestība”. Tās nozīme ir vienkārša sakarībā: jo tuvāk elektriskajai apakšstacijai, jo biezākiem jābūt vadiem, t.i., vadītāju šķērsgriezumam jābūt lielākam.

Ja vadu šķērsgriezums ir izvēlēts nepareizi, galvenās līnijas ieklāšana tiek veikta "kā tas notiek", tad līnijas pretestība slāpē augstfrekvences signālus. Situāciju var labot vai nu uzlabojot uztvērēja jutību, vai palielinot raidītāja jaudu. Gan pirmais, gan otrais ir problemātiski. Pirmkārt, sakaru līnijā ir traucējumi, tāpēc uztvērēja jutības palielināšana līdz traucējumu līmenim nepalielinās signāla uztveršanas uzticamību. Raidītāja jaudas palielināšana var traucēt citām ierīcēm, tāpēc tā arī nav panaceja.

Kopējie standarti. Standarta X10

Slavenākais no standartiem komandu pārsūtīšanai pa elektroenerģijas tīklu ir X10. Šo standartu jau sen, 1975. gadā, izstrādāja Skotijas uzņēmums Pico Electronics. Dati tiek pārsūtīti, izmantojot impulsu sēriju ar frekvenci 120 kHz un ilgumu 1 ms. Tie ir sinhronizēti ar brīdi, kad maiņstrāva iet caur nulli. Uz vienu nulles šķērsošanu tiek pārsūtīts viens informācijas bits. Uztvērējs gaida šādu signālu 200 µs. Zibspuldzes impulsa klātbūtne logā nozīmē loģisku “vienu”, tā neesamība nozīmē loģisku “nulli”. Biti tiek pārraidīti divreiz: pirmo reizi tiešā formā, otro reizi apgrieztā veidā. Parasti moduļi tiek realizēti kā atsevišķas ierīces, taču tagad tie arvien vairāk tiek realizēti nevis uz dažādu komponentu bāzes, bet gan izmantojot mikrokontrolleri. Tas samazina uztvērēja izmēru, ļaujot viedo aparatūru iebūvēt pat spuldzes ligzdā vai durvju zvanā.

Kā minēts iepriekš, augstfrekvences signāls nevar izplatīties ārpus transformatora apakšstacijas un fāzes. Tāpēc, lai iegūtu saziņu citā fāzē, tiek izmantoti tā sauktie aktīvie retranslatori. Bet jāņem vērā, ka uztvērējs signālu klausās tikai noteiktos laikos. Tāpēc viņi izmanto vai nu “viedos” uztvērējus ar mainītiem parametriem

Šim komunikācijas standartam ir gan plusi, gan mīnusi. Pirmkārt, viņš to izstrādāja jau sen, toreiz nebija mikrokontrolleru, un visas shēmas bija analogas, izmantojot daudzus komponentus. Tāpēc sakaru protokols ir ļoti mazs: vienā tīkla periodā tiek pārraidīts ne vairāk kā viens bits. Fakts ir tāds, ka bits tiek pārraidīts divreiz: pirmajā pusciklā tas tiek pārraidīts tiešā veidā, bet otrajā pusciklā - apgriezti. Otrkārt, dažas komandas tiek nosūtītas grupās. Tas vēl vairāk palielina saziņas laiku.

Vēl viens būtisks šī protokola trūkums ir komandas saņemšanas apstiprinājuma trūkums no ierīces. Tas ir, nosūtot komandu, mēs nevaram būt pārliecināti par tās garantēto piegādi adresātam. Tas arī neveicina šī standarta izplatību.

Paša pieredze. Riteņa no jauna izgudrošana

Pārbaudot reālos apstākļos daudzas gatavas ierīces, kas ļauj pārraidīt komandas pa elektrotīklu, nonācu pie neapmierinoša secinājuma: mājās, ar ierobežotu budžetu, bez specializētām ierīcēm un (ko tur slēpt?) zināšanām, tas izdosies. nav iespējams izgudrot kaut ko ģeniālu. Bet nekas un nekas neliedz jums izveidot jauku amatniecību jūsu īpašajos apstākļos. Tas nozīmē arī šāda izstrādājuma pielietojuma apjomu, attālumus, kādos jāpārraida komandas, kā arī šādas ierīces funkcionalitāti.

