/
Текст
ЕЛЕКТРОНИКА
В АВТОМОБИЛА
Б.ТраикоВ
Инж. БОРИСЛАВ ВАСИЛЕВ ТРАЙКОВ
ЕАЕКТРОНИКА
В АВТОМОБИЛА
Сканиране: Петко Пешков, обработка: LZ2WSG
12 май 2009 година, KN34PC
СОФИЯ. 1977
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО „ТЕХНИКА"
УДК 621.38: 629.13
В книгата са разгледани основните аспекти на приложение на електрониката
в съвременните автсмсСияи-тенератори за променлив тс к, електронни реле-регу-
латори, схеми за сигнализация и защита, електронни запалителни уредби, уред*
би за впръскване на гориво с елекгронно управление и антиблокировъчни
спирачни уредби. За по-лесно възприемане на предлагания материал в началото на-
краткоса опнсани начинът на действие, по-важните параметри и характеристики на
основните полупроводникови елементи. Във всеки раздел са засегнати теоре-
тичните въпроси, свързани с принципа, на който се основава действието на раз-
глежланите електронни устройства. Посочени са схемите на свързване, описание
и техническите данни на редица електронни устройства, монтирани серийно на
експлоатирани в нашата страна леки и товарни автомобили. Интерес представля-
ват и мною схеми, конто могат да бъдат изпълнени с достъпни материали от
всеки занимаващ се с радиолюбителска дейност. Отделено е специално внимание
на особеностите на експлозтацията и поддържането на генераторите за промен-
лив ток, електронните реле-регулатори и електронните запалителни уредби.
Книгата е предназначена за специализирания персонал по поддържане на
автомобилите, за средните политехнически училища по автомобилей транспорт,
за шифьори, за собствениците на автомобили и за всички, конто се интересуват
от приложението на електронните устройства в автомоб ла.
621
ВЪВЕДЕЕИЕ
Съвременният автомобил е едно сложно техническо съоръже-
ние. Изискванията по отношение на неговите експлоатационни
показатели — безопасност и удобство, се повишават постоянно.
До преди две-три десетилетия усилията бяха насочени основно
към усъвършенствуване на неговите механични агрегати и систе-
ми, като единственото електронно устройство беше радиоприем-
никът. С развитието на електронната техника обаче и особено
след появата на тран^историте се откриха неочаквани възмож-
ности за приложението й в автомобилите. За кратко време се
разработиха много и различии електронни устройства, предназна-
чени специално за автомобили, като никои от тях вече се гред-
почитат поради по-високата си надеждност, дълготрайнсст и
експлоатационна технологичност. Понастоящем на много модели
автомобили серийно се монтират генератори за променлив ток,
електронни реле-регулатори, електронни запалителяи системи и
др. За широкото им приложение спомага и това, че електронните
устройства са унифицирани по своите параметри и могат да бъ-
дат използувани на различии марки и модели автомобили.
През последните години внедряването на електрониката в ав-
томобила получи допълнителен тласък във връзка с въвеждане
на по-строги изисквания към безопасноегта-на двикението и опаз-
влнето на околната среда.
В същото време една от основниге пречки, задържаща масо-
вото използуване на електронните устройства — тяхната сранни-
телно висока цена, постепенно се премахва. Самата електронна
промишленост вече нагажда част от своето производство за
нуждите на автомобилостроенето.
Понятието „електроника в автомобила" е твърде широко и е
трудно да се опишат всичките му страни. Дейсгвително електрон-
ни елементи и устройства се използуват в двигателя и неговите
уредби —електронни запалителни уредби, генератори за променлив
ток, електронни реле-регулатори, уредби за впръекване на гориво
с електронно управление; в трансмисията—автоматични предава-
телни кутии с електронно командуване; в спирачната уредба —
антиблокировъчни устройства; в системата за сигнализация — по-
5
лупроводникови релета за пътепоказатели, електронни оборото-
мери и др.; в различимте устройства за безопасност — радарни
системи против сблъскване, ограничители на скпростта на движе-
ние и на още много места в автомобила. Може смело да се
каже, че това, което до вчера е било само идея, днес вече се реа-
лизира в серийно произвежданите автомобили.
Целта на насюящата книга е да запознае по-широк кръг
читатели с принципа на действие и конструкцията на елетрон-
ш те устройства, използунани в автомобилите, както и с основни-
те правила за тяхната експлоатация и поддържане. Разглеждат
се най-вече такива устройства, които са намерили широко прак-
тическо приложение и се срещат на автомобили, експлоатирани
в нашата страна.
Като се има пред вид широкият кръг читатели, за които е
предназначена книгата, и стремежът разглежданият материал да
бъде по-лесно разбираем, в глава I са разгледани принципът на
действие, по-важните параметри и характеристики па основните
полупрогодникови елементи.
Тези, юито имат желание и възможност за радиолюбителска
дейност, могат да се възползуват от грактическите схеми, опи-
сани във всяка глава.
Авторът ще бъде благодарен за всички мнения, бележки и
препоръки, които читателите могат да изпращат на адрес: ДИ
„Техника", София Ц., бул. Руски №6.
6
Глава I
ПОЛУПРОВОДНИКОВИ ЕЛЕМЕНТИ
1.1. Общи сведения за полупроводниковите елементи
Полупроводници е прието да се наричат кристални вещества,
конто със своите електрически характеристики на първо място qo
стойността на специфичного си съпротивление заемат междинно
положение между проводниците и диелектри!.ите В тази връзка
проводници са веществата, конто провеждат добре електрически
ток, т. е. имат малко специфично съпротивление, а изолатори —
веществата, които провеждат слабо или въобще не провеждат
електрически ток.
От полупроводниците, които имат практическо значение за съ-
временната електронна техника, могат да се посочат медният
окис, селенът, германият, силицият, като най-широко приложение
при изработването на полупроводникови елементи понастоящем
са получили последните два химически елемента.
За да бъдат обяснени процесите в полупроводниковите еле-
менти, е необходимо да се разгледат явленията, протичащи в
кристалната структура на полупроводниковите материали.
От физиката е известно, че веществата са изградени от атоми,
представляващи положително заредено ядро, около което се
движат отрицателно заредени електрони. При кристалите атомите
са свързани здраво един с друг и образуват т. нар. кристална
решетка. Здравите връзки между атомите в кристалната решетка
се определят от сили, възникващи при обединяване, на електро-
ните на отделните атоми. Образурат се „общи“ електрони, кои-
то се движат по обща орбита за два съседни атома.
Това схематично е показано на фиг. 1, където пространствена-
та кристална решетка за простота е изобразена в една равнина.
Германият е елемент от четвърта валентност. Във външната об-
вивка на неговия атом има Цетири електрона. На фигурата са
показани отделните атоми и орбитите, по които се движат „об-
щите“ електрони.
При нормални условия атомите са електрически неутрални, тъй
като положите тният заряд на ялрото е равен на сумарния отри-
цателен заряд на елекчроните. При определени случаи, например
повишена температура, облъчване и др., това равновесие може
да се наруши и някои от електроните се откъсват от атомите
7
си. Тези свободни електрони се движат хаотично в кри-
сталната решетка. В същото време атомите, от които те са се
откъснали, се преврыцат в йони с положителен заряд или по
такъв начин се образуват двойки противоположно заредени ча-
Фиг. 1. Равнинен модел на крисгалната решетка на гер-
мания
стици. Ако в този случай *на Кристала се приложи електрическо
поле (фиг. 2), свободните електрони ще започнат да се^движаг
<иг. 2. Собствен^ проводимост на полу-
проводниковия кристал
към положителния полюс, понеже са отрицателно заредени. По-
луча ва се насочено движение на електрони, което в същност е
електрически ток. Електрическото поле действува и на положи-
8
телните иони, но те оставят свързани в кристална решетка по-
средством другите електрони.
Тук трябва да се отбележи едно свойство на полупроводнике-
вите материали, което ги отличава качествено от мелалите, а
Фиг. 3. Полупроводник тип п
именно, че при повишаване на температурата специфичного съ-
противление на полулроводниковите материали намалява, докаго
при металите, както е известно, с . повишаване на температурата
съпротивлението им се увеличава. Това се обяснява с факта, че
с повишаване на температурата броят на свободните електрони
в полупроводниковите материали също нараства.
На практика полупроводниковите материали ив чист вид не се
използуват, тъй като електрическите им свойства се приближават
до тези на изолаторите. Тяхната проводимост обаче зависи сил-
но от примесите на други вещества. Това основно свойство на
полупроводниковите материали позволява да се регулира про-
водимое гта им в широки граници (от няколко хиляди до няколко
милиона пъти) чрез внасяне на много малки количества (Ю-6 —
— 1О~бо/о) подходящи примеси. Влиянието на примесите се изра-
зява в нарушаване на равновесието между брея на свободните
електрони и на положително заредените частици в полугроводни-
ковия кристал. Например, ако в чист германий се прибави елемент
от пета валентност (антимон, арсен и др.),то неговите атоми ще
се включат в кристалната решетка на полупроводника. При евър-
зването им с четмривалентните атоми ще се образуват само че-
тири общи електрона, а петият остана „излишен" (фиг. 3). По
такъв начин се увеличава броят на свободните електрони в обема
на полупрородниковия материал, което води до увеличаване на
неговата проводимост. Този тип проводимост, определена от
движението на свободни електрони, ииащи отрицателен заряд,.
9
•е прието да се нарича проводимост от тип п (от negative — от-
рицателен).
Ако щибавеният примес е от трета валентност (индий, бор,
алуминий и др.), то неговите атоми също ще се свържат в кри-
$i г. 4. Полупроводник тип р
сталната решетка на полупроводниковия кристал. Тъй като ато-
мите на елементите от трета в^ентнсст имаг по три електрона,
то при свързването им с атомите на германия се образуваг само
три общи електрона (фиг. 4.) Останалата свободна връзка в този
случай се про вява като свободен положителен заряд (подобно
на свободните електрони), конто е прието да се нарича дупка.
Следователно по този начин се увеличаиа броят на свободните
положителни заряди в обема на полупроводниковия материал,
което води също до увеличаване на неговата проводимост. Този
тип провотимсст се нарича проводиьост от тип р (positive —
положите ie№, тъй ктто се определи от насоченото движение
на положителни електрически заряди.
Както се вижда, посредством примесите в полупроводниковите
материали про одимосзта им може да се изменя както по стой-
ност, така и по вид.
Трябва да се знае обаче, че взетите поотделно полупроводни-
кови материали както от типа и, така и от типа р са електри-
чески неутрални и притежават двупос< чна проводимост. Инстин-
ckoio свойство голупр< водимост, изразяващо се в еднопосочно
пропускане на електрич< ския ток, се проявява на границата на
допирене между дЬа полупроводникови материала о г различен
тип проводимост. Прието е тази граница да се нарича/? — л-
преход.
