Вибрационный регулятор напряжения имеет добавочный резистор, который включается последовательно с обмоткой возбуждения. Величина сопротивления резистора рассчитана на то, чтобы обеспечить необходимое напряжение генератора при максимальной частоте вращения. Обмотка регулятора 00, намотанная на сердечнике, включена на полное напряжение генератора. При неработающем генераторе пружина оттягивает якорек вверх, удерживая контакты в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения через контакты и якорек подключена к генератору, минуя резистор

С увеличением частоты вращения ток возбуждения работающего генератора и его напряжение растут. При этом увеличивается ток в обмотке регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленного значения, силы магнитного притяжения якорька 2 к сердечнику 4 недостаточно для преодоления силы натяжения пружины I и контакты 3 регулятора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения проходит, минуя добавочный резистор.

При достижении напряжением генератора значения размыкания Up сила магнитного притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора напряжения размыкаются. При этом в цепь обмотки возбуждения включится добавочный резистор и ток возбуждения, достигший к моменту срабатывания значения /р, начнет падать. Уменьшение тока возбуждения повлечет за собой уменьшение напряжения генератора (рис. 2.9).

Уменьшение напряжения генератора сопровождается уменьшением тока в обмотке 00. Когда напряжение уменьшится до значения замыкания, сила натяжения пружины преодолевает силу магнитного притяжения якорька к сердечнику, контакты вновь замкнутся и ток возбуждения начнет вновь возрастать. Далее процесс будет периодически повторяться.

В результате происходит пульсация напряжения генератора и тока возбуждения. Среднее значение напряжения Ucp, измеряемое вольтметром, определяет величину регулируемого напряжения генератора. Напряжение генератора, поддерживаемое регулятором, зависит от натяжения пружины. Изменением натяжения пружины регулируется напряжение генератора.

В реальных конструкциях вибрационных регуляторов напряжения содержится ряд дополнительных узлов, назначение которых — обеспечить повышение частоты колебаний якорька с целью уменьшения пульсаций (ускоряющие обмотки или резисторы), лучшую стабилизацию напряжения (выравнивающие обмотки), уменьшение влияния температуры на величину регулируемого напряжения (добавочные резисторы из нихрома или константана, биметаллические пластины, магнитные шунты). Так как вибрационные регуляторы напряжения в настоящее время почти не применяются, особенности их конструкции не рассматриваются.

Недостатком вибрационных регуляторов является наличие V них вибрирующих контактов, которые подвержены износу, и пружины, характеристики которой в процессе эксплуатации меняются. Особенно сильно эти недостатки проявились при переходе от генераторов постоянного тока к генераторам переменного тока, у которых ток возбуждения почти в 2 раза больше. А так как обычный вибрационный регулятор напряжения может работать при токе не более 1,5—1,8 А, то при больших токах контакты регулятора очень быстро изнашиваются.

Для обеспечения возможности использования вибрационных регуляторов с генераторами переменного тока найдено техническое решение, при котором обмотку возбуждения разделяют на две параллельные ветви и в каждую ветвь включают отдельный регулятор напряжения. При этом ток через контакты регулятора уменьшается вдвое.

Для уменьшения силы тока разрыва применяют также двухступенчатый регулятор напряжения, который имеет две пары контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением.

Однако в последние годы совершенствование регуляторов напряжения шло прежде всего по пути широкого применения полупроводниковых приборов. Сначала появились контактно-транзисторные конструкции, а затем и бесконтактные.

В полупроводниковых регуляторах ток возбуждения регулируется при помощи транзистора, эмиттерно-коллекторная цепь которого включена последовательно с обмоткой возбуждения генератора.

Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регулятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор переключается в закрытое состояние (разомкнутые контакты). При снижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние (замкнутые контакты). В состоянии «открыт» транзистор имеет сопротивление в доли ома, в состоянии «закрыт» — бесконечно большое сопротивление.