Nokārtosim dažas formalitātes sava projekta tehniskās specifikācijas veidā:

• ierīcei jāpārraida dati pa elektrotīkla vadiem;
• dati jāpārraida pašreizējo "paužu laikā", t.i., kad tīkla spriegums ir minimāls;
• sakaru kanāla uzticamība tiek nodrošināta gan aparatūrā (optimāls signāla līmenis uztveršanas punktā), gan programmatūrā (dati tiek pārraidīti ar kontrolsummu, lai konstatētu saņemto datu bojājumus, komandas tiek pārraidītas vairākas reizes, fakts, ka uztverošā ierīce komandas saņemšana tiek apstiprināta, nosūtot atbilstošu signālu atpakaļ uz resursdatora ierīci);
• Vienkāršosim līdz vajadzīgajam līmenim gan protokolus datu apmaiņai starp ierīcēm tīklā, gan modulācijas veidu. Pieņemsim, ka viens datu bits tiek pārraidīts 1 milisekundi. Vienība tiks pārraidīta šāda ilguma impulsu uzliesmojumu veidā, un, ja tā nav, tiks pārraidīta nulle;
• tīklā visas ierīces klausās signālus, bet tikai tā ierīce, kurai ir adresēta šāda komanda, izpilda saņemto komandu. Tas ir, katrai ierīcei ir sava individuālā adrese - numurs.

Pati šādu ierīču izpilddaļas shēma var būt atšķirīga. Mēs esam ieinteresēti uztveršanas un pārraides daļu ķēdē.

Attēlā parādīta reālas ierīces diagramma, kas pārraida komandas pa elektroenerģijas tīklu. Ierīces izpilddaļa kontrolē lampas spilgtumu, t.i., tā ir dimmer.

Apskatīsim diagrammu tuvāk. Transformators T1 un diožu tilts D1-D4 nodrošina ierīces jaudu. Mezgls R8\R11, diode D6 un tranzistors Q1 nodrošina signāla formatējumu, kas norāda minimālo spriegumu elektrotīklā (frekvence 100 Hz). Pogas S1-S3 tiek izmantotas, lai lokāli kontrolētu dimmera darbību: tās maina lampas spilgtumu, ļauj saglabāt šo parametru kā noklusējuma parametru, kā arī lampas pieauguma un krituma laikus. Gaismas diode parāda reostata darbības režīmus un to, ka tiek uztverti signāli. Atlikušās gaismas diodes parāda lampas spilgtumu un spilgtuma maiņas laiku.

Rezistori R11 un R12 veido sprieguma dalītāju un tiek izmantoti, lai iestatītu ierīces uztverošās daļas “jutību”. Mainot šo rezistoru pretestības koeficientus, jūs varat ietekmēt ierīces reakciju gan uz traucējumiem, gan noderīgo signālu.

Sakaru transformators T2 tiek izmantots ierīces uztverošo un raidošo daļu galvaniskajai izolācijai, kā arī pārraida augstfrekvences signālus uz ēkas elektrotīklu.

Raidošā daļa ir izgatavota no tranzistora Q2 un viena no transformatora T2 tinumiem. Pievērsiet uzmanību Zener diodei D5 - tieši tā aizsargā tranzistora savienojumu no sabrukšanas īslaicīgu augstsprieguma traucējumu laikā tīklā.

Uztvērēja daļa ir nedaudz sarežģītāka: viens no transformatora T2 tinumiem kopā ar paralēlo svārstību ķēdi L1\C2 veido sarežģītu uztveršanas ceļa ķēdi. Diodes D8 un D9 aizsargā mikrokontrollera ieeju no sprieguma robežas. Pateicoties šīm diodēm, spriegums nevar pārsniegt barošanas sprieguma vērtību (mūsu gadījumā 5 volti) un nevar kļūt negatīvs zem mīnus 0,3-0,5 voltiem.

Signālu saņemšanas process tiek veikts šādi. Pieprasīšanas pogām un darbam ar displeju nav īpašu funkciju. Tāpēc es neaprakstīšu viņu darbu.

Saņemošā apakšprogramma gaida pašreizējo nulles šķērsošanas signālu. Iestājoties šim notikumam, tiek uzsākta analogās komparatora aptaujas procedūra, kas ilgst aptuveni 250 mikrosekundes. Ja netika saņemti signāli, tad apakšprogramma sāk darbu no paša sākuma.