При контакта между двата проводника, който в действител-
10
«ост не е обикновено механично допиране, а осигурен чрез спе-
циална технология вътрешномолекулярен контакт, започва взаим-
но проникване на заредени частици—електрони и дупки. Причи-
на га за тов1 е, че във всеки от полупроводницте съществува
висока концентрация само на един 1ип токоносигели— електрони
в полупроводника с л-проводимост и съответно дупки в полупро-
водника с /7-прозодимост, поради което вьзниква дифузия и часг
юг елекгроните преминават в /гкрисгала, а част от дупките — в
л-кристала. Преминзлите през р— л-прехода токоносюели се
свързват с основните токензсители на съответния тип полупро-
водник и престават да съществуват като свободни електрически
заряди. В резултат на това облапите, намиращи се в близост о г
двете страни на р — л-прехода, загубват основните си токоноси-
тели, които до този момент са компенсиралн електрическия заряд
на атомите на примесите. Поради това те се проявяват като не-
подвижни обемни заряди с противоположни знаци. Тези заряди
създават в обема, съпазен ог двата полупроводника, выр^лно
•електрическо поле EQ9 което става „погенциэлна бариера". Тя
спира по-нататъшното преминаване на токоносителите през р —
л-прехода. Това е показано на фиг. 5, където условно са изобра-
зени два полупроводникози кристала — си лщий с проводимост съот-
ветно тип п и тип р. За по-голяма нагледност неутралните силициевп
атоми не са изобразени, тъй като те не вземат пряко участие в
юлисваните процеси. С означението 0 на фигурата са показани
ютрицателните йони, представляващи примесните атоми в /7-кри-
Фиг. 5. Образуване на р — л-мреход
стала, а с означението @ — положителните йс ни, представляващи
примесните атоми в л-кристала. По подобен начин а изобразени
и основните токоносители — електрони и дупки.
Ако към показаната структура се приложи външно напрежение,
11
при което положителният полюс на източника се свърже къ м
jp-кристала, а отрииателният — към л-кристала (фиг. 6), то него-
вата посока ще бъде противоположна на посоката на вътрешчо-
то поле Ео. В резултат погенциалната бариера на р—л-прехода
Р я
Фиг. 6. Свързване на р — п-прехода в прав* пасока
ще се намали, а при напрежение над 0,3 V (0,6 V за силиций
практически ще изчезне и през р— /г-прехода ще започне интен-
зивна дифузия на токоносители — елек грозите от л-кристала ще
се насочат към положите 1ния полюс, а дупките от /7-кристала —
към отрицателния. През полупроводниковата структура премина-
ва електрически ток, чиято стойност ще зависи от приложено™
напрежение. Това свързване се нарича свързване в п’рава
посока.
Ако външното напрежение се приложи така, че положителният
полюс на източника се свърже с л-кристала, а отрицателният —
с р-кристала (фиг. 7), то дупките от р-кристала ще започнат да
се движат към отрицателния полюс на източника, а електроните
от п-кристала— към положителния. В резултат на това областта
от двете страни на р — я-прехода ще обеднее още повече на
основни токоносители, поряди което нейното съпротивление се
увеличава значително (стотици хиляди ома). Освен това при та-
кова свързване посоката на външното електрическо поле съвпа-
да с посоката на вътрешното поле Eq, потенциалната бариера на
р — п-прехода се увеличава и никакви основни токоносители немо-
гат да преминат през него. При това положение през полупровод-
никовата структура не преминава електрически ток. Това свързване
12
се нарича свързване в обратна п о с о к а. По описания начин
се прояЕява еднопосочната проводимост на р — на ед-
ва полупроводникови структура, нредставляваща основата, върху
която са изградени всички полупроводникови елементи.
Фиг. 7. Свързване на р — л-прехода в обратна посока
Необходимо е да се отбележи обаче, че в действителност при
свързване в обратна посока през р — л-прехода протича ток, на-
речен обратен ток, дължащ се на неосновните токоносители в
двата Кристала (дупки в n-кристала и електрони в /?-кристала).
Те се образуват най-вече под влиянието на температура га, която
при определени условия предизвиква откъсване на електрони от
кристалната решетка. За неосновните токоносители и в двата
кристала вътрешното електрическо поле Fo е ускоряващо, пора-
ди което те започват насочено движение през р — п-ырм&ж. То-
ва определи протичането на обратния ток. i !ри ниски температу-
ря броят на неосновни токоносители и в двата кристала е малък,
поради което и обратьият ток е малък, но с повишаване на тем-
пературата концентрацията им в полупроводниковата структура
се увеличава бър о, което води до увеличаване и на обратния
ток. Той влияе отрицателно върху качествата на пол)проводни-
ковите елементи, което налага от своя страна ограничаване на
максималназа температура, при която те moi ат да работят.
13
1.2. Полупроводникови диоди
Полупроводниковият диод е най-простият полупроводников
елемент, действието на койго се основава върху свойствата само
на един р — п-u^xq^,
0------->1-----0
0-
б <
р п
Фиг. 8 Условно изображение
и схема на полупроводников
диод
А - анод, Л — катод
В електрическите и електронните схеми се използува показано-
то на фиг. 8 условно изображение на полупроводниковия диод.
Прието е изводът от р-областта на полупроводниковата структу-
ра да се нарича анод, а този отzz-областта — катод. Диодът е
свързан в права посока, когато положителният извод на външния
източник е свързан към анода, а отрицателният извод — съответ-
но към катода. Правата пссока на свързване се означава задъл-
жително върху всички диоди, като се използуват различии сим-
воли. На диодите с по-големи размери върху външната им по-
въркност се нанася показаното на фиг. 8 услозно изображение в
посока, съответствуваща на правото свързване на диода. При
диоди с малки геометрични размери посредством цветни точки
или ленти върху корпуса се означава само изводът катод.
Основната характеристика на полупроводниковия диод, показ-
ваща връзката между отделяйте му параметри, е зависимостта
на тока през него от приложеното към изводите му напрежение.
Типичният грзфичен вид на тази зависимост, известна като волт-
амперна характеристика, е показан на фиг. 9. Поради еднопосоч-
ната проводимост на диода, респ. на р — /г-прехода, волгамперна-
та характеристика има две части, съответствуващи на свързване
на диода в права посока, построена в I квадрант, и на свързване
в обратна посока, построена в III квадрант. За нагледност и
удобство при работа двете части на волтамперната характеристи-
ка са изобразени в различии мащаби. Представа за тези мащаби
може да се получи, като се посочи, че стойността на тока в
14
права посока е от няколко хиляди до няколко дехгетки хиляди
пъти по-голяуа от стойността на обратния ток.
От волтамперната характеристика, съответствуваща на свърз-
ване на диода в права посока, се вижда, че с увеличаване на
Фиг. 9. Волтампгрна характеристика на по «упрсвэдниксв
диод
стойността на "приложено™ напрежение токът през диода се
увеличава първоначално бавно. Това се дължи на компенсиране
потенциалната бариера на р — п прехода. След достигане на
определена стойност обикновено няколко десети от волта съпро-
ливлението на диода намалява рязко, така че дори незначително-
увеличаване на стойността на приложено™ напреженле предиз-
виква силно увеличаване на тока през него. В тази част от гра-
;фиката на волтамперната характеристика се дефинира т. нар.
право съпротивление /?Пр, определено при номинална стойност
на тока през диода /н:
(1.1) /?пр = ~--
Стойността на' това съпротивление за полупроводниковите ди-
оди достига от няколко стотни до няколко десети от ома.
Обратната част на волтамперната характеристика (съответст-
вуваща на свързване в обратна посока) е също нелинейна. В на-
чало™ проводимостта на диода все още е голяма и обратният
ток се увеличава относително бързо. При определена стойност
15
на напрежението обаче настъпва стабилизиране на обратния ток.
Причината за това е, че броят на неосновните токоносители,
юбразуващи се в полупроводниковата структура при дадена тем-
пература, остава постоянен.
За тази част от графиката на волтамперната характеристика
се дефинира така нареченото обратно съпротивление /?Обр, оп-
ределяно при номинална стойност на обратното напряжение 4/Обр*
(1.2) /?обР = -^-.
А)6р
Обратното съпротивление на полупроводниковите диоди има
стойност от няколко десетки хиляди до няколко стотици хиляди
ома.
Когато приложеното обратно напрежение достигне достатъчно
висока стойност, в структурата на диода настъпва лавинообразна
ударна йонизация и обратният ток се увеличава рязко. При това
в зависимое? от вида на диода и услсвията на неговата работа
настъпва необратим или обратим* пробив на р — n-прехода, респ.
на диода. Обратното напрежение със стойност, при която настъп-
ва пробив, се нарича пробивно напрежение.
Основните параметру характеризиращи полупроводниковите
диоди и определящи тяхното приложение, са (фиг. 9):
1. Постоянен ток в права посока —/^, А.
2. Максимално допустим постоянен ток в права
посока — 1р , А.
max
3. Постоянно напрежение в права посока (падът
на напрежението върху диода при постоянен ток в
права посока) —Up, V.
4. Максимално допустимо обратно напрежение — Ur V.
5. Постоянен обратен ток —А,
6. Максимално допустима температура на корпу-
са на диода. —Тс , °C’
max
Стсйностите на тези параметри за всеки конкретен тип полу-
проводников дисд се дават задължително от заводите-производи-
тели и могат да бъдат намерени в справочниците за полупровод-
никови елементи.
Характерна особеност на диодите е зависимостта на волтам-
перната характеристика, респ. на параметрите им, от температу-
ра! а. На фиг. 10 са показани няколко волтамперни харакгеристи-
* Забележка. При някои специални видове полупроводникови диоди.
16
ки на един и съши диод при различии температуря. Както се
вижда, с повишаване на температурата значително се увеличава
обратният ток и се намалява максимално допустимото обратно
напрежение. Едновременно с това расте наклонът на правата
Фиг. 10. Влияние на температурата върху волтам-
лерната хараю ер истина на полулриводниковия диод
част на характеристиката, което означава, че при една и съща
стойност на тока през диода се намалява падът на напрежение
в права посока.
Трябва да се отбележи, че диодите са много чувствителни към
лретоварвания. Това се обяснява с обстоятелството, че масата им
•е малка. Температурата на диода при протичане на голям ток
•бързо достига критичната стойност, при която р —
загубва еднопосочната си проводимост.
Полупроводниковите диоди намират приложение в автомобилыа-
та електроника като изправители на променлив ток, за защита
при неправилно свързване към захранващото напрежение, за
предпазване на отделни елементи от пренапрежение на самоин-
дукция, като нелинейни съпротивления, комутиращи елементи и
др. Използуват се както диоди с общопромишлено предназначе-
ние, така също и диоди, разработени специално за конкретни
елементи от електрообзавеждането на автомобилите, например
лолупрсвэдникови изправители на генераторите за променлив
ток и др.
2 Електроника в автомобила
17
Селеновите диода са едни от първите диоди, намерили прило-
жение в електронната техника. Принципът на тяхното действие
се основава на еднопосочната проводимост на прехода, получен
между слой селен (Se), проявяващ се като полупроводник тип д
Фиг. 11. Конструкция на
сгленова изправителна
клетка
1 — шпилка, 2 — соедини-
тглни токовод»ЩИ ШИНН, 3 —
контактна ш«йбл, 4 — из лт-
ционна шайб, 5 — дистан*
ционна стоманеи» шайба, 6 —
елу|ииниева шайба, 7 — и<о-
лационна втулка, 8 — слой
СеЛг-н, 9 — СЛОЙ, пикриващ
метал
и кадмиев селенид (CdSe), проявгвгщ се като псл/прс водник
тип п.
Селеновите диоди се произвеждат във вид на кръгли или пра-
вота ълни алуминиеви пластини (фиг. И), върху кои го във ваку-
ум се нанася тънък слой селен (до 0,09 mm). Върху него също
във вакуум се нанася сплав, съдържащ кадмий, и в резултат на
дифузия в селена се образува р — л-преход. Електрическите кон-
такти към така получената полупроводникова структура се осъ-
ществяват посредством пружинни шайби. Праваза посока
на пропускане на селеновите диоди е от алуминиевата пластина
(анод) към кадмиевия селенид (катод).
