Регулятор напряжения служит для поддержания нормального напряжения генератора при переменных числах оборотов его якоря. При увеличении числа оборотов якоря вследствие возрастания скорости пересечения магнитных силовых линий магнитного поля витками обмотки напряжение генератора начинает возрастать. Но все потребители электрического тока рассчитаны на определенное напряжение. Поэтому для поддержания постоянства напряжения генератора применяют электромагнитные одноступенчатые регуляторы напряжения вибрационного типа.

Действие такого регулятора заключается в том, что при повышении напряжения генератора вследствие увеличения числа оборотов якоря в цепь обмотки возбуждения при помощи регулятора включается добавочное сопротивление. В результате этого уменьшается возбуждение, и напряжение генератора снижается до нормального значения.

В регуляторе напряжения имеются: основание с изолирующей пластиной, железное ярмо с сердечником, кронштейн с неподвижным изолированным контактом, якорек с подвижным контактом и оттяжной пружиной, намагничивающая обмотка сердечника, добавочное сопротивление.

Намагничивающая обмотка сердечника соединена одним концом с массой, а другим — через клемму проводом с клеммой генератора. Таким образом, обмотка подключена концами параллельно щеткам генератора и всегда находится под полным его напряжением. Добавочное сопротивление включено между клеммой Ш регулятора, соединенной с его ярмом, и клеммой, соединяемой проводом с клеммой генератора. Клеммы Ш генератора и регулятора напряжения соединены между собой проводом.

При работе генератора ток с плюсовой его щетки всегда идет по трем параллельно включенным цепям: к потребителю, к намагничивающей обмотке 8 сердечника регулятора и к обмотке возбуждения, возвращаясь в якорь через минусовую щетку.

При средних числах оборотов якоря генератора, когда на его щетках имеется нормальное напряжение, ток, проходящий по обмотке 8 сердечника регулятора, недостаточен для сильного намагничивания сердечника. Поэтому якорек под действием пружины поднят кверху и контакты регулятора замкнуты. При этом ток в обмотку возбуждения идет по следующей цепи: плюсовая щетка генератора — клемма Я генератора — провод — клемма Я регулятора — замкнутые контакты регулятора — ярмо и клемма Ш регулятора — провод — клемма Ш генератора — обмотка возбуждения — минусовая щетка генератора. Вследствие того, что сопротивление этой цепи невелико, получается сильное возбуждение полюсов, достаточное при средних числах оборотов якоря для получения нормального напряжения генератора.

При увеличении числа оборотов якоря напряжение генератора начинает повышаться, и по обмотке сердечника регулятора течет более сильный ток. Сердечник сильно намагничивается, притягивает якорек, преодолевая сопротивление пружины, и размыкает контакты. Ток в обмотку возбуждения по старому пути уже идти не может, а проходит от клеммы Я к клемме Ш регулятора через добавочное сопротивление. В результате этого возбуждение и магнитное поле генератора уменьшаются и напряжение его резко снижается. При этом намагничивание сердечника регулятора уменьшается, контакты его опять замыкаются, пропуская ток в обмотку возбуждения, минуя сопротивление. Напряжение генератора вновь начинает возрастать до следующего размыкания контактов и т. д.

Таким образом, якорек непрерывно вибрирует, то включая, то выключая из цепи возбуждения сопротивление и поддерживая некоторое постоянное напряжение генератора, несмотря на повышение числа оборотов якоря.

Регулятор настраивают на определенное напряжение, изменяя натяжение пружины и изменяя величину зазора между якорем и сердечником при замкнутых контактах.

Для полной зарядки аккумуляторной батареи генератор в зимнее время должен обеспечивать несколько большее напряжение и величину зарядного тока, чем летом. Это в современных регуляторах напряжения достигается автоматически при помощи магнитного шунта. Магнитный шунт 10 представляет собой пластинку, соединяющую верхнюю часть сердечника с ярмом и изготовленную из стали, магнитная проводимость которой изменяется в зависимости от ее температуры.

Летом при высокой температуре шунт обладает слабой магнитной проводимостью. Поэтому магнитный поток сердечника почти полностью замыкается через якорек, чем достигается притяжение его при более низком напряжении генератора.

Зимой вследствие понижения температуры магнитная проводимость шунта увеличивается, и часть магнитного потока сердечника замыкается на ярмо, минуя якорек. Поэтому для притяжения якорька требуется более сильное намагничивание сердечника и более сильный ток в обмотке, вследствие чего напряжение на щетках генератора и зарядный ток батареи соответственно возрастают.

В регуляторах напряжения некоторых типов на сердечнике, кроме основной намагничивающей обмотки, имеется еще вторая выравнивающая обмотка.