Kad tiek saņemts jebkurš signāls (salīdzinātājs savā izejā ir izdevis loģisku), tiek uzsākta saņemtā signāla analīzes procedūra: noteiktu laiku salīdzinājumam tiek aptaujāts, vai nav gara signāla. Ja saņemtajam signālam ir nepieciešamais ilgums, saņemtais signāls tiek uzskatīts par uzticamu. Pēc tam tiek sākta attālās ierīces pārsūtīto datu nepieciešamā bitu skaita saņemšanas procedūra.

Pēc visu datu saņemšanas tiek analizēts, vai tie atbilst tajā pašā pakā pieņemtajai kontrolsummai. Ja dati tiek saņemti ticami, komanda tiek atzīta par derīgu un izpildīta. Pretējā gadījumā saņemtie dati tiek ignorēti un programma tiek izpildīta vēlreiz.

Arī signālu pārraides procesu tīklā pilnībā veic mikrokontrolleris. Ja ir nepieciešams pārsūtīt datus, apakšprogramma gaida sākuma nosacījumu: saņem pašreizējo nulles šķērsošanas signālu. Pēc šī signāla saņemšanas tiek uzturēta 80-100 mikrosekunžu pauze, pēc kuras uz elektrotīklu tiek pārraidīta vajadzīgās frekvences un ilguma impulsu pakete. Augstas frekvences signāli caur augstsprieguma kondensatora C1 mazo kapacitāti nonāk tīklā praktiski bez zudumiem. Nepieciešamās frekvences sērijas tiek ģenerētas, izmantojot šajā mikrokontrollerī pieejamo aparatūras PWM ģeneratoru. Kā liecina eksperimenti, visoptimālākā signāla pārraides frekvence ir diapazonā no 90-120 kHz. Šīs frekvences ir atļautas izmantot bez nepieciešamības reģistrēties attiecīgajās uzraudzības iestādēs gan Krievijā, gan Eiropā. (CENELEC standarts)

Un tagad atbilde uz visbiežāk uzdoto jautājumu: kāds ir sakaru diapazons starp šādām ierīcēm? Atbilde ir vienkārša: sakaru diapazonu ietekmē daudzi faktori: elektropārvades līniju kvalitāte, “pagriezienu” un montāžas kārbu klātbūtne, slodzes veids un jauda...

No prakses: mazā pilsētā uz elektrolīnijas, kas apgādā 30-50 privātmājas, no rīta un dienas laikā (kad tiek izmantotas mazāk elektroierīču) sakaru diapazons ir daudz lielāks nekā lielā pilsētā ar simts. dzīvokļi tajā pašā fāzē.

Atbildēšu arī uz otru izplatīto jautājumu: kā palielināt sakaru diapazonu? Lai to izdarītu, varat palielināt uz elektroenerģijas tīklu pārraidītā signāla jaudu, kā arī uzlabot ierīces uztveršanas daļu.

Jaudas pastiprinātāju var izgatavot, izmantojot parasto TDA2030 vai TDA2003 mikroshēmu (lai gan ražotāja deklarētie parametri ir atšķirīgi, tie darbojas labi).

Saņemšanas daļu ir grūtāk modificēt:

• pievienot ieejas pastiprinātāju un AGC;
• pievienojiet šaurjoslas filtrus ierīces ieejā. Vienkāršākais risinājums ir šāds: seriālā ķēde, kas noregulēta uz vajadzīgo frekvenci.

Mūsdienās impulsu maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājiem ir vadošā pozīcija starp analogiem. Populārākā impulsu pārveidošanas topoloģija ir atgriezeniskā topoloģija. Vēl viens tā popularitātes iemesls ir diezgan vienkāršs un lēts veids, kā izveidot daudzkanālu barošanas avotu, kas tiek panākts, vienkārši pievienojot transformatoram papildu sekundāros tinumus.

Parasti atgriezeniskā saite tiek ņemta no izvades, kurai nepieciešama visprecīzākā izvades pielaide. Pēc tam šī izeja nosaka sprieguma attiecību visiem pārējiem sekundārajiem tinumiem. Tomēr induktivitātes noplūdes ietekmes dēļ ne vienmēr ir iespējams sasniegt nepieciešamo precizitāti dažādu kanālu izejas parametru pielāgošanā, īpaši mazas slodzes (vai vispār nav) gadījumā galvenajam kanālam un pilna sekundāro kanālu slodze.