Селеновите диоди допускат плътност на тока в права посока
до 0,1 А/cm2 и обратно напрежение до 30 V, което за отделни
типове достига до 60 V. Максимално допустимата температура
за селеновите диоди е 75°С.
В зависимост от необходимите напрежение и ток селеновите
диоди се свързват г.оследователно и паралелно по различии из-
18
правителни схеми и образуват т. нар. изправителни стълбове.
Напрежението на изправителните стълбове се определи от броя
на последователно свързаните диоди и тяхното максимално до-
пустимо обратно напрежение, а номиналният им ток — от броя на
паралелно свързаните диоди.
Изводите на изправеното напрежение на тези стълбове се
означават с плюс и минус или се оцветяват съответно в нервен и
син цвят, а изводите за свързване с променливото напрежение —
със знака ~ или се оцветяват в жълт цвят.
При продължителното бездействие на селеновите диоди в тях
настъпва т. нар. „разфасовка“, изразяваща се в увеличазане на
обратния ток. Това явление е обратимо и при подаване на про-
менливо напрежение се отстранява бързо. Необходимо е първо-
начално стойността на приложеното напрежение да се ограничава,
тъй като увеличеният обратен ток може да повиши температура-
та на диода над допустимата й стойност и с това да предизвика
разрушаване на полупроводниковата му структура.
Интересна особеност на селеновите диоди е способността им
да възстановяват едностранната си проводимост в случай на про-
бив на р—л-прехода. В мястото на пробива селенът се стопява
Фиг. 12. Во.*та терна характеристика на съвет-
сеи селеяови дюди о се^ия А(/) и серия Я (-)
19
и преминава от кристално в аморфно състояние. Аморфният селен
притежава електроизолационни свойства, пор1ди което участъкът
на пробива се изолира от останалата част на р— л-прехода.
В СССР се произвеждат селенови диоди, които в зависимост
от експлоатационните си параметри са разделени в четири серии,
означени съотзетно А, Г, Е и Я:
серия А, допускащи работа при температура до 75°С;
серия Г, допускащи работа при температура до 80°С и имащи
по-голяма в сравнение със серия А стабилност на параметрите;
серия Е, допускащи работа при температура на околната среда
до 100°С;
серия Я, допускащи удвоена плътност на тока.
На фиг. 12 са показани волтамперните характеристики на селе-
нови диоди от серии А и Я при 20°С. Вижда се, че както пра-
вата, така и обратната част на характеристиките имат ясно
изразен нелинеен характер. Този вид на волтамперната характе-
ристика е типичен за всички селенови диоди.
Отделниге селенови диоди се свързват в изправителни схеми,
като образуват готови изправителни стълбове.
Пълното означение на съзетските селенови изправителни стъл-
бове се състои от седем елемента и е направено по следната схема:
100 £ Т 18 А 3 Т
1— Условно означение на условията на ра-
бота (М — в масло, Т — за тропически
условия).
-----Ерой на паралелно свързаните диоди
(от 2 до 6).
-------Серия на използуваните диоди.
дбщ 6pOg на дКОдиТе (от 2 до 32).
--------------условно означение на изправите1ната
схема, по която са свързани диодите
(Е — единичен диод, Д — еднофазна дву-
пътна схема, М — еднофазна мостова
схема, Т — трифазна мостова схема).
-----------------Клас на диодите, т. е. условно означе-
ние на допустимото обратно напреже-
ние на едва клетка (прилож. 1).
--------------------размер на диодите (прилож. 1).
? 20
Технические данни на никои съветски селенови токоизправи-
телни диоди са показани в прилож. 1.
В нашата страна селенови диоди се произвеждат в Завода за елек-
тронни преобразувателни елементи — гр. София. Размерите им са
стандартизирани от 20x20 mm до 200X400 mm с максимално допу-
стимо обратно напрежение 20, 25 и 30 V. В зависимост от стойността
на тока в права посока произвежданите диоди се разделят на
четири групи — I, II III и IV. Поради ниското техническо ниво на
диодите от I трупа, тяхното производство постепенно се преуста-
новява.
В зависимост от предназначението им и необходимите техни-
чески napaveipn, селеновите диоди се свързват в различии изпра-
вителни схеми, образуващи конструктивно оформени изправителни
стълбове.
Означението на типа на българс<ите селенови токоизправител-
ни стълбове се състои от четири елемента, подредени по след-
ната схема:
М 100/80—20
I ------Номинален постоянен тек, А.
I
---------Номинално постоянно напрежение, V.
------------Номинално променливо напрежение (ефек-
тивна стойност), V.
-Условно означение на изправителната схема,
по която се свързват диодите (Е — еднофаз-
на, еднопътна схема, С — еднофазна схема
със средня точка, М — еднофазна мост она
схема, ТЕ — трифазна еднопътна схема, ТС —
трифаз.1 а схема със сргдна точка, ТМ — три-
фазна мостова схема).
След посоченото означение може да бъде поставена буква със
следното значение:
В — исправителният стълб е монтиран с намалена дистанция
между диодите и е пригоден за принудително въздушно охлаж-
дане;
М — изправителният стълб е монтиран с намалена дистанция
между диодите и е пригоден за работа в масло.
При усилено охлаждане чрез обд> хване или потапяне в транс-
форматорно масло селеновите стълбове могат да бъдат прето-
варвани по ток. Например при максимална температура на охлаж-
дащия въздух +35сС и скорост на въздушната струя 6 m/s
21
между клетките във всички части на селеновия стълб натовар-
ването по ток може да се повиши до 3 пъти. И тук условието
най-горещите части на селеновите клетки да не надвишават
+ 80°С е задължително.
В автомобилите селенозите диоди се използуват изключително
като изправители при генераторите за променлив ток. За да се
намалят габаритаите размери, масата и стойността на селеновите
изправителни устройства, те се оразмеряват за работа при интен-
зивно въздушно охлаждане. Поради това селеновите изправители
се монтират в автомобилите на такива места, където могат да
бъдат обдухвани или от потока насрещен въздух (ЗАЗ-965,
автобус ЛАЗ-695 и др.), или от потока въздух, охлаждащ дви-
гателя (автобуса ЗИЛ-158 и др.).
Конструктивно автомобилните селенови изправители представ-
ляват един или два изправителни стълба, свързани по трифазна
мостова схема, закрепени между две стойки. Последните слуягат
и за монтираяе на изправители към автоиобила. На една от стой-
ките са изведени три винтови клеми, означени със знака по-
средством конто изправителят се свързва с генератора за про-
менлив ток и две винтови клеми, означени съогвегно с плюс и
минус, към конто се свързват постоянногокозиге консуматори.
Необходимо е да се отбележи, че докато редът на свързване
на прозодниците от генератора за променлив ток към трите кле-
ми на изправителя е без значение, то клемите на изправения ток
трябва да се свържат към електрическата инсталация на автомо-
била с такава полярност, с каквато е свързана акумулаторната
батерия. Обратного свързване на изправителя е недопустимо,
тъй като ще предизвика излизането му от строя поради елек-
трически пробив на селенозите диоди.
В нашата страна селеновите изправителни устройства се из-
ползуват на никои марки и модели съветски автомобили. Пона-
стоящем са разпространени шест типа азтомобилни селенови
изправители, кои го имат идентична конструкция и са предзидени
за рабо а при принудително охлаждане със скорост на въздуха
не по-малко от 3 mzs.
Означението на тези изправители и основните им технически
параметри са показани в табл. 1. В същата таблица са посочени
генераторите за променлив ток, с конто работлт изправителите
и автомобилите, на конго са монтирани.
На фиг. 13 са показани външният вид и схемата на свързване
на селеновите изправители В-310 (автомобили ЗАЗ) и РС-310
(автобуси ПАЗ и КАВЗ).
В заключение трябва да се отбележи, че използуването на
22
Таблица 1
Тип на напра- вит елнот о ус.рийства Номинллчо нзправено налрежеяге, V Номинален изправен ток, А Тип ня изпра- вителния стълб Скорост hi охлаждащия въздух, m/s Маса, kg Генератор, с който ра^оти из .равителнот о ус.ройство М>ркя и модел на автом<бил«, в кой- то се из олзува из фанителното устройство
В-310 12 20 100ГТ6А 3 0,6 Г-501 3\3-965А, За 3-УОЬ В, ЗАЗ 9 9
РС-29 12 160 100ВТ18АЗ 10 2,8 Г-3 ЗИЛ-127, ЗИЛ-127 А
РС-300 12 60 100ВТ18АЗ 3 2,0 Г2-В ЛАЗ-695, ЛАЗ-697, ЗИЛ-108, Л /1*3 677
РС-300 А 12 60 100ВТ18АЗ 3 1,3 Г2-В Л\3 6<5 ЛАЗ 6У5Е, ЛАЗ-hy/E, ЛАЗ-69<-Е
РС-310 12 40 100ВМ12АЗ 3 1,1 Г253 1IA3-652, ПАЗ-652Б, КАВЗ-685
РС21А2* 12 60 1С0ВТ18АЗ 3 1,5 ЗИЛ-154, ЗИЛ 155
*3абележка. Изправителното устройство РС-21А2 се произвежда само
кати резервна част и не се мон!ира на нови автомобили.
селеновите диоди в автомобилите все повече се ограничава и те
се заместват от по скъпите, но с по-добри технически данни и
по-малки размери германиеви и силициеви диоди.
Германиевите диоди са значително по-съвършени от селено-
вите. При по-малки размери плътността на тока в права посока
достига до 100 А/cm2, имат малък пад на напрежение в права
посока (0,3 до 0,5 V) и издържат обратно напрежение от поря-
дъка 50 до 400 V. Максимално допустимата температура за гер-
маниевите диоди е 70—80°С.
Еднопосочнага проводимост на германиевите диоди се* дължи
на р—образуван в плочка свръхчист кристал германий
с /z-проводимосг на едната стена, на която е сплавена капка ин-
23
дий. От едната страна на получената граница поради прониква-
нето на атоми индий се образува германий с /7-проводимост, а о г
другата остава — с /ьпроводимост Правата посока на свързване на
така образувания р—л-преход е от капкаэа индий към германиевата
Фиг. 13. Външен вид и схема на свързване на автомобияни селенови изправители
плочка. Получената полупроводникова структура се затваря хер'
метически в метален корпус, който я предпазва от въздействията
на околната среда (механични, температурни, влага, агресивни
газове и др.). През подходящ проходен изолатор на корпуса
(обикновено стъклен) е изведен проводник, свързан с капката
индий (фиг. 14). Другият извод на диода е запоен направо на ме-
талния корпус, тъй като германиевата плочка е свързана с него
за по-добро охлаждане.
Външният вид на никои германиеви диоди е показан на фиг. 15.
На същата фигура е показано и условното изображение на по-
лупроводников диод за правата посока на свързване на показа-
ните елементи.
Същесгвени недостатъци на германиевите диоди са силната
зависимост на параметрите им от температурата и сравнително
малката им претоваряемост.
