5 самых популярных схем регуляторов напряжения (РН) 0-220 вольт своими руками

8 основных схем регуляторов своими руками. Топ-6 марок регуляторов из Китая. 2 схемы. 4 Самых задаваемых вопроса про регуляторы напряжения.+ ТЕСТ для самоконтроля

Регулятор напряжения – это специализированный электротехнический прибор, предназначенный для плавного изменения или настройки напряжения, питающего электрическое устройство.

Регулятор напряжения

Важно помнить! Приборы этого типа предназначены для изменения и настройки питающего напряжения, а не тока. Ток регулируется полезной нагрузкой!

ТЕСТ:

4 вопроса по теме регуляторов напряжения

1. Для чего нужен регулятор:

а) Изменение напряжения на выходе из прибора.
б) Разрывание цепи электрического тока

1. От чего зависит мощность регулятора:

а) От входного источника тока и от исполнительного органа

б) От размеров потребителя

1. Основные детали прибора, собираемые своими руками:

а) Стабилитрон и диод

б) Симистор и тиристор

1. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт:

а) Питать стабилизированным напряжением микросхемы

б) Ограничивать токопотребление электрических ламп

Ответы.

а,а,б,а.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

1. Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
2. Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.
3. При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера. Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.

Принцип работы

Вольтодобавочные трансформаторы имеют одну обмотку, включенную последовательно с линией, в которой регулируется напряжение. Эта обмотка питается от регулировочного (питающего) трансформатора, а первичная обмотка последнего – от сети или постороннего источника тока. В зависимости от схемы соединения обмоток вольтодобавочные трансформаторы могут создавать добавочную ЭДС, сдвинутую по фазе относительно основного напряжения или совпадающую с ним. На рис. 2 изображена принципиальная схема включения вольтодобавочного трансформатора.

Рисунок 2 – Принципиальная схема включения вольтодобавочного трансформатора

1. основной трансформатор
2. последовательный трансформатор
3. регулировочный трансформатор

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

1. Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
3. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
4. Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

Ограничители максимального и обратного тока

При заполнении сильно разряженного аккумулятора или одновременном включении всех потребителей автомобиля возможно разрушение обмотки возбуждения или якоря. В обычном случае ток не превышает 18 – 20 А, что при напряжении 12 В эквивалентно мощности чуть более 200 Вт. Схема защиты выполняется по электромеханическому шаблону. Это подпружиненное реле, в момент превышения током порога максимума перебрасывающее контакты, втягивая сердечник магнитным полем индуктивности.

В цепь обмотки возбуждения включается резистор, гасящий часть разницы потенциалов на своём сопротивлении. Это вызывает снижение тока. Потом расход закономерно снижается, контакты замыкаются вновь. Реле работает аналогично предыдущему, но настроено по-другому и функционирует реже.

Самодельное устройство

Подобная защита способна отказать при образовании короткого замыкания или резкого повышения оборотов. От указанных недостатков избавлена электронная схема ограничителей тока.

Реле обратного тока блокирует разряд аккумулятора через обмотки генератора. Отключает батарею, когда напряжение генератора слишком низкое (11,8 – 13 В). Все время, пока работает генератор, ток течёт по параллельной обмотке. Когда напряжение превышает порог, подключается аккумулятор для зарядки. Реле устроено хитро, содержит две обмотки:

1. Последовательная включена по цепи между генератором и ответвлением проводки к аккумулятору.
2. Параллельная обмотка включена после ответвления, но перед нагрузкой.

В результате при включении генератора аккумулятор от него отделен разомкнутым контактом. По мере роста тока, текущего по обеим обмоткам, усиливается поле катушек. В момент достижения порогового значения реле замыкается и начинается зарядка аккумулятора. Если напряжение падает, батарея разряжается. Причём в последовательной обмотке ток теперь направлен к генератору (там потенциал ниже), а в параллельной течёт в том же направлении. Как результат, половинное усилие не способно удержать сердечник, и тот обрывает связь с генератором. Питание бортовой сети идёт от батарей.

По мере набора оборотов ситуация повторяется заново. В какой-то момент потенциал генератора превышает напряжение аккумулятора, и сеть начинает питаться отсюда. Через обе обмотки протекает полный прямой ток нагрузки, контакты замыкаются, батарея заряжается. И так далее. Помимо перечисленных выше минусов, присущих электромеханическим реле, на регулятор действует непостоянство напряжения аккумулятора. Вольтаж резко проседает при запуске стартера ввиду очевидных причин.

Негативный эффект отмечается при движении по городу. На размыкание реле требуется ток 6 А, что составляет треть всех затрат. В результате частого срабатывания аккумулятор чрезвычайно быстро разряжается. Это снижает срок службы батарей.