Ограничитель тока

Ограничитель тока служит для устранения перегрузки генератора большим током, идущим к потребителям, который может вызвать перегрев генератора и сгорание его обмоток.

Устройство ограничителя в основном такое же, как рассмотренного выше регулятора напряжения. На сердечнике (рис. 193, б), закрепленном на ярме ограничителя, намотана толстая основная обмотка, включенная последовательно в цепь нагрузки генератора (батарея и потребители). Кроме того, на сердечнике намотана дополнительная обмотка, включенная в цепь обмоток возбуждения генератора. При увеличении тока нагрузки, проходящего через основную обмотку ограничителя, сверх допустимых пределов (обычно свыше 25—30 а) сердечник ограничителя сильно намагничивается и притягивает якорек, размыкая контакты, преодолевая натяжение пружины. При этом имевшаяся ранее цепь тока на возбуждение, проходящая от плюсовой щетки через клемму Я генератора, провод, клемму ограничителя, основную обмотку, дополнительную обмотку, сердечник и ярмо, контакты, провод и клемму Ш генератора, размыкается, и ток на возбуждение идет через добавочное сопротивление. Вследствие этого напряжение генератора падает и уменьшается отдаваемый им ток. Дополнительная обмотка ускоряет колебания якорька ограничителя тока при работе и называется ускоряющей обмоткой.

Реле обратного тока

Реле обратного тока служит для включения генератора в цепь, когда напряжение его становится больше напряжения батареи, и для выключения генератора при падении его напряжения ниже напряжения батареи. Тем самым реле устраняет разрядку батареи через обмотки генератора при малом его напряжении и предохраняет обмотки генератора от перегрева током батареи, что может иметь место при пониженных числах оборотов коленчатого вала двигателя или при его остановке.

Реле (рис. 194) имеет те же части, что и предыдущие приборы. Контакты реле находятся в разомкнутом состоянии при помощи пружины якорька. На сердечнике намотаны две обмотки. Толстая обмотка включена последовательно с контактами в цепь нагрузки генератора. Тонкая обмотка одним концом соединена с концом толстой обмотки через ярмо, а другим присоединена к массе, т. е. она включена параллельно щеткам генератора и находится под полным его напряжением.

Генератор и батарея включены во внешнюю цепь параллельно, так как соединены с массой и сетью одноименными полюсами. Когда якорь генератора вращается медленно при малых числах оборотов коленчатого вала двигателя, напряжение генератора меньше, чем напряжение аккумуляторной батареи. Ток, проходящий от плюсовой щеткц генератора по толстой обмотке и тонкой обмотке реле на минусовую щетку, не обеспечивает достаточного намагничивания сердечника. Поэтому контакты реле под действием пружины размыкаются, и генератор отключается от клеммы Б реле и от внешней цепи, т. е. от батареи и всех потребителей. Последние начинают питаться от батареи, которая при этом разряжается.

При повышении числа оборотов якоря напряжение генератора возрастает, а ток, проходящий от него по обмоткам реле, увеличивается. Когда напряжение генератора превысит напряжение батареи, сердечник реле под действием этого тока намагничивается настолько, что притягивает якорек, замыкая контакты. При этом генератор соединяется через толстую обмотку, ярмо и замкнутые контакты с клеммой Б реле и включается во внешнюю цепь, обеспечивая подзарядку батареи и питание потребителей.

Ток нагрузки генератора, протекая по толстой обмотке б реле в том же направлении, что и первоначальный намагничивающий ток, усиливает намагничивание сердечника, чем достигается надежное замыкание контактов.

При снижении числа оборотов якоря напряжение генератора становится ниже напряжения батареи. При этом через замкнутые контакты, толстую обмотку реле и через генератор потечет от батареи больший ток. Так как в толстой обмотке направление этого тока противоположно току, идущему от генератора, то сердечник реле будет размагничиваться. Контакты реле под действием пружины разомкнутся, и генератор отключится от батареи и внешней цепи.

Реле-регулятор

Все три рассмотренных выше прибора, регулирующих работу генератора, обычно объединяются в одном трехэлементном комбинированном приборе, называемом реле-регулятором.

На автомобилях с карбюраторным двигателем для совместной работы с двухполюсным генератором с напряжением 12В наибольшее применение получил трехэлементный реле-регулятор типа РР-24. Для автомобилей разных марок этот регулятор отличается только регулировочными данными.

Реле-регулятор типа РР-24 состоит из следующих частей: металлического основания с изоляционной пластиной, реле обратного тока (РОТ), ограничителя тока (ОТ), регулятора напряжения (РН), крышки, устанавливаемой на корпусе на уплотняющей прокладке и укрепляемой на основании двумя винтами, добавочных сопротивлений, укрепляемых с нижней стороны основания на изоляционной пластине, и трех выводных клемм Б, Я и Ш.