В нашата страна германиеви диоди се произвеждат в Завода за
полупроводникови прибори — Ботевград. Тяхното означение се
24
състои от три букви и три цифри и се дешифрира по слгдния
начин:
от SF.D-101 до SF.D-120— диоДл за висока честота и малка
мощност;
Фиг. 14. Устройство на герма-
ниев диод
1 — германиев кристал, 2 — капка
индий. 3 — корпус, 4 — стъклен
изолятор, 5 — гъвкав проводник,
6 — външни изводи
с
Фиг. 15. Външен вид на няко I гер-
маниеви диоди
от SFR-120 до SFR-131—мощни изправителни диоди.
В завода се произвеждат по съветски лиценз и срел номощни
лзправителни дюди с означение от Д7А до Д7Ж.
25
Силициевите диоди приличат на гермаииевите както по устрой-
ство, така в много случаи и по външен вид, но притежават по-
добри експлоатационни харакiсристики. На първо място трябва
да се отбележи по-високата им температурка устойчивост и спо-
Фиг. 16. Устройство на силициев
диод
/ — силициев кристал, 2 — к?пка алуми-
ний, 3 — корпус, 4 — стжлен ияолатор,
5 — гъвкав проводник, 6 — външни из-
води
собност за претоварване. Силициевите диоди могат да работят
при температура от —60 до +150эС и издържат кратковременни
претоварвания по ток до 200% от номиналвия.
При силиииевите диоди р—л-преходът се образува в плочка
свръхчист силициев кристал с л-проводимост на едната стена,
на която е сплавена капка алуминий. Механизмът на създаване
на р— л-прехода е, както при гермаииевите диоди. Правата посо-
ка на свързване на така образувания р— л-преход е от капката
алуминий към силициевата плочка. Ттй като силициевите диоди
допускат голяма стойност на тока в права посока, то през време
на работа и особено при използуването им в гранична режими
е необходимо по-интензивно охлаждане. Ето защо при по-голяма
част от силициевите диоди единият от външните им изводи (ка-
тода) се изработва като болт с резба за свързване към специал-
но оформен охладител или към подходящ масивен метален де-
тайл с цел по-интензивно отвеждане на отделената в него топлина.
26
В автомобилите силициевите диоди се използуват най-вече като
изправители при генераторите за променлив ток. Малките им
размери и добрите експлоатациоини характеристики позволяват
те да се вграждат в генераторите, като по този начин се създава
компактен и с високи технически показатели електрически аг-
регат.
Първоначално са използувани диоди с общопромишлено назна-
чение, но впоследствие с развитие го и увеличаването на произ-
водство™ на генератора за променлив ток се разработват и спе-
циално предназначени за тях силициеви диоди. Основната разлика
на тези диоди е конструкцията на корпуса им, който е съобразен
е конфигурацията на самите генератори и е пригоден за запресо-
ване. Той е цилиндричен с външна надлъжна накатка, осигуря-
ваща добър механичен контакт между диода и топлоотвеждащия
детайл. За да се опрости конструкцията на токоизправителите,
силициевите диоди, предназначены за автомобилните генератори
за променлив ток, се произвеждат в две изпълнения — с права и
-обратна полярност. Наричат се още „положителни* и „отрицател-
ни“ диоди. Диоди те с права полярност (положителните) имат раз-
гледаната по-горе конструкция, т. е. корпусът им е катод. При
диодите с обратна полярност (отрицателниге) корпусът е анод и
следователно те ще пропускат то< в посока от корпуса към
гъвкавия извод.
Външният вид на някои съзетски силициеви диоди, предназна-
чени за автомобилни генератори за променлив ток, е показан на
фиг. 17.
ВА-2О ВК-310 ВКД4-25
Фиг. 17. Външен вид на съветски силициеви диоди,
предназначени за 1енератори за променлив юк
По-нагатъшно развитие в конструкцията на силициевите диоди,
предназначени за автомобилните генератори за променлив ток,
са сдвоените диоди. Те представляват отлята алуминиева основа
с охлаждащи ребра, в която са разположени два прехода, херме-
тизирани в отделни гнезда. По такъв начин се получават два
27
свързани диода, представляващи
схема на генератора. Това прави
много компактна и същевременно
на повреден диод.
готова част от изправителна
конструкцията на генератора
позволява бърза иплесна смяна
Фиг. 18. Външен вид и елекгрическа схема на съветски
сдвоен диод от изправшелен блок'ВЕГ-1
Външният вид и електрическата схема на стветски едзоени
диоди са показами на фиг. 18.
Освен в генераторите за променлив ток силициевите диоди
намират различно приложение и в други ечлектренни устройства
на автомобилите.
В електронните устройства на автомобилите се използуват и
някои спепиални видове диоди, които освен основного свойство
на диодите — еднопосочна проводимост, притежават и други, от-
криващи им нови области па приложение. В тази връзка ще бъ-
дат разгледани стабилитроните и фотодиодите.
С паба литрона. При определена стойност на приложеното об-
ратно напрежение в полупроводниковите диоди настъпва пробив.
За обикновените германиеви и силициеви диоди този пробив е
необратим, тъй като разрушава р—л-прехода им и те излизат от
строя.
Стабилитроните, известии още като ценерови или опорни дио-
ди, са по същество полупроводников^ диоди, при които обаче
пробивът в обратна посока настъпва винаги при точно определе-
на стойност на обратното напрежение, без да предизвиква раз-
рушаване на р—л-прехода. Достатъчно добра представа за
явленинта в полупроводниковия стабилитрон дава зависимостга
между тока и напрежението в права и обратна посока на свър-
зване, изразена чрез волтамперната характеристика (фиг. 19)
На същата фигура е показано и условного изображение на
28
стабилитрона, използувано в електрическите схеми, като със
стрелка е означена правата посока на свързване.
От волтамперната характеристика се вижда, че участъкът,
съответствуващ на свързване на стабилитрона в права посока,
Фиг. 19. Волтамперна характеристика и условно изо-
бражение на полупроводников С1абилитрон
не се различава от съответния участък от волтамперната харак-
теристика на обикновените диоди, т. е при право свързване ста-
билитроните се проявяват като обикновени полупроводникови
диоди.
При свързване на стабилитрона в обратна посока до определе-
на стойност на напрежението прогичащият обратен ток е много
малък. След тази стойност настъдва „пробив“. при който токът
през стабилитрона получава стойност от порядъка на стойността
на тока в права посока, а стойността на приложеното напрежение
остава постоянна. Тона именно определи и основною приложе-
ние на полупроводникоЕите стабилитрони като стабилизатори на
напрежение
Основните параметри, характеризиращи полупроводниковите
стабилитрони, са (фиг. 19):
1) напрел ение на стабилизация Ucr при ток през диода 5 mA, V;
2) минимален ток на стабилизация, при койтосе получава ус-
тойчив (фект на стабилизация —/ст min, А;
3) максимално допустим ток на стабилизация — /ст mjx, А;
29
4) диференциалЕО вътрешно съпротивление
дГ7ст
на диода в режим на стабилизация — /?/ = - г —> 2.
д/ст
Влиянието на температурата върху параметрите на стабили-
трона се оценява с т. нар. температурен коефициент на стабили-
зация на напрежението, представляващ относителното изменение
Фиг. 20. Външен вид на полупроводникови ста-
билитрони
на напрежението на стабилизация при повишаване на температу-
рата с 1МС. На практика той има стойност о г хилядни до десети
от процента за 1 °C и естествено колкото е но-малък, толкова
стабилитронът е по-качествен.
Външният вид на някои полупроводникови стабилитрони е по-
казан на фиг. 20.
В електронните устройства на автомобилите стабилитроните
се използуват като измерителни устройства (в безконтактните
регулатори на напрежението), защитни елементи (в транзистор-
ните запалителни системи), с!абилизатори на напрежение и др.
Необходимо е да се отбележи още веднъж, че в електронните
схеми стабилитроните се свързват в обратна посока, тъй като
това е техният нормален работен режим.
Фотооиодите по същество са полупроводникови диоди, чийто
ток се влияе от степента на освегленост. Поради това се из-
ползуват за регистр фане на светлинни излъчвания или като пре-
ки преобразуватели на светлинната енергия в електрическа.
Фотодиодите представляват пластинка свръхчист германиев или
силициев кристал с определена проводимост—„р“ или „пи. Вър-
ху нея се поставя електрод от подходящ материал. Между този
30
електрод и кристалната пластинка се образува р—л-преход..
Така получената полупроводчикова структура се затваря хер-
метически в метален корпус. На корпуса по подходящ начин е
направен „прэзорец*, през който осветяващият сноп светлина
Фиг. 21. Устройство на фотодиод
Й4-3 и ФА'1
пада перпендикулярно на плоскостта на р—л-прехода (фиг. 21).
В много случаи прозорецът е оформен като оптическа леща,
фокусираща светлинните лъчи.
Принципът на действие на фотодиодите може да се обясни,
като се използува волтамперната им характеристика (фиг. 22).
На същата фигура е показано и условного изображение на фото-
диода, използуван в електрическите схеми (със стрелка е показа-
на правата посока на свързване).
Вижда се, че графиката на волтамперната характеристика на
фотодиода преминава през три квадранта на координатная система
напрежение — ток. Това показва, че фотодиодите могат да работят
в три различии режима, означени на фиг. 22 чрез съответните
схеми на свързване.
Участъкът от графиката на волтамперната характеристика*
разположен в първи квадрант, съответствува на свързване на
фотодиода в права посока. В този режим фотодиодите не се
различават от обикновените диоди, поради което той не е харак-
терен за тях.
В четвърти квадрант фотодиодите работят като преобразу вате-
ли на лъчиста енергия в електрическа. В този режим работят
31
фотодиодите в слънчевите батерии и в никои измерителни апа-
рати.
И третият режим, в които работят фотодиодите и които е най-
разпространен, е когато те са свързани в обратна посока. Съот-
*Фиг. 2?. Волтамперна характеристика на фотодиод и условното му изо-
бражение
ветният участък от графиката на волтамперната характеристика
е разположен в трети квадрант (фиг. 22). В този режим се проявя-
ва линейна зависимост на обратния ток от интензивността на
осветляването, като стойността на тока нараства с увеличаване
на светлинния поток. Разликата между стойността на обратния
ток при затъмняване на фотодиодите и при осветляването им с
ярка дневна светлина достига стотици, а в някои случаи и хиля-
ди пъти.
Един сериозен недостатък на фотодиодите е температурната
зависимост на техните пграметри. Това е характерно за всимки
полупроводникови елементи, но при фотодиодите това влияние е
32
значително. С повишаване на температурата при постоянни стой-
кости на приложено™ напрежение и осветленост се увеличава и
обратнияг ток на фотодиода, като за всеки градус стойността
на тока нараства около 1,3 пъти.
Оснозните параметра характеризиращи фотодиодите, са:
1) работно напрежение —4/р, V:
2) ток на тъмно (при Up ) —/т, |лА:
3) интегрална чувствителкост —Е, шА/1х.
Параметърът интегрална чувствителност показва увеличаването
на обратния ток на фотодиода при нарастгане на осветленостга
с един луке.
Външният вид на никои фотодиоди е показан на фиг. 23.
На автомобилите фотодиодите се използуват почти изключи-
челно като датчици на синхронизиращи пмпулси в безконтактни-
те запачителни сисгеми вместо класическия контактен прекъевач.
1.3. Транзистори
Транзистсрите понастоящем са одни от най-разпрос1ранените
полупроводникови елементи. Броят на апаратурпте, в които ле се
използуват, непрекъснато расте, а областите на тяхното прило-
жение стават все повече и повече. Благодарение на миниатюрни-
те си размери, механична якост, малка консумация на елекгрк-
ческа енергия, дълготрайност и възможност да усилват и гене-
> Е 1ектроника в автимобила
33
рират електрически сигнали транзисторите почти изместиха
електронните лампи.