Lai stabilizētu sekundāro kanālu izvadi, var izmantot pēcregulatorus un priekšielādētājus. Tomēr to izmantošana palielina galīgās izmaksas un samazina produkta efektivitāti, kas padara tos mazāk pievilcīgus patērētājiem. Šī problēma ir īpaši aktuāla sakarā ar tendencēm pastiprināt standartus barošanas blokiem, kas darbojas bez slodzes vai gaidstāves režīmā.

1. attēlā parādītais risinājums tiek saukts par “Active Shunt Regulator” un ļauj sasniegt parametrus atbilstoši ievades standartiem un vienlaikus saglabāt pieņemamu budžetu gala ierīcei.

1. attēls. Aktīvais šunta regulators daudzkanālu flyback topoloģijai

Shēma darbojas šādi. Kamēr izejas ir regulēšanas robežās, sprieguma dalītāju R14 un R13 ieslēdz tranzistors Q5, kas izslēdz Q4 un Q1. Kad strāva plūst caur Q5 šajā darbības režīmā, 5V izejā ir neliela priekšslodze.

Nominālā sprieguma starpība starp 5 V izeju un 3,3 V izeju ir 1,7 V. Kad slodze uz 3,3 V izeju sāk palielināt strāvas patēriņu bez atbilstošas ​​strāvas palielināšanās 5 V izejā, palielinās spriegums 5 V izejā. attiecībā pret 3,3 V izeju. B. Brīdī, kad nominālo spriegumu starpība pārsniedz 100 mV, Q5 aizveras, tas izraisa Q4 un Q1 atvēršanos, kas savukārt ļauj 5 V izejas strāvai darbināt slodzi pie 3,3 V izejas un samazināt sprieguma novirzes atšķirība.

Strāvu caur Q1 nosaka iegūtā sprieguma starpība starp galveno un sekundāro kanālu, un tā ļauj saglabāt sākotnējo sprieguma attiecību neatkarīgi no slodzes, pat ja izeja ir 3,3. 100% noslogots, 5 V darbojas bez slodzes. Q5 un Q4 konsekvence novērš parametru temperatūras novirzi, jo viena tranzistora VB-E izmaiņas tiek kompensētas ar otrā tranzistora izmaiņām. Diodes D8 un D9 nav nepieciešamas, bet samazina jaudas izkliedi Q1, novēršot nepieciešamību pēc radiatora.

Tā kā ķēde reaģē tikai uz relatīvām atšķirībām starp diviem spriegumiem, tā lielākoties ir neaktīva pie pilnas slodzes un nelielas slodzes. Tā kā šunts ir savienots no 5 V izejas uz 3,3 V izeju, aktīvās jaudas zudumi ķēdē ir samazināti par 66%, salīdzinot ar šunta regulatoru, kas ir savienots ar zemi. Tā rezultātā efektivitāte saglabājas augsta pie pilnas slodzes, un enerģijas patēriņš joprojām ir zems visā slodzes diapazonā.

Ģenerators ir elektriskā mašīna, kas pārvērš mehānisko rotācijas enerģiju maiņstrāvas enerģijā. Ģeneratora spoļu radītā maiņstrāva tiek iztaisnota ar diodēm un uzlādē laivas akumulatorus. Sprieguma regulators uztur pastāvīgu spriegumu pie ģeneratora izejas, un trīspakāpju uzlādei tiek uzstādīts ārējais vai šunta regulators. Bez tā nav iespējama ātra dziļas izlādes akumulatoru uzlāde no laivas motora ģeneratora.

Vienkāršākais ģenerators

Vienkāršākais ģenerators ir metāla stienis, kuram apkārt ir uztīts vads. Ja zem stieņa tiek pārvietots pastāvīgais magnēts, stienis tiks magnetizēts dažādos virzienos, un vadā radošais mainīgais magnētiskais lauks izraisīs mainīgas polaritātes strāvas impulsus.

Strāva, kas rodas vadā, ir tieši proporcionāla magnētiskā lauka stiprumam, magnēta kustības ātrumam un stieples apgriezienu skaitam ap stieni.

Ģenerators iegūs savu parasto izskatu, ja magnēta translācijas kustība tiks aizstāta ar rotējošu un spoles, kurās rodas strāva, tiks novietotas aplī. Tomēr strāvu šādā ģeneratorā būs iespējams regulēt tikai pēc dzinēja apgriezienu skaita, un tas ir ļoti neērti.

Kā sprieguma regulators darbojas uz laivas motora?