ШИ-стабилизатор

Широтно-импульсные стабилизаторы характеризуются более стабильной работой, то есть в сеть автомобиля подается почти постоянное напряжение, а небольшие отклонения в пределах нормы носят плавный характер. В схеме устройства использованы те же детали, что и в оригинале, но в то же время включена микросхема К561ТЛ1. Это позволило собрать мультивибратор и формирователь коротких импульсов на 1-м узле. Также упрощен узел управления выходным ключом за счет применения полевого транзистора, повышенной мощности.

Цикл работы стабилизатора

С включением зажигания на выходе триггера DD1.1 появляется низкий логический уровень. В следствии, этого током зарядки конденсатора СЗ открывается транзистор VT1. Он в свою очередь начинает подавать на входы элемента DD1.2 высокий уровень, единовременно разряжая конденсатор С4. С появлением на выходе низкого уровня DD1.2 открывает полевой транзистор VT3. Ток с вывода стабилизатора протекает обмотку возбуждения генератора.

После прекращения импульса на выходе DD1.1 образуется высокий уровень и транзистор VT1 закрывается. Происходит зарядка конденсатора С4 током, проходящим через резистор R5 от генератора, который управляется транзистором VT2. В то время как напряжение на конденсаторе С4 опуститься до нижнего предела переключения триггера DD1.2, он переключится. На его выходе возникнет высокий уровень, который закроет транзистор VT3. В целях защиты входных цепей микросхемы DD1 напряжение конденсатора С4 ограничивается диодом VD4, что при его последующей зарядке не приведет к переключению DD1.2. Когда же на выходе генератора снова формируется импульс низкого уровня, процесс начинает повторяться.

Таким образом, стабилизация осуществляется длительностью включенного состояния полевого транзистора, а процессом управляет измерительное устройство, а также генератор тока. Когда возрастает напряжение на выводе генератора нарастает ток коллектора транзистора VT2. При увеличении ампеража конденсатор С4 начинает заряжаться быстрее и продолжительность включенного состояния транзистора VT3 уменьшается. В следствии ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора уменьшается и, конечно же, уменьшается выходное напряжение генератора.

При понижении напряжения на выводе от генератора ток на коллекторе транзистора VT2 снижается. В результате время зарядки конденсатора С4 возрастает. Это приводит к более длительному периоду включенности транзистора VT3 и ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора, возрастает. Выходное напряжение генератора также увеличивается.

Проверка отдельного регулятора

Проверка регулятора напряжения у генератора Г-222: 1 — аккумуляторная батарея; 2 — регулятор напряжения; 3 — контрольная лампа.

Как правило, отдельные регуляторы напряжения устанавливали на старые машины, включая отечественные ВАЗы. Но некоторые производители продолжают так поступать до сих пор. Процесс проверки аналогичен. Для этого нужно иметь блок питания с регулятором значения напряжения, лампочку на 12 В, мультиметр и непосредственно проверяемый регулятор.

Для проверки нужно собрать схему, приведенную на рисунке. Сам же процесс аналогичен приведенному выше. В нормальном состоянии (при напряжении в 12 В) лампочка светится. При увеличении значения напряжения до 14,5 В она тухнет, а при понижении — светится вновь. Если в процессе лампа светится или тухнет при других значениях — значит, регулятор вышел из строя.

Это интересно: Как заменить направляющие втулки клапанов

Проверка реле типа 591.3702-01

Схема проверки реле типа 591.3702-01

Также до сих пор можно встретить регулятор напряжения типа 591.3702-01, который устанавливали еще на заднеприводные ВАЗы (начиная от ВАЗ 2101 и заканчивая ВАЗ 2107), ГАЗ и Москвичи. Аппарат крепится отдельно, и устанавливается на кузове. В целом же проверка аналогична описанному выше, однако отличия состоят в используемых при этом контактах.

В частности, на нем есть два основных контакта — «67» и «15». Первый из них — это минус, а второй — плюс. Соответственно, для проверки необходимо собрать схему, приведенную на рисунке. Принцип проверки остается прежним. В нормальном состоянии, при напряжении в 12 В лампочка светится, а при повышении соответствующего значения до 14,5 В — тухнет. При возвращении значения в исходное значение лампочка загорается вновь.

Классическим регулятором такого типа является аппарат марки РР-380, устанавливаемый на машины ВАЗ 2101 и ВАЗ 2102. Приводим справочные данные, касающиеся этого регулятора.