Транзисторът представлява кристална структура, притежаваща
два обърнати един срещу друг р— /z-прехода и разположени в
*в
Фиг. 24. Напречен разрез на полупровздни
ковата структура на транзистор
такава блпзост, че единият влияе чугствително върху свойствата
на другия. Основната част на тази структура е германиев или
силициев кристал с определена проводимост (п или /?), от дзете
страни на конто са разположени области с противоположна про-
водимост (фиг. 24). Прието е основният кристал да се нарича
база, едната от крайните области — е м ите р, а другата — ко-
ле кто р. В тази връзка р— /?-преходът между емитера и базата
се нарича емитерен, а този между колектора и базата — колек-
торен. Съответните изводи на транзистора се означават с бук-
вите Е, В, С.
В реалния транзистор кристалната структура е затворена в
херметически корпус, от конто през стъклеии изолатори са из-
ведени проводници от трите области (фиг. 25).
Когато крайните области са с р-проводимост, транзисторът
се означава като р — п—р, а когато тези области са с п-про-
34
водимост -съответно п—р— п. Тези два'типа транзистори имат
сднакви свойства и се различават само по^полярността на при-
лаганите външни напрежения. Понастоящем ~поради технологич-
ни причини, по-широко разпростраиение са получили р — п—р-
Фш. 2' ирпнцппно
устрой но на по-
лупроводников тран-
ЗН<'Т0Э
1 — по у проводников
крпст.м, 2 — корпус,
3 прох**дни изола tj-
рч, •/ - и ;еодн
транзисторите, поради което по-нагатък ще разглеждаме предим-
110 тях.
Услозните означения на двата типа транзистори, поляритетът на
пртложените външни напрежения и посоките на токовете в съот-
встаитс иззоди са показани на фиг. 26.
Фш. 26. Уст в ио изображение на по 1упроводнпков.!ге ipan-
:пс 1 ори
Когато към изводите на транзистора не са приложена вън-
шнч напрежения, в неговата структура ня.ма движение на токо-
35
носители, тъй като на двата р — я-прехода съществуват потен-
циални бариери (фиг. 27).
Ако към изводите на транзистора се приложат напрежения с
такава полярност, че емитерният р — п-xvpexQR да бъде свързан
ЪВ
Фи!. 27. Транзистор без пригож hi външни напре/кеп* я
в права посока, а колекторният—в обратна, потенциалнача бари-
ера между колектора и базата ще нарасне. В същоЮ време
обаче потенциалната бартера между емитера и базата ще се на-
Р и р
Фиг. 28. Транзистор при приложена вьншни напрежения
мали и през емитерния р—/г-преходще започне движение на ос-
новни токоиосители— дупки от емитера към базата и електрони от
базата към емитера (фиг. 28). В резултат на дифузия въведените
36
в база га дупки се придвижват към колекторния р -п- преход, къ-
дето приложено™ отрицателно напрежение е ускоряващо за тях.
Те премпнават в колекторната облает и там се свързват с елек-
гроннте, постъпващп от отрицателния полюс на захранващия из-
4 иг. 29. Транзистсрът каю усилвагеа на електрически сигнали
точник. Поради това, че базата е ио-бедна на основни токоноси-
тели от другите области, само малка част от навлезлите от еми-
тера дупки се свързват с електрони от базата. По-голямата част
от тях достигат до колекторния р — /z-преход и преминават през
него. Поддържането на постоянен брой свободни електрони в ба-
зата става чрез протпчането па малкия базов ток /д, а концен-
трацията на основиите токоносители в емитера иколектора— чрез
вьвеждаие на токоносители от външпите източници.
По такъв начин движение™ на токоносители в транзистора
довежда до протичането на ток през трите му области и съот-
ветно през въгшните вериги. Във всички случаи обаче емитер-
ният 1е, базовият 1в и колекторният ток /с са евързани със
следната зависимост:
(1.3) 1е =1в Л-1о
Тъй като базовият ток с много по-малък от колекторния ток,
с достатъчна точност се приема, че колекторният ток е равен
на емитерния, като всяко изменение на последний предизвиква
съответно изменение в същата посока и на колекторния.
За да ее проявят усилвателните свойства на транзистора, е
необходимо в колекторната му верига да се евърже подходящ
резистор с голямо съпротивление (фиг. 29). Тогава, тъй като съ-
37
противлението на свързания в права посока емитерен р — /г-прсход
е незначително, то едно'^малко изменяне на напрежението ДСГ
ще предизвика чувствително изменяне на емитерния ток, което
от своя страна води до’;почти равно по стойност изменяне и на
Фиг. 30. Схеми на свързване на транзистора
колекторния ток. В резултат на изводите на товарния резистор
/?тов Ще се получи пад на напрежение £7ТОв със значителна стой-
ност.
Транзисторът като всеки усилвателен елемент има две взаимно
евързани вериги — входна, на която се подава сигналът, и изходна,
от която се получава усиленият сигнал. В разгледания случай
(фиг. 29) входна е веригата: базата В, източникът Ue, източникът
на сигналя A U и емитерът Е, а изходна—веригата: базата 5, ре-
зисторът 7?тов, източникът Uc и колекторът С. Тази схема на
свързване на транзистора се нарича схема с обща база, тъй като
изводът база на транзистора е общ и за двете вериги. Освен по
този начин в електронните устройства транзисторът може да
38
бъде свързан и по други схеми: схема с общ емитер и схема с
общ колектор, при които общ извод за входната и изходната ве-
рига са емитерът и съответно колекторът. Условно тези три схе-
ми на свързване на транзистора, показани на фиг. 30, се означа-
ват ОБ, ОЕ и ОК.
Транзисторите се проявяват като усилвателни елементи и при
трите схеми на свързване, но всяка от тях има свои характерни
особености, поради което приложението им е различно. От друга
страна, електрнческите свойства на транзисторите се определят в
голяма степей от схемата на свързване, поради което в катало-
зите се дават стойностите на техните параметри за определена
схема на свързване. Разпознаването за коя от трите схеми се от-
нася даден параметър става по индекса, прибавен към основното
означение на параметъра, като се използуват буквите: Б — за схема
с обща база, Е — за схема с общ емитер, и К — за схема с общ
колектор.
В зависимост от поляритета на приложените към изводите на
транзистора постоянни напрежения той може да работи в три
различии режима: активен режим на насищане и режим на от-
сечка.
В активен режим транзисторът работи, когато емитерният му
преход е свързан в права посока, а колекторният — в обратна,
т. е. на емитера и базата са подадени положителни напрежения,
а на колектора — отрицателно. Необходимо е да се отбележи, че
за да бъде емитерният преход свързан в права посока, трябва
приложено™ към него напрежение да бъде по-положително от
напрежението на базата. Тук „по-положителнои се разбира не
само когато приложените напрежения са със съответните поляр-
ности (положително на емитера и отрицателно на базата), но и
тогава, когато напрежението на емитера има по-висока стойност
от това на базата. В този режим транзисторът работи като усил-
вател на електрически сигнали.
В режим на насищане и двата р—п- прехода на транзистора са
свързани в права посока, т. е. напреженията на емитера и колек-
тора са положителни по отношение на напрежението, приложе-
но кьм базата. При този режим съпротивлението на транзисто-
ра „емитер — колектср" е много малко и има стойност няколко
десети от ома.
В режим на отсечка и двата р — zz-прехода на транзистора са
свързани в права посока, т. е. напреженията на емитера и колек-
тора са положителни по отношение на напрежението, приложено
към базата. При този режим съпротивлението на транзистора е
много голямо и през него практически не протича ток.
39
п—р — л-траизисторите работяг също в посоченпте три режи-
ма, но при тях^приложените напрежения са с обратна полярност.
Независимо от схемата, по която е свързан транзисторът, на
неговите изводи са приложени три напрежения и протичат три
< иг. 31 Напрежение и токове на из-
водите на транзистора
тока (фиг. 31). Поради характера на процесите в полупроводни-
ковата структура тези шест величини са свързани помежду си
и взаимно си влияят. Взаимната им връзка може да се изрази
чрез формули, но по-ясно и нагледно е графичното й представяне
чрез т. нар. статични характеристики на транзистора. За всяка
от трите схеми на свързване съществува семейство от четири
характеристики, изразяващи зависимостите между шестте вели-
чини на транзистора. Това са:
изходната характеристика, предствляваща зависимостта на из-
ходния ток от изходното напрежение при постоянен входен ток —
/>.эх=/(М.зх) при /,х = const;
входната характеристика, представляваща зависимостта на вход-
ния ток от входното напрежение при постоянно изходно напре-
жение— /вх = /(£Лх) При (7ИЗХ^ const;
характеристиката на предаване по ток, представляваща зависи-
мостта на изходния от входния ток при постоянна сгойпост на
изходното напрежение —/изх=/(/вх) при — const;
характеристиката на обратната връзка по напрежение, пред-
ставляваща зависимостта на входното от изходното напрежение
при постоянна стойност на входния ток — £7ВХ=/(£7ИЗХ) при/вх-
= cont>t.
На фиг. 32 е показано семейство графики на статичниге харак-
теристики за транзистор, свързан по схема с общ емитер. За тз-
40
зи схема изходни величии са колекторният ток /с и напрежението
колектор — емитер Uce, а входни — базовият ток /в и напрежението
емитер— база Ueb- Тогававходните характеристики, построени в
първи квадрант, изразяват зависимостта lc=f{UcE>) при 1в— const.
Фиг. 32. Статйчни характеристики на транзи-
стор, свързан по схема с общ емитер
Входните характеристики, построени в трети квадрант изразяват
зависимостта 1в—/(Цев) при Uce — const. Графиката на харак-
териетиката на предаване по ток, построена във втори квад-
рант, изразява зависимостта при Uce = const и ха-
рактеристиками на обратната връзка по напрежение, постро-
ена в четвърти квадрант — зависимостта Ueb~/ (Uce) при /^---
const. Чрез входните и изходнитс характеристики могат да се опре-
делят всички необходими данни за изчисляване на транзисторнитс
схеми. Другите две характеристики се използуват по-рядко и за-
това не винаги се дават в справочниците.
Изходните статични характеристики на транзисторите предо аг,-
41
ляват прави линии с определен наклон. По външен вид те при-
личат на обратната част от волтамперната характеристика на
полупроводниковите диоди, защото в действителност тези харак-
теристики отразяват свойствата на свързания в обратна посока
колекторен р — л-преход на транзистора.
При колекторни напрежения, по-ниски от една определена стой-
ност UcEsat (фиг. 32), графиките на всички характеристики се
сливат в една стръмна права линия, т. е. колекторният ток зави-
си силно от напрежението Uce и не се влияе от базовия ток.
Тази права линия и ординатната сс ограничават областта, в ко-
нто транзисторът работи в режим на насищане (облает I). След
като напрежението надвиши стойността UcEsat при зададени стой-
кости на параметъра /#, колекторният ток зависи слабо от изме-
нение™ на нагрежението колектор — емитер, ко се увеличава с
увеличаване на стойността на базовия ток. Най-малки стойности
колекторният ток има при /д=0. Тази характеристика и абсцис-
ната ос ограничават областта, в която транзисторът работи в ре-
жим на отсечка (облает III). В областта между тези две ха-
рактерни линии транзисторът работи в активен режим (облает II).