Īstu ģeneratoru kontrolē, mainot magnēta stiprumu. Lai to izdarītu, pastāvīgā vietā tiek izmantots elektromagnēts, kura dzelzs kodolā ir koncentrēts magnētiskais lauks, ko rada caur spoli plūstošā strāva. Magnētiskā lauka stiprums ir proporcionāls strāvai ierosmes spolē, tāpēc mainot strāvu spolē, palielinās vai samazinās ģeneratora jauda. Ierīci, kas kontrolē ģeneratora ierosmes strāvu un jaudu, sauc par sprieguma regulatoru.

Elektromehāniskie regulatori ir pirmās šāda veida ierīces. Ierosmes strāva plūst caur releja sviru, kas griežas attiecībā pret punktu F un aizver "Aizdedzes" un "Zemējuma" punktus. “Aizdedze” ir savienota ar akumulatora pozitīvo spaili caur dzinēja aizdedzes atslēgu. Regulēšanas atspere notur releja sviru pret “Aizdedzes” kontaktu.

Ja akumulatora spriegums ir zems, ierosmes strāva ir maksimālā un ģenerators rada maksimālo strāvu. Kad akumulatora spriegums paaugstinās līdz iestatītajai vērtībai (starp 13,8 un 14,2 volti), palielinās strāva, kas plūst no aizdedzes uz zemi caur releja spoli, relejs darbojas, nospiež sviru uz leju un atver kontaktu. Ierosmes strāva nokrītas līdz nullei, ģeneratora izeja nokrītas līdz nullei, akumulatora spriegums samazinās un relejs aizver aizdedzes kontaktu. Process sākas no jauna.

Jo augstāks ir akumulatora spriegums, jo ilgāk kontakts paliek apakšējā stāvoklī. Ģeneratora izeja simtiem reižu sekundē pārslēdzas no maksimālās uz nulli, saglabājot vidējo spriegumu nemainīgu, kamēr strāvai ir tendence uz nulli (plus pievienotās slodzes patērētā strāva). Akumulatora uzlādes spriegums elektromehāniskajā regulatorā tiek iestatīts ar atsperes spriegojumu.

Elektroniskā sprieguma regulatora darbības princips ir līdzīgs. Ja spriegums akumulatorā ir zems, tad spriegums tranzistora 1 pamatnē ir zems un tas tiek izslēgts. Šajā stāvoklī tranzistors 1 darbojas kā liela pretestība starp tranzistora 2 pamatni un zemi, tāpēc 2. tranzistora pamatnē ir augsts spriegums un tas ir ieslēgts. Tranzistors 3 pastiprina tranzistora 2 kolektora-emitera strāvu divdesmit vai vairāk reizes, izraisot lielu strāvu ierosmes spolē un ģeneratora maksimālo izejas strāvu.

Kad akumulatora spriegums palielinās, tranzistors 1 ieslēdzas. Pretestība starp tranzistora 2 pamatni un zemi samazinās, un tranzistori 2 un 3 izslēdzas, pārtraucot strāvas plūsmu ierosmes spolē. Bez ierosmes strāvas ģenerators pārstāj ražot strāvu.

Tranzistori ieslēdzas un izslēdzas simtiem reižu sekundē. Vidējā ierosmes strāva un ģeneratora izejas strāva ir atkarīga no tā, cik ilgi sistēma atrodas ieslēgtā un izslēgtā stāvoklī.

Kāpēc jums ir nepieciešams šunta sprieguma regulators?

Standarta piekarināmo ģeneratoru sprieguma regulatori ir automobiļu tipa regulatori, kas labi darbojas šādos apstākļos:

• akumulators ir startera akumulators ar plānām plāksnēm
• Akumulators gandrīz vienmēr ir pilnībā uzlādēts
• Temperatūras starpība starp regulatoru un akumulatoru ir neliela
• Sprieguma kritums starp akumulatoru un ģeneratoru ir mazāks par 0,1 voltu

Automašīnās, iedarbinot dzinēju, akumulators izlādējas par 5-10%, pēc tam pat tukšgaitā ģeneratora jauda ir pietiekama, lai darbinātu visus patērētājus un uzlādētu akumulatoru. Tā kā startera akumulators nav būtiski izlādējies, tā uzlāde neaizņem daudz laika un vilces akumulatoriem nepieciešamais otrais uzlādes posms kļūst nevajadzīgs.