Проверка трехуровневого реле

Регулируемый источник питания

Некоторые автовладельцы устанавливают на свои машины вместо стандартных “шоколадок” трехуровневые реле, которые являются технологически более продвинутыми. Их отличием является наличие трех уровней напряжения, при котором происходит отсечка питания аккумулятора (например, 13,7 В, 14,2 В и 14,7 В). Соответствующий уровень можно выставить вручную, воспользовавшись специальным регулятором.

Такие реле являются более надежными и позволяют гибко регулировать уровень напряжения отсечки. Что касается проверки такого регулятора, то она полностью аналогична описанным выше процедурам. Только при этом не забудьте про значение, которое выставлено на реле, и соответственно, проверяйте его по мультиметру.

Проверка генератора

Существует один метод, с помощью которого можно проверить работоспособность генератора автомобиля, оборудованного реле регулятора 591.3702-01 с элементами диагностики. Он заключается в следующем:

• отключить провода, которые шли к контактам 67 и 15 регулятора напряжения;
• подключить к ней лампочку (исключив из схемы регулятор);
• снять с плюсовой клеммы аккумуляторной батареи провод.

В случае, если в результате этих действий двигатель не заглох — значит, можно утверждать, что генератор автомобиля в порядке. В противном случае — неисправен и нуждается в проверке и замене.

Схема и конструкция

Более детальная схема линейного регулятора, иллюстрирующая также принцип переключения контактов, представлена на рис. 3. На ней показаны регулировочный трансформатор 1 и последовательный трансформатор 2. Первичная обмотка 3 регулировочного трансформатора является питающей. Она может быть включена и на фазное А – 0 и на линейное напряжение (А – В, А – С). Вторичная обмотка 4 регулировочного трансформатора имеет такое же переключающее устройство 5 как и транс-форматор с РПН.

Один конец первичной обмотки 6 последовательного трансформатора присоединен к средней точке вторичной обмотки регулировочного трансформатора. Другой к переключающему устройству. Вторичная обмотка 7 последовательного трансформатора соединена последовательно с обмоткой силового трансформатора. Добавочная ЭДС в обмотке 7 складывается с ЭДС силового трансформатора и изменяет ее.

Рисунок 3 – Принцип работы вольтодобавочного трансформатора

На рис. 4 показана трехфазная схема включения в сеть вольтодобавочного трансформатора.

Рисунок 4 – Схема включения вольтодобавочного трансформатора в сеть

Линейные регуляторы работают по автотрансформаторной схеме и представляют собой маслонаполненную конструкцию, имеющую шесть линейных выводов для включения регулятора в рассечку линии в любой ее точке. Схема включения линейного регулятора показана на рис. 5.

1. Обмотка возбуждения высшего напряжения
2. Обмотка питания цепей управления
3. Вольтодобавочная обмотка
4. Подвижный контакт переключателя
5. Вспомогательный контакт переключателя с активным токоограничивающим сопротивлением
6. Неподвижные контакты

Рисунок 5 – Схема включения линейного регулятора

Простейший способ проверки регулятора напряжения генератора

Самый простой метод проверки регулятора состоит в замере мультиметром напряжения на аккумуляторных клеммах. Однако стоит сразу оговориться, что приведенный далее алгоритм не дает 100% вероятности выхода из строя именно регулятора. Возможно, вышел из строя непосредственно генератор. Но преимущество данного метода заключается в том, что он прост, и не нужно выполнять демонтаж устройства из машины. Итак, алгоритм проверки регулятора напряжения генератора мультиметром таков:

• Выставить тестер в режим измерения постоянного напряжения на предел около 20 В (зависит от конкретной модели, главное, чтобы он максимально точно показывал значения до 20 В).
• Запустить двигатель.
• Измерить напряжение на клеммах аккумулятора в режиме холостого хода (1000…1500 об/мин). При исправном регуляторе и генераторе значение должно находиться в пределах 13,2…14 В.
• Увеличить обороты до значений 2000…2500 об/мин. В нормальном состоянии электросхемы соответствующее напряжение вырастет до 13,6…14,2 В.
• При увеличении оборотов до 3500 об/мин и выше напряжение не должно превышать 14,5 В.

Если в процессе проверки значения напряжения очень отличаются от приведенных, то, скорее всего, у машины неисправен регулятор напряжения. Помните, что напряжение не должно падать ниже 12 В и не должно повышаться более 14,5 В.

Как было указано выше, регулятор может быть отдельный или совмещенный с генератором. В настоящее время практически на всех иномарках, да и на большинстве современных отечественных машин устанавливаются совмещенные реле. Это обусловлено спецификой их работы и экономией места.