Входните статични характеристики на транзисторите отразяват
свойствата на свързания в права посока емитерен р — /г-преход,
поради което по външен вид приличат на правата част от гра-
фиките на волтамперната характеристика на полупроводниковия
диод. Вижда се, че те зависят слабо от Uce, като при повиша-
ването му се и^местват вдясно, т. е. при постоянна стойност на
напрежението база — емитер базовият ток намалява с повишаване
на напрежението колектор — емитер.
Графиката на характеристиката на предаване по ток представ-
лява права линия, разпол жена под някакъв ъгъл спрямо коор-
динатните оси. Това покатлт, че зависимостта между колекторния
и базовия ток е почти линейна. Изменение™ на Uce влияе слабо
на колекторния ток /с, поради което графиките на характеристи-
ките за различии Uce са разположени много близо една до дру-
га. Затова в справочниците се дава обикновено само една пра-
ва линия, построена за някаква средня стойност на напрежение-
то Uce.
Характеристиките на обратната връзка по напрежение отразя-
ват постоянно съществуваща в транзистора вътрешна обратна
връзка, определена от непосредственото електрическо съединение
между входната и изходната верига. Те представляват прави ли-
нии, почти усгоредни на абсцисната ос. Малкият им наклон по-
казва слабата зависимост на входното от изходното напрежение.
Пронесите в транзисторите независимо от сравнително просто-
42
то им устройство, са достатъчно сложны, поради което парамет-
рите, които ги описват, са много и различии. В справочниците се
дават само никои основни параметры, характеризиращи транзи-
сторите като схемни елементи, а именно:
1. Коефициентът на усилване по ток представлявзщ отношението
между увеличаването на изходния ток на транзистора при съот-
ветно увеличаване на входния му ток при постоянна стойност
на изходното напрежение. За схема с обща база този параметър
се означава с а = -р-, а за схемата с общ емитер — с^=» д/- --
или /?21е • Между тях съществува следната зависимост:
2. Максимално допустима стойност на напрежението колектор —
емитер — Ucermi, V.
3. Максимален колектсрзн ток —/стах, А.
4. Напрежение на насищане колектор — емитер —UcEsat, V.
5. Входно съпротивление, представляващо отношението между
повишаване на входното напрежение при увеличаване на входния
ток при постоянна стойност на изходното напрежение — An, Q.
6. Изходна проводимост, представляваща отношението меж-
ду увеличаване на изходния ток при повишаване на изходното
напрежение при постоянна стойност на входния ток — А22, s.
7. ^Максимално допустима постоянна или средна мощное г на
колектора — най-голямата стойност на мощността, отделяна в
колекторния преход, при която неговата температура не преви-
шава допустимите граници — Pcmax, W.
8. Гранична честота —fa , Hz.
9 Максимално допустима температура на корпуса—Гс, °C.
По подобие на всички полупроводникови елементи и при тран-
зисторите температурата оказва значително влияние върху тях-
ната работа. С нейното повишаване се влошават почти всичките
им параметры, в резултат на което се намалява стабилността и
се нарушава нормалната работа на транзисторните устройства.
Вредното влияние на температурата върху работата на тран-
зисторните устройства се намалява чрез различии схемни реше-
ния, например избиране на подходяща схема на свързване, под-
ходящ режим на работа, температурна стабилизация и др., или
чрез използуване на допълнителни охладители, като в много
случаи за тази цел се използува корпусът на самия апарат.
В нашата страна транзистори се произвеждат в Завода за по-
43
лупроводникови прибори—Ботевград. Тяхното означение се състои
от три букви и три цифри и се разчита по следния начин:
от SF.T-321 до SF.Т-353 — транзистори за малка мощност
и ниска честота;
от SF.T-301 до SF.T-310 — транзистори за малка мощности
средни честота;
от SF.T-121 до SF.T-140— транзистори за средна мощности
ниска честота;
от SF.T-211 до SF.T-250 — мощни транзистори за ниски че-
стоти.
В електронните устройства, използувани в автомобилите, тран-
зисторите намират изключително широко приложение. Те се из-
ползуват като усилватели в реле-регулаторите и други електронни
блокове, като генератори на електрически сигналя и превключ-
вателни елементи в полупроводниковите запалителни системи
като логически елементи в блоковете за сравнение и др.
Външният вид на някои транзистори е показан на фиг. 33.
Фиг. 33. Външен вид|на нжои гранзисгори
а — SF.T-131, б — МП38А, в — 2TG551, ? - SF. Т-323,
— KTSOib, е - SF.T-214, ж — ОСП
1.4. Тирястори
Тиристорите, наричани още управляеми диоди, са сравнително
нови полупровод ни кови елементи. Подобно на полупроводниковите
44
диоди те същб притежават еднопосочна проводимост с тази раз-
лика, че при приложено на изводите им напрежение в права посс-
ка моментът на преминаване в проводимо съсгояние може да се
управлява. По своите характеристики: много голямо съпротивле-
94
<1 иг. ?4. Опростено структурно изо-
бражение и условии означение на
тиристор
ние при запушено в права и обратна посока състояние, почти
нищожно съпротивление в отпущено състояние, висок к. п. д.,
способност с голяма скорост да превключват значителни по стой-
ност мощности и др., те се приближават до характернстиките на
идеалния електрически ключ.
Тиристорът представлява силициев кристал, в конто се реду-
ват четири слоя с различна проводимост (р— п — р — п\ като по
юзи начин се образуват три р — л-прехода (фиг. 34). Така офор-
мената кристална структура има три извода: анод от крайната
р-област, катод от крайната «-облает и управляващ електрод
от средната р-област. Външното напрежение се прилага към
анода и катода, а управляващото — към управляващия електрод и
катода.
Принципът на действие на тиристора се илюстрира нагледно
от неговата волтамгерна характеристика (фиг. 35). Частта от
графиката на характеристиката, разположена в I квадрант, съот-
ветствува на свързване на тиристора в права посока, т. е. към
анода и катода му са евързани положителният и съответно отри-
цателният извод на външния източник. При такава полярност на
приложено™ напрежение р — «-преходите Пх и /73 (фиг. 34) са
евързани в права посока, а П2 — в обратна. Тогава, ако приложе-
45
ното напрежение има ниска стойност, а унравляващият електрод
е изолиран, през тиристора протича само обратният ток на пре-
хода /72. Този ток има съвсем малка стойност и следователно
тиристорът е запушен в права посока. С увеличаване на стой-
Фиг. 35. Волгамперна характеристика на ти-
ристор
ността на външното напрежение токът през тиристора се уве-
личава незначително (участькът О А от графиката на волтампер-
ната характеристика), докато при определена стойност [7Вкл в пре-
хода /72 настъпва лавинообразен обратим пробив и съпротивле-
нието на тиристора се намалява. Тиристорът се отпушва, като
стойността на протичащия през него ток се определи практиче-
ски само от приложеното напрежение и съпротивлениего на вън-
шната верига. На графиката на волтамперната характеристика
преминаването (превключването) от запушено състояние в отпу-
щено съответствува на участъка АБ, а режимът на работа в от-
пущено състояние — на участъка БВ. За да се поддържа тири-
сгорът в отпущено състояние, е необходимо токът през него да
надвишава една определена стойност /1Глп- Ако токът намали
стойността си под /т1я, тиристорът преминава обратно в запуше-
но състояние.
Превключването на тиристора обаче чре^ прилагане на такова
високо напрежение за практически цели е нецелесъобразно. Това
става много по-удобно, ако към управляващия електрод се приложи
неголямо по стойност положигелно напрежение. В резултат на
протичащия ток, който се нарича управляващ — /у, стойността
на напрежението на включване 47Вкл се намалява, като тя е тол-
46
кова по-малка, колкото е по-голям управляващият ток /у. При до-
статочно голяма стойност на този ток, например Г? (фиг. 35),
участъкът от графиката на волтамперната характеристика, съот-
ветствуващ на елемента, изчезва и характеристиката на тиристо-
Д235А Д238А BT1OQA
Фиг. 36. Външен вид на никои тиристори
ра престава да се разлтчава от тази на обикновените диоди. По-
ради много малкия интервал от време за преминаване от запу-
шено в отпущено състояние (само няколко микросекунди) тири-
сторите се включват само чрез кратковременни импулси на управ-
ляващия ток.
Важна особеност на тиристорите е, че след превключването
им в отпущено състояние те стават неуправляеми и за да се
изключи тиристорът, е необходимо токът през него да се намали
под стойността /пйп • Тоза на практика най-често се осъществява
чрез намаляване на приложеиото към анода и катода напреже-
ние или дори чрез промяна на полярността му (активно запушване).
При обратно свързване на тиристора,т. е. когато към анода и ка-
тода са евързани отрицателният и съответно положителният извод
на външния източник, два от неговите р—/z-преходи (/7j и /73) са
евързани в обратна посока. На този режим съответствува обратната
част отграфиката на волтамперната характеристика (фиг. 36). Тя
има вид, аналогичен на обратната част на графиката на волтамперната
характеристика на полупроводниковите диоди. Действително при то-
ва свързване през тиристора протича само обратният ток на двата пре-
хода Пу и Пл. Ако приложеиото обратно напрежение достигне
определена стойност (47прэг>), обратният ток на тиристора се уве-
личава рязко и в последний може да настъпи необратим пробив.
В този режим управляващият ток /у не оказва влияние върху съ-
стояние го на тиристора и неговото увеличаване води само до из-
вестно увеличаване на обратнпя ток (фиг. 35).
47
Основните параметри, характеризиращи тиристорите, са (фиг. 35)
1) максимално допустим постоянен ток в отпушено състоя-
*<ие * — /щах, А;
2) максимално допустим импулсен ток (при /имп -50 ps и /ср =
-50 mA) ' —/имп, А;
3) най-високо остат ьчно напрежение — £70СТ, V;
4) най-високо напрежение на включване (при /й = 0)—£/вкл, V;
5) най-голям управляващ ток — /у , mA;
6) минимален ток в отпушено състояние —/|Ип, mA;
7) максимален ток на утечка при запушено състоя-
ние в права посска —/йт, mA;
8) максимално допустимо обратно напрежение —бортах,V
9) най голямо време на включване —/вкл, |is:
10) максимално допустима разсейвана мощност —Ртах, W.
Външният вид на никои тиристори е показан на фиг. 36.
В електронните устройства на автомобилите тиристорите се
използуват изключително като електронни ключове (превключва-
щи елементи). Основного им прилэжение е в полупроводникови-
те запалителни системи, в т. нар. кондензаторни запалителни
еистеми.
1.5. Интегрални схеми
Интегралните схеми са едно от последннге постижения на
електронната техника. Те представляват завършени електронни
схеми с определени функции и параметри, които се използуват
като готови блокове в електронните апаратури.