Piekarināmo motoru sprieguma regulatori ir lādētāji ar maksimālo strāvas ierobežojumu un spriegumu 13,8–14,2 volti. Bet 13,8 voltu spriegums ir augstāks par ieteicamo dziļās izlādes akumulatoru uzturēšanas uzlādes posma spriegumu, un 14,2 voltu spriegums ir zemāks par piesātinājuma posma spriegumu.

Ģenerators ar standarta regulatoru nekad pilnībā neuzlādēs dziļās izlādes akumulatoru, bet tikai pārlādēs un sabojās, ja tas būs pievienots akumulatoram ilgu laiku.

Ko var darīt ārējie sprieguma regulatori

Ūdensizturīgs sprieguma regulators, ko ražo Sterling Power. Maksimālā ģeneratora strāva ir 120 A. Sprieguma regulators ir piemērots jebkuriem piekarināmiem motoriem - Honda, Suzuki, Yamaha un citiem.

Viedais laivas motora sprieguma regulators kontrolē vilces laivu akumulatoru uzlādi. Tas tiek uzlādēts trīs posmos, ko sauc par piesātinājuma, absorbcijas un uzturēšanas uzlādes posmu.

Sprieguma un strāvas grafiki trīs dziļās izlādes akumulatora uzlādes posmos. Uzlāde notiek, kad akumulatora spriegums nokrītas zem 12,8 voltiem

Piesātinājuma posmā, lādējot ar līdzstrāvu, akumulators ātri iegūst 75-80% no nominālās jaudas, un spriegums tā spailēs palielinās līdz 14,4-14,8 voltiem (atkarībā no veida). Šajā brīdī regulators pārslēdzas uz absorbcijas fāzi. Šajā posmā uzlāde notiek lēnāk, un uzlādes strāva tiek pakāpeniski samazināta, lai atbilstu pašreizējam akumulatora stāvoklim. Pēc tam, kad strāva ir samazinājusies līdz 1-2% no jaudas, uzlāde tiek pabeigta un regulators pārslēdzas uz uzturēšanas uzlādes režīmu, kura laikā uzrauga akumulatora spriegumu un uzlādējas, ja spriegums nokrītas zem 13 voltiem.

• Lai nesabojātu akumulatoru uzlādes laikā, ārējie sprieguma regulatori ir aprīkoti ar iebūvētiem siltuma sensoriem. Uzlāde tiek pārtraukta, ja akumulatora temperatūra paaugstinās līdz 50 grādiem.
• Dažādu veidu un izmēru akumulatoriem ir nepieciešamas dažādas uzlādes līknes un dažādas sprieguma un strāvas vērtības, tāpēc viedajiem regulatoriem ir iepriekš iestatīti šķidrās skābes, AGM un gēla akumulatoru uzlādes režīmi.
• Paralēli standartam uz piekarināmā motora ir uzstādīts ārējais sprieguma regulators, kas iedarbojas, ja viedais regulators sabojājas.

Šuntu regulatoru trūkumi

Lai gan viedie regulatori ir piemēroti visu veidu laivu ģeneratoriem un akumulatoriem, uzstādīšana var šķist sarežģīta tiem, kam nav iepriekšējas zināšanas par elektrību. Dažos gadījumos, lai pievienotu regulatoru, jums būs jānosaka izmantotā ģeneratora veids un jānoņem tas no dzinēja. Turklāt jauniem piekarināmiem motoriem nav ieteicams uzstādīt šunta sprieguma regulatorus, lai nepārkāptu to garantiju.

Sterling jaudas ģeneratora lādētājs līdz 120 ampēriem (12 volti) nodrošina dziļu akumulatora uzlādi un vairākus akumulatora savienojumus līdz pat piecām reizēm ātrāk

Uzstādīšanas grūtībām un garantijas problēmām var izvairīties, ja izmantojat borta ierīces, kuras darbina laivas motora ģenerators. Tie arī uzlādē akumulatorus trīs posmos, strādā ar ģeneratoriem līdz 400 A un rada 12, 24 vai 36 voltu spriegumu. Jaudīgajiem modeļiem ir iebūvētas sadalītās diodes vairāku akumulatoru savienošanai.

Ūdensizturīgs lādētājs Sterling Power BBW 1212. Uzlādes strāva līdz 25 ampēriem. Darbojas ar laivas motora ģeneratoru. Savienojas ar startera akumulatoru un sāk darboties tikai pēc tam, kad tas ir pilnībā uzlādēts

Uzdod jautājumu,

un saņemiet padomu par piekarināmiem elektromotoriem, akumulatoriem vai lādētājiem laivai vai jahtai