Контактно-транзисторный регулятор напряжения работает следующим образом. До момента достижения напряжением генератора Ur регулируемого значения контакты вибра-циойного реле разомкнуты. При этом транзистор VT открыт, так как через переход эмиттер-база протекает ток базы Б от « + » генератора через переход эмиттер-база транзистора, резистор R6 на «—» генератора. Сопротивление резистора R6 подбирается таким образом, чтобы ток базы обеспечивал полное отпирание транзистора. По обмотке возбуждения ОВ через эмиттер Э и коллектор К транзистора в этом случае протекает полный ток возбуждения, и напряжение генератора возрастает с возрастанием частоты вращения.

При достижении напряжением генератора регулируемого значения ток в обмотке реле 00 достигает значения, при котором реле срабатывает. При замкнутых контактах реле потенциал базы становится больше потенциала эмиттера благодаря включенному в его цепь диоду VD. Вследствие этого базовый ток становится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора. Диод VD обеспечивает активное запирание транзистора.

В результате запирания транзистора ток возбуждения, поддерживаемый э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения, при протекании через гасящий диод VDr уменьшается. При этом уменьшается и напряжение генератора Ur, контакты реле размыкаются и транзистор открывается. Затем процесс повторяется.

Гасящий контур, включающий в себя диод VDr, является обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если бы его не было, э. д. с. самоиндукции обмотки возбуждения, возникающая в моменты закрытого состояния транзистора и достигающая нескольких сотен вольт, могла бы вызвать пробой транзистора и выход его из строя.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличивается срок их службы. Однако надежность работы регулятора по-прежнему определяется возможной разрегулировкой.

Указанный недостаток исключен в бесконтактных схемах регулирования напряжения.

Бесконтактный регулятор напряжения содержит транзистор VT1, который выполняет функции контактов в кон-тактно-транзисторном регуляторе. Управление транзистором VT1 производится посредством резисторов Rl, R2 и стабилитрона VD1.

При напряжении генератора меньше регулируемого значения напряжение на резисторе R1, включенном параллельно” стабилитрону VD1, меньше значения, соответствующего рабочему пробою стабилитрона. Стабилитрон при этом ток не проводит, следовательно, ток базы транзистора VT1 равен нулю. Транзистор VT1 при этом закрыт, а транзистор VT2 открыт.

При достижении напряжением генератора регулируемого значения напряжение на резисторе R1 повышается до значения, при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление в обратном направлении резко уменьшается. В результате возникает ток базы транзистора VT1, протекающий по цепи: «-» генератора — переход эмиттер-база транзистора VT1 — стабилитрон VD1 — резистор R2 — «—» генератора. Транзистор VT1 при эдом открывается, транзистор VT2 запирается, а ток возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого напряжение на стабилитроне снижается ниже напряжения стабилизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора VT1. Транзистор VT1 запирается, а транзистор VT2 переключается в открытое состояние и т. д.

Соотношение величин сопротивлений резисторов R1 и R2 определяет уровень регулируемого напряжения.

Мы рассмотрели схему регулятора, в котором выходным является транзистор типа р—п—р (прямой проводимости). Схема управления таким транзистором позволяет включать обмотку возбуждения генератора между коллектором и отрицательным выводом генератора.

Рассмотрим простейшую схему регулятора напряжения с использованием транзистора типа п—р—п (обратной проводимости). В данной схеме обмотка возбуждения включена между коллектором транзистора VT2 и положительным выводом генератора. Работает схема следующим образом. Когда напряжение генератора меньше регулируемого значения, напряжение на стабилитроне VD1 меньше его напряжения стабилизации. Стабилитрон закрыт, отсутствует ток базы транзистора VT1, и он также закрыт. При этом выходной транзистор VT2 открыт током базы, протекающим по цепи: « + » генератора — резистор R3—диод VD2 — переход база-эмиттер транзистора VT2—«—» генератора. В результате через коллектор и эмиттер транзистора VT2 к обмотке возбуждения протекает ток.