Микромодулите са първите представители на интегрални-
те схеми. Те представляват набор от микроплатки, на всяка от
които е монтиран някакъв елемент (транзистор, диод, резистор,
кондензатор и др.) (фиг. 37). Самите елементи се изработват в
специално микромодулно изпълнение. На четирите страни на вся-
ка микроплатка има 12 метализирани изреза, към които се свърз-
ват изводите на отделяйте елементи и се запояват съединителни-
те проводнипи на микромодула. Отделяйте изрези са номерирани
в строго определен ред, като изводите на всеки отделен вид
елементи се свързват винаги към едни и същи изрези. Прието е
резисторите да се свързват към изрези / и 4, диодите към 2 и
5, транзистори към /, 5 и 8 (база, емитер и колектор) и т. н. В
зависимсст от електронната схема, която се реализира, се опре-
дели наборът микроплатки. Към техпите изрези се запояват съ-
единителните проводници, след което така получсната схема се
залива с епоксидна смола (фиг. 37 в\
46
Полупроводниковите интегрални схеми са следва-
щата крачка в миниатюризацията на електронните устройства. Те
представляват завършена електронна схема, елементите на която
са изпълнени на повърхността или в обема на някакъв полупро-
•Фиг. 37. Микромодул
а — микроплатки с елементи, б — структура на микромодула, в — външен вид
водников материал. В зависимост от това се различават два вида
полупроводникови интегрални схеми — тънкослойни и монолитни
(наричани още твърди).
При тънкослойните интегрални схеми отделните елементи се
получават чрез нанасяне на няколко слоя полупроводников мате-
риал с различна проводимост върху изолационна подложка. Най-
често за подложка се използуват стъкло или керамичен материал,
тъй като те имат добри изолационни качества и висока химиче-
ски устойчивост. Тънкослойната технология позволява да се полу-
чат всички пасивни елементи на електронните схеми-резистори,
кондензатори, бобини, при това с високо качество и стабилност
на параметрите. Формирането обаче на активните елементи, дио-
ди и транзистори (и по-точно на техните р — л-преходи) е свър-
4 Електроника в автомобиля
49
зано с редица технологичны трудности. Ето защо в много слу-
чаи се приема едно компромисно решение, при което всички па-
сивни елементи на схемата се изработват посредством слойна
технология, а диодите и транзисторите се монтират като отдел-
Фиг. 38. Пример на електрическа схема и реа-
лизаиията й като ишегрална схема
ни изделия към интегралната схема. По този начин се създава
нов вид интегрални схеми, наречени хибриднп.
При монолитните интегрални схеми всички елементи се изра-
ботват в един единствен полупроводников кристал. Най-често се
използува силиций, зъй като той издържа по-висока температура
и притежава по-добри изилационни свойства о г германии Функ-
циите на различимте елементи на електронната схема се изпъл-
няват от отделив области на кристала, между които са осъщест-
вени необходимее електрически връзки и изолационни слоеве.
Основният технологичен процес при изграждането на монолит-
ните интегрални схеми е формирането на р — л-преходн, посред-
ством които се създават както активните, така и пасивните еле-
менти на схемата.
На фиг. 38 е показана една примерна електрическа схема и
нейната реализация в монолитна интегрална схема. Всички еле-
менти на схемата са формирани. в силициев кристал с /?-про-
водимост. Слоят от силициев двуокис SiO2 служи за изолация.
Електрическите контакта на отделяйте елементи са изпълнени от
алуминиево фолио (А1).
За защита от влиянието на околната среда готовите интеграл-
ни схеми се монтират в херметически корпус, имащ необходимия
Фиг. 39. Външен вид на някои инте-
грални схеми
брой електрически изводи. Корпусите на пнтегралните схеми са
унифицирани. Външният вид на някои интегрални схеми е пока-
зан на фиг. 39.
Интегралните схеми намират все по-широко приложение в елек-
тронните устройства на автомобилите. Малките им размери, нис-
ките захранващи напрежения, нищожната консумация на електри-
ческа енергия и широката им функционалност откриват още
по-широки възможности за внедряване на електрониката в авто-
мобила. Като цример могат да се посочат серийно произвеждани
генератори за променлив ток с вградени реле-регулатори, изпъл-
нени на интегрални схеми, електронни оборотомери, устройства
за сигнализация и др.
1.6. Термистори
Както беше отбелязано по-горе, температурата влияе отрица-
телно върху параметрите на полупроводниковите елементи, което
, води до нестабилност на електронните устройства и дори в ня-
51
кои случаи до пълна загуба на работоспособността им. В тази
връзка ще бъдат разгледани термисторите, които се използуват
широко в електронните схеми за температурна стабилизация на
работните режими на полупроводниковите елементи.
Фиг. 40. Устройство и условно изображение на тер-
мистор
I — защитна обвивка, 2 — полупроводников материал, 3 — изводи
Термисторът представлява елемент, изработен от някакъв по-
лупроводников материал, кой го притежава голям отрицателен
темперагуреп коефициеит, т. е. с повишаване на температурата се
намалява съпротивлението му (фиг. 40).
В зависимост от режима на работа термисторите могат да бъ-
дат класифицирани в две основни групи:
1) термистори, реагиращи на изменение™ на температурата на
околната среда;
2) термистори, реагиращи на директното загряване на преми-
наващия през тях ток.
Оттук следва, че първата трупа термистори работят в режим,
при конто изменение™ на съпротивлението им от протичащия
през тях ток е много малко, а вгората трупа — при такива усло-
вия, при които влиянието на околната температура може да се
пренебрегне.
Това разделяне е донякъде условно, тъй като е ясно, че тем-
пературага влияе по един и същи начин върху съпротивлението
на термисторите.
В автомобилните електронни устройства термисторите се из-
ползуват най-вече за температурна стабилизация на режимите на
работа, поради което по-голям интерес представляват термисто-
рите от първата трупа.
Основните зависимости, характеризиращи термисторите, са тем-
пературната и волтамперната характеристика.
Първата от тях представлява зависимостта на съпротивлението
на термистора от неговата температура и има експоненциален
характер (фиг. 41). Основният параметър на тази зависимо ст е тем-
52
пературният коефициент на съпротивление на термистора, който
показва с колко се изменя стойността на съпротивлението при
изменяне на температурата с 1°С. За най-често използуваните ти-
пове термистори това изменение представлява 3—4% за 1°С. Та-
Ф.1Г. 41. Температурил характеристи-
ка на термистор
зи характеристика служи за определяне съпротивлението на тер-
мистора при дадена температура.
Волтамперната характеристика представлява зависимостта на
напрежението между изводите на термистора от протичащия през
Фиг. 4?. Волтампериа харак-
теристика на термистор
него ток при постоянна околна температура. Тази характеристика,
снета при различии температури на околната среда, е показана
на фиг. 42. Тъй като съпротивлението на термистора се изменя
53
по нелинеен закон в зависимост от температурата, а тя от своя
страна е функция на протичащия през него ток, то и волтампер-
ната характеристика има нелинеен характер. В началото, когато
токът има малка стойност и не предизвиква забележимо загрява-
Фиг. 43. Външен вид на някои термистори
не на термистора, зависимостта между тока и напрежението е
почти линейна (участъкът ОА). При по-големи стоимости на тока
през термистора той се нагряза и неговото съпротивление нама-
лява. Това на свой ред предизвиква увеличаване на тока и още
по-интензивно нагряване^на термистора и така, докато се достиг-
не до установен режим. Тази част от графиката на волтамперната
характеристика (след т. Л) се характеризира с бързо понижаване
на напрежението при увеличаване на тока през термистора. Естест-
вено колкото е по-висока околната температура, толкова по-бър-
зо ще намалява съпротивлението на термистора, а оттук и на-
прежението на изводите му при една и съща стойност на тока.
Основните параметри, характеризиращи термисторите, са:
1) съпротивление при температура Т—20°С —/?0> 2;
2) температурен коефициент на съпротивление —5, Q/°C;
3) максимално допустима работна температура —Лъах, °C;
4) максимално допустима мощност на разсейване, опре-
ределяна от тока през термистора (Z?/2; и максимално
допустима работна температура —Ртл„ W.
Конструктивно термисторите са оформени във вид на тръба,
диск или сфера от полупроводников материал с метални изводи.
За защита от въздействието на околната среда термисторите се
покриват със защитен слой (най-често лак, а в някои случаи и
стъкло).
Външният вид на някои термистори е показан на Фиг- 43.
54
Глава П
АВТОМОЗИЛНИ ГЕНЕРАТОРИ ЗА ПРОМЕНЛИВ ТОК
2.1. Обши сзедения
Генераторът е основният източник на електрическа енергия на
автомобила. При работещ двигател той захранва всички електри-
чески консуматори, като същевременно зарежда и акумулаторна-
та батерия. Наличността на акумулаторна батерия и необходи-
мостта от зареждането й са наложили използуването на постоянен
ток в електрическата инсталация на автомобила. Поради това
дълго време основният тип автомобилей генератор беше генера-
торът за постоянен ток. Той обаче притежава някои съществени
прннципни недостатъци, които независимо от постоянного усъ-
вършенствуване на неговата конструкция не могат да бъдат из-
бягнати.
Най-важният от тях е наличности а на колектор и четки. Този
възел, представляващ по същество механичен токоизправител, е
лринципно несъвършен и ненадежден при експлоатация. При ра-
бота в него възниква искрене, което предизвиква интензивно из-
носване на колекторните пластини (ламели) и четките. Искренето
се увеличава с увеличаване на честотата на въртене на ротора и
«стойността на получения от генератора ток, а запазването му в
допустимите граници еоди до увеличаване на габаритните разме-
,ри и масата на генератора.
Набраният от голям брой пластини колектор е недостатъчно
здрав механически, поради което не са редки случайте, особено
при висока честота на въртене на ротора, когато някои от тях
се разместват. Това води до интензивно износване на четките и
«арушава нормалната работа на генератора.
Материалите в генераторите за постоянен ток не се използу-
ват достатъчно пълноценно. За целия период на развитие и усъ-
вършснствуване на генераторите за постоянен ток е достигната
специфична мощност 32—47 W/kg (мощността, отдавана от ге-
нератора на един килограм от неговата маса).
Поради увеличената интензивност на движението, особено в го-
лемите градове, автомобилните двигатели работят продължително
време в режим на празен ход (400—500 об/min), а постоянното-
ковите генератори започват да отдават енергия едва при 1000—
1403 об/min на вала на ротора им. Това води до повишено раз-
реждане на акумулаторната батерия. Увеличаване на предавател-
ното отношение между двигателя и генератора не решава проб-
55
лема, тъй като стойността му се ограничава от максимално до-
пустимата честота на въртене на ротора, която за постояннотоковите
генератори е от порядъка на 10000—11000 об/min.
Генераторите за постоянен ток имат малка дълготрайност и се
нуждаят от по-интензивно техническо обслужване, основната при-
чина за което са четките и колекторът.
В същото време броят на електрическите консуматори, монти-
рани в съвременните автомобили, постоянно нараства. Например
общата мощност на електрическите консуматори (без стартера)
на съвременен лек автомобил достига до 700 W, на товарен ав-
томобил—до 1000 W, а на автобус — до 2000 W.
Автомобилните двигатели стават все по-високооборотни, като
отношението между максималните и оборотите на празен ход
постоянно нараства и вече в много случаи надхвърля 10—И пъти.
Следователно съвременните автомобили се нуждаят от мощни,
работещи в голям интервал на честотата на въртене, сигурни,
трайни и леснп за поддържане генератори. Всички тези изисква-
ния се постигат трудно при постояннотоковите генератори. Ето
защо през последните години на леките и товарните автомобили и
автобуси започнаха да се използуват генератори за променлив ток.
2.2. Принцип на действие и видове генератори
за променлив ток
Принципът, на който се основава действието на генераторите
за променлив ток, е същият, както и при генераторите за по-
стоянен ток.