На корпусе имеется еще клемма, соединенная с массой, для присоединения провода от массы генератора.

Схема соединения всех приборов реле-регулятора показана на рис. 3. Один конец тонкой обмотки реле обратного тока РОТ присоединен на массу, а другой конец — к сердечнику и через ярмо вместе с концом толстой обмотки — к подвижному контакту реле. Второй конец толстой обмотки реле соединен с толстой обмоткой ограничителя тока ОТ. Второй конец этой обмотки соединен с клеммой Я.

На сердечнике ограничителя тока, кроме основной обмотки, намотана дополнительная — ускоряющая обмотка сопротивлением 1 ом. Один конец обмотки соединен с сердечником и ярмом, а другой — с концом основной обмотки.

Один конец обмотки регулятора напряжения РН соединен с массой, а второй — с добавочным сопротивлением, равным 13 ом.

Неподвижные изолированные контакты регулятора напряжения и ограничителя тока соединены шиной, которая через добавочное сопротивление, равное 30 ом, и клемму Я соединена с концом основной обмотки ограничителя тока.

Ярмо и сердечпики регулятора напряжения и ограничителя тока соединены через два добавочных сопротивления, равные 13 и 80 ом.

Регулятор напряжения имеет магнитный шунт.

Клеммы реле-регулятора внутри соединены: клемма — с неподвижным изолированным контактом реле обратного тока РОТ, клемма — с концом обмотки ограничителя тока и клемма — с ярмом регулятора напряжения. К клеммам реле-регулятора снаружи присоединены: к клемме — провод от потребителей и батареи через амперметр, к клемме — провод от клеммы генератора, к клемме — провод от клеммы генератора.

При нормальных напряжениях и отдаваемом токе генератора контакты реле обратного тока, регулятора напряжения и ограничителя тока замкнуты. Ток к потребителям идет по следующей цепи: плюсовая щетка генератора — клемма Я генератора — провод — клемма Я реле-регулятора — основная толстая обмотка ограничителя тока — толстая обмотка реле обратного тока и замкнутые контакты — клемма Б реле-регулятора — потребители и батарея через амперметр — масса — минусовая щетка генератора.

Ток на возбуждение генератора при этом идет, минуя добавочные сопротивления, по следующей цепи: плюсовая щетка генератора — клемма Я генератора — провод — клемма Я реле-регулятора — основная обмотка 7 ограничителя тока — дополнительная ускоряющая обмотка 6 — сердечник, ярмо ограничителя тока и замкнутые контакты — соединительная шина — замкнутые контакты и ярмо регулятора напряжения — клемма Ш реле-регулятора — клемма Ш генератора — обмотка возбуждения — минусовая щетка генератора.

При повышении напряжения генератора ток, проходящий по намагничивающей обмотке регулятора напряжения, вследствие увеличения числа оборотов якоря генератора усиливается, и контакты 9 регулятора размыкаются. При размыкании контактов регулятора напряжения ток на возбуждение идет через добавочные сопротивления по следующей цепи: плюсовая щетка генератора — клемма Я генератора — провод — клемма Я реле-регулятора — основная обмотка 7 ограничителя тока — дополнительная ускоряющая обмотка 6 — сердечник и ярмо ограничителя тока — добавочные сопротивления — клемма Ш реле-регулятора — провод — клемма Ш генератора — обмотка возбуждения — минусовая щетка генератора.

Общее дополнительное сопротивление, включаемое при этом в цепь обмотки возбуждения генератора, равно 93 ом, поэтому напряжение генератора резко падает, намагничивание сердечника регулятора напряжения уменьшается, и его контакты под действием пружины вновь замыкаются, выключая из цепи возбуждения добавочные сопротивления, затем контакты опять размыкаются и т. д. Вследствие непрерывного размыкания и замыкания контактов напряжение генератора поддерживается постоянным, несмотря на изменение числа оборотов его якоря.

Намагничивающая обмотка регулятора напряжения включена последовательно с сопротивлением. При размыкании контактов регулятора напряжения ток, проходящий через это сопротивление, увеличивается от действия тока, идущего на возбуждение. Вследствие этого напряжение в намагничивающей обмотке регулятора напряжения в момент размыкания его контактов быстрее понижается, обеспечивая быстрое размагничивание его сердечника и ускоряя колебания якорька. В результате этого некоторые колебания напряжения генератора, вызываемые работой регулятора, становятся незаметными. Действие магнитного шунта аналогично действию магнитного шунта, рассмотренного ранее.