Разновидности реле регуляторов

Прежде, чем произвести самостоятельный ремонт устройства регулирования напряжения, необходимо учесть, что существует несколько типов регуляторов:

• внешние – повышают ремонтопригодность генератора
• встраиваемые – в пластину выпрямителя или щеточный узел
• регулирующие по минусу – появляется дополнительный провод
• регулирующие по плюсу – экономичная схема подключения
• для генераторов переменного тока – нет функции ограничения напряжения на обмотку возбуждения, так как она заложена в самом генераторе
• для генераторов постоянного тока – дополнительная опция отсечения АКБ при неработающем ДВС
• двухуровневые – морально устарели, применяются редко, регулировка пружинами и небольшим рычагом
• трехуровневые – дополнены специальной платой сравнивающего устройства и сигнализатором согласования
• многоуровневые – в схеме имеются 3 – 5 добавочных резисторов и система слежения
• транзисторные – в современных авто не используются
• релейные – улучшенная обратная связь
• релейно-транзисторные – универсальная схема
• микропроцессорные – небольшие габариты, плавные регулировки нижнего/верхнего порога срабатывания
• интегральные – встраиваются в щеткодержатели, поэтому заменяются после истирания щеток

Внимание: Без доработки схемы «плюсовой» и «минусовой» регулятор напряжения являются не взаимозаменяемыми приборами.

Реле генераторов постоянного тока

Таким образом, схема подключения регулятора напряжения при эксплуатации генератора постоянного тока сложнее. Поскольку в стояночном режиме авто, когда ДВС заглушен, необходимо отключить генератор от АКБ.

При диагностике проверка реле происходит на выполнение трех его функций:

• отсечка аккумулятора во время стоянки машины
• ограничение максимального тока на выходе генератора
• регулировка напряжения для обмотки возбуждения

При любой неисправности требуется ремонт.

Реле генераторов переменного тока

В отличие от предыдущего случая диагностика своими руками регулятора генератора переменного тока немного проще. В конструкцию «автомобильной электростанции» уже заложена функция отсечки питания во время стоянки от АКБ. Остается проверить лишь напряжение на обмотке возбуждения и на выходе с генератора.

Если в машине стоит генератор тока переменного, его невозможно завести разгоном с горки. Так как остаточного намагничивания на возбуждающей обмотке здесь нет по умолчанию.

Встроенные и внешние регуляторы

Для автолюбителя важно знать, что измеряют и начинают регулировать напряжение реле в конкретном месте их установки. Поэтому встроенные модификации воздействуют непосредственно на генератор, а выносные «не знают» о его наличии в машине.

Например, если выносное реле подключено к катушке зажигания, его работа будет направлена на регулировку напряжения лишь на этом участке бортовой сети. Поэтому, прежде чем узнать, как проверить реле выносного типа, следует убедиться, что оно подключено правильно.

Управление по «+» и «–»

В принципе схемы управления по «минусу» и «плюсу» отличаются лишь схемой подключения:

• при монтаже реле в разрыв «+» одна щетка подключается к «массе», другая к клемме регулятора
• если же подключить реле в разрыв «–», то одну щетку нужно подключить к «плюсу», другую к регулятору

Однако в последнем случае появится еще один провод, поскольку реле напряжения является устройством активного типа. Для него необходимо индивидуальное питание, поэтому «+» нужно подвести отдельно.

Двухуровневые

На начальном этапе в машинах устанавливались механические двухуровневые регуляторы напряжения с простым принципом действия:

• через реле проходит электрический ток
• возникающее магнитное поле притягивает рычаг
• сравнивающим устройством служит пружина с заданным усилием
• при увеличении напряжения контакты размыкаются
• на возбуждающую обмотку поступает меньший ток

Использовались механические двухуровневые реле в автомобилях ВАЗ 21099. Основным минусом являлась работа с повышенным износом механических элементов. Поэтому на смену этим приборам пришли электронные (бесконтактные) реле напряжения:

• делитель напряжения собран из резисторов
• стабилитрон является задающим устройством

Сложная схема соединения и недостаточно эффективный контроль напряжения привели к снижению спроса на эти приборы.

Трехуровневые

Однако двухуровневые регуляторы, в свою очередь, так же уступили позиции более совершенным трехуровневым и многоуровневым приборам:

• напряжение выходит с генератора на специальную схему через делитель
• информация обрабатывается, действительное напряжение сравнивается с минимальным и максимальным пороговым значением
• сигнал рассогласования регулирует силу тока, поступающего на возбуждающую обмотку

Более совершенными считаются реле с частотной модуляцией – в них нет привычных сопротивлений, зато увеличена частота срабатывания ключа электронного. Управление осуществляется логическими схемами.