При увеличении потребляемого тока генератора контакты ограничителя тока вследствие намагничивания сердечника основной обмоткой размыкаются, и ток на возбуждение течет через добавочные сопротивления и сопротивление по двум параллельным цепям. Первая цепь: плюсовая щетка генератора — клемма Я генератора — провод — клемма Я реле-регулятора — основная обмотка ограничителя тока — дополнительная ускоряющая обмотка — сердечник и ярмо ограничителя тока — добавочные сопротивления — клемма Ш реле-регулятора — провод — клемма Ш генератора — обмотка возбуждения — минусовая щетка генератора.

Одновременно ток идет и по второй цепи: плюсовая щетка генератора — клемма Я генератора — провод — клемма Я реле-регулятора — добавочное сопротивление — соединительная шина — замкнутые контакты и ярмо регулятора напряжения — клеммы Ш реле-регулятора и генератора — обмотка возбуждения — минусовая щетка генератора.

При этом общее сопротивление, включаемое в цепь обмотки возбуждения генератора, возрастает. Это вызывает колебания якорька ограничителя тока, поэтому напряжение и ток генератора снижаются и устраняется возможность перегрузки генератора.

Дополнительная ускоряющая обмотка, намотанная на сердечник ограничителя тока, включена таким образом, что при замкнутых контактах ограничителя через нее проходит весь ток, идущий на возбуждение генератора. Поскольку направление этого тока совпадает с направлением тока в основной обмотке (обмотки работают согласованно), то дополнительная обмотка усиливает намагничивание сердечника ограничителя тока при замкнутых его контактах. При размыкании контактов ток возбуждения проходит через включенные сопротивления, величина тока снижается и намагничивающее действие обмотки уменьшается. Все это способствует ускорению колебаний якорька ограничителя тока, что при перегрузках генератора приводит к уменьшению колебания его напряжения.

При уменьшении напряжения генератора ниже напряжения батареи вследствие снижения числа оборотов якоря контакты реле обратного тока под действием обратного тока, идущего по толстой обмотке от батареи, размыкаются, выключая генератор из цепи потребителей.

Реле-регулятор типа РР-24 применяют на автомобилях «Москвич-408», «Волга», ГАЗ-51А, ЗИЛ-164 и др.

Аналогичное устройство и принцип действия имеют трехэлементные реле-регуляторы типа: РР-101, устанавливаемый на автомобилях «Чайка»; РР-130 — на автомобилях ГАЗ-53 А, ГАЗ-66, ЗИЛ-130 и их модификациях.

На автомобилях «Москвич-407» и «Москвич-403» применяли двухэлементный реле-регулятор типа РР-102. В этом реле-регуляторе имеются: реле обратного тока РОТ и регулятор напряжения РН. На сердечнике регулятора напряжения, кроме шунтовой намагничивающей обмотки 1, намотана еще вторая — толстая обмотка 2, включенная последовательно в сеть нагрузки генератора, что ограничивает максимальный ток, поступающий от генератора к потребителям. Таким образом, регулятор напряжения служит одновременно и ограничителем тока: Аналогичный по устройству и действию реле-регулятор типа РР-109 применен на автомобиле ЗАЗ-965А «Запорожец».

На грузовых автомобилях, оборудованных дизелями ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238, совместно с четырехполюсным генератором Г-105 с напряжением 24В применен трехэлементный реле-регулятор типа РР-107, отличающийся от рассмотренного ранее тем, что на сердечнике регулятора напряжения РН, кроме шунтовой намагничивающей обмотки, намотана еще дополнительная — выравнивающая обмотка, включенная через контакты регулятора напряжения РН и ограничителя тока ОТ последовательно с обмоткой возбуждения генератора.

На автомобилях КрАЗ-214 и его модификациях, совместно с четырех-полюсным генератором Г-8 с напряжением 12В с тремя выводными клеммами, применен четырехэлемент-ный реле-регулятор РР-8, имеющий, кроме реле обратного тока и ограничителя тока, два регулятора напряжения, из которых каждый соединен с одной из секций двух параллельно включенных обмоток возбуждения генератора. Регуляторы напряжения, кроме основной намагничивающей шунтовой обмотки, имеют дополнительные выравнивающие обмотки. Наличие двух регуляторов напряжения снижает ток, проходящий через них, и повышает надежность работы реле-регулятора. Размыкание и замыкание контактов регулятора напряжения происходит одновременно, что обеспечивается перекрестным включением их выравнивающих обмоток.

Аналогично устроен и работает реле-регулятор типа РР-27, применяемый на автомобиле ЗИЛ-111 с че-тырехнолюсным генератором типа Г-8В с напряжением 12В.