От физиката е известно, че когато един проводник пресича си-
ловите линии на едно магнитно поле, в него се индуктира елек-
тродвижещо напрежение (е. д. н.). В постояннотоковите генератори
(фиг. 44) магнитното поле се създава от възбудителната намотка
на статора и при въртенето на ротора в неговата намотка се ин-
дуктира променливо по посока и стойност напрежение, което се
иэправя посредством колектора и четките.
В генераторите за променлив ток принципът е същият с тази
разлика, че магнитното поле се създава от ротора, а променли-
вото е. д. н. се индуктира в неподвижната статорна намотка
(фиг. 45). Това не променя същността на явленията, но по този
начин се избягва комутирането на индуктирания ток и всички
свързани с това отрицателни последствия. Променливият ток през
статорната намотка се преобразува в постоянен посредством по-
лупроводникови изправители. Така описаната принципна схема се
56
запазва при всички видове автомобилни променливотокови гене-
ратори.
В зависимост от начина, по който се създава възбуждащото
магнитно поле, автомобилните генератори за променлив ток се
разделят на два типа:
Фиг. 44. Принцип на действие на генера-
тор за постоянен ток
Фиг. 45. Принцип на действие на генератор за променлив ток
генератори с електромагнитно възбуждане;
генератэри с възбуждане от постоянни магнити.
При пързите магнитното поле се създага от специална възбу-
57
дителна намотка, захранвана от акумулаторната батерия, респ. от
изхода на генератора, докато при вторите за същата цел се из-
ползуват няколко постоянни магнита, поставени на ротора.
В съвременните автомобили се използуват предимно генерато-
ри за променлив ток с електромагнитно възбуждане. Независимо
от по-сложната си конструкция те се предпочитат, тъй като при
'гях могат да се постигнат по-големи мощности, напрежението им
може се регулира по-лесно и имат по-ниска цена.
Генераторите за променлив ток с възбуждане от постоянни
магнити имат гю-опростена конструкция, сравнително висок к. п.д.
и притежават висока ексклоатационна надеждност. Те обаче не
могат да отдават голяма мощност и напрежението им се регули-
ра трудно. Поради това тези генератори понастоящем се изпол-
зуват най-вече за трактори.
2.3. Генератори за променлив ток
с електромагнитно възбуждане
Генераторите за променлив ток с електромагнитно възбуждане
използуваии в автомобилите, са синхронии електрически машини^
Наричат се синхронии, защото при тях съществува строга зави"
еимост между честотата на въртене на ротора и честотата наин-
дуктираното в статора променливо е. д. н. Тази зависимост се
изразява с отношението
където
f е честотата на индуктираното променливо е. д. н., Hz;
р— сроят на чифтове полюси на ротора;
п— честота на въртене на ротора, об/min.
От горното следва, че при изменяне честотата на въртене на
двигателя от празен ход до максимална ще се увеличава и често-
тата на променливия ток на генератора. Това обстоятелство е
благоприятно, тъй като с увеличаване на честотата се намаляват
лулсациите на изправеното напрежение, а от друга страна, с уве-
личаваяе на честотата се получава самоограничаване на тока на
генераюра и отпада необходимостта от отделно устройство в ре-
ле-регулатора — ограничител на тока.
Конструкцията на автомобилните генератори с електромагнитно
възбуждане се различава от тази на синхринните генератори с
сбщопромишлено предназначение. Причина са големите серии, в
8
които се произвеждат устройствата и възлите от електрообзавеж-
дането на автомобила, в това число и генераторите. При такова
масово производство изискванията за минимални разходи на труд
и материали доминират над останалите, което много често води
до отклонения от установените в елехтропромишлеността кон-
структивни форми и технологични решения.
Конструкцията на един автомобилей генератор с електромаг-
нитно възбуждане е показана на фиг. 46.
Роторът на генератора (фиг. 47) представлява вал /, на който
са монтирани един срещу друг два еднакви стоманени детайла 2
със специаляа форма, образуващи така наречените „клюнообраз-
ни“ полюси. Самите полюси имаг заострена трапецевидна форма,
като полюсите на двата детайла са разполежени един в друг,
без да се допират. Между двата детайла е разположена навита-
та на стоманена втулка 4 цилиндрична възбудигелна намотка 3.
От едната страна на вала посредством пресова сглобка са мон-
тирани поставените в изолационни пластмасови втулки контактни
пръегени 5, към които са запоени краищата на възбудителната
намотка. Сглобеният ротор се балансира динамично най-малко в
две плоскости, за да се избзгне възнлкването на вибрации при
работа.
Статорът на генератора (фиг. 48) представлява пакет, набран
от листове електротехническа стомана. По вътрешния му диаме-
тър са изработени равномерно определен брой канали, в кои го е
разположена статорната намотка. Т.я е извита от меден провод-
ник, покрит с лакова изолация. Важен гараметър г;а статорната
намотка е броят на каналиге за полюс и фаза, означаван обик-
новено с q. Той се определи по формула га
<2-2)
където
z е броят на намоткиге на статора;
2р — броят на всички полюси на ротора;
т — броят на фазите га i ешртгерз.
Обикнозено грз автомобилните генератори за променлив ток
статорната намотка се изпълнчва с ^ — 0,5; 1,0 или 2,о. Изборът
за стойността на q се опрелеля в зависимое от енергетпчните
показатели и консгруктивниге решения на iciiepaiорите.
Статорът е закрепен между два алуминиепи канака, в които е
лагеруван роторы. На капаците са изработени уши, посредством
конто геиерчторът се закэепва към дзнгатсля.
В задняя капак се намирт пластмасов четкодържател с дес
59
Фиг. 46. Конструкция на генератор за променлив ток с електромагнитно възбуждане
I — четки, 2 — четкодържател, 3 — заден канак, 4 — полупроводников диод (отрицателен), 5 — плочка с полупроводникови диодц
^одожитеднц), б статор, 7 ~ роюр, $ — предки дагер, 9 — предец капдк, /V — вентилятор, Ц — р^чца ща^
медно-графитни четки, едната от които е свързана към маса. Те
се плъзгат с челната си повърхност по контактните пръстени на
ротора и служат за захранване на възбудителната намотка. При
Фиг. 47. Конструкция на ротора
1 — вал, 2 — клюнообрэ^ни полюси, 3 — възбудителна намотка, 4 —
гтоманена втулка, 5 — ксн;ак1ни пръстени
съвременните генератори в задния капак са разположени и полу-
проводниковите диоди, изправящи яндуктираното в стат ора на-
прежение.
Фиг. 48. Конструкция на статора
В предния край на генератора на вала на ротора са постав ени
задвижващата ремъчна шайба и охлаждащият вентилатор.
Тази конструкция на автомобилните генератори е технологична
61
при прэизводство и притежава в сравнение с генераторите за
постоянен ток редица предимства.
На първо място това е липсата на колектор. Генераторите за
променлив ток също имат четки, но условията, при конто те ра-
ботят, са много по-благоприятни. Четките се плъзгат по гладката
повърхност на контактните пръстени, а стойността на възбуди-
телния ток, който протнча през тях, е сравнително малка. Пора-
ди това липсва искрене и интензивно износване, характерно за
генераторите за постоянен ток.
Магнитного поле при генераторите за променлив ток се създа-
ва от голям брой полюси (при генераторите за постоянен ток те
са само два), което подобрява използуването на материалите и
като резултат се увеличава специфичната мощност. Специфичната
мощност на генераторите за променлив ток е от порядъка на
80 до 100 W/kg, при 32 до 47 W/kg за постояннотоковите гене-
ратори, което означава, че при една и съща мощност генерато-
рите за променлив ток са около 2 пъти по-леки.
Роторът на генераторите за променлив ток с вал с малка дъл-
жина и цилиндрична възбудителна намотка допуска по-висока
честота на въртене (с около 20%), като влиянието на центро-
бежните сили върху проводниците на намотката и вибрациите са
значително по-слаби.
Това дава възможност да се увеличи предавателното отноше-
ние между коляновия вал на двигателя и генератора, в резултат
на което последният отдава енергия и при празен ход на дви-
гателя.
При своята работа генераторите за променлив ток се нуждаят
само от регулатор на напрежение. Поради наличността на полу-
проводников изправител и възможността за самоограничаване на
отдавания ток отпада нсобходимостта от реле за обратен ток и
реле-ограничител на тока.
Това значително опростява електрическата схема на автомобила
и облекчава поддържането й.
Независимо от посочените качества от гледна точка на експло-
атацията е целесъобразно подвижният електрически контакт (чет-
ки и контактни пръстени) да бъде избягнат. Понастоящем съще-
ствуват конструкции автомобилни генератори за променлив ток с
елсктромагнитно възбуждане, при конто това е постигнато, т. е.
и възбудителната намотка е неподвижна. Тези генератори се на-
ричат безконтактни.
При тях липсва какъвто и да е подвижен контакт и
трайността им се определи само от експлоатационния
срок на лагерите и стареенето на електрическата изолация.
62
По такъв начин става възможно създаването на генератори, кои-
то при правилна експлоатация издържат до 200000 km пробег, а
има данни и за 800 000 km (генератор „Електродайн" на амери-
канската фирма ,,Меримонт“).
Фиг. 49. Конструкция на безконтактен генератор
с електрмаг нитно възбуждане
/ — сгатор, 2 — статорнз намотка* 3 — ротор, 4 - пръстен
отнемагншен материал, 5 — възбудителна намотка, 6 —
лагери, 7 — полупроводникови диоди, 8 — предел капак,
9 — заден капак, 10 — ремъчна шайба, И — вентилатор
В общ гид конструкцията на един безконтактен генератор с
електромагпитно възбуждане е показана на фиг. 49. Тя съдържа
принципно всички елементи без четкодържателя с четките и кон-
тактните пръстени. Разликата се състои във форма на ротора и
разположението на възбудителната намотка.
Роторът на безконтактните генератори е също с „клюнообраз-
ни“ полюси и представлява кух цилиндър, закрепен в единия си
край посредством пресова сглобка за вала на генератора. Двата
стоманени детайла, образуващи полюсите, са свързани един, с
друг посредством пръстен от немагнитен материал.
Възбудителната намотка е цилиндрична и е навита върху ма-
сивен стоманен цилиндър, закрепен към задния капак успоредно
на вала на генератора. По такъв начин роторът обхваща възбу-
дителната намотка както по външния, така и по вътрешния й
диаметър.
При включване на контактния ключ през възбудителната на-
63
мотка протича ток. Този ток създава силно магнитно поле, чии-
то силови линии благодарение на специалната форма на полюсн-
ое се ориентират приблизително перпендикулярно на оста на
ротора (фиг. 50), а следователно и на проводниците на статора,
Фиг. 50. Магнитно поле на ротора
което е важно условие за получаване на максимално индуктира-
но напрежение. В същото време полюсите на ротора се намагнит-
ват с противоположна полярност, като тези, от конто магнитните
силови линии излизат, добиват северна магнитна полярност(еди-
ният от стоманените детайли на ротора), а тези, в които влизат—-
южна магнитна полярност (другият стоманен детайл на ротора).
При въртенето на ротора под всеки зъб* на статора преминават
последователно северен и южен полюс и в проводниците на съ-
ответната бобина на намотката се индуктира променливо на-
прежение със синусоидална форма (фиг. 51).
Стойността на индуктираното променливо напрежение се опре-
дели от формулата
(2.3) E=k.n\.<h,
където
k=4,44 Анам е коефициентът, зависещ от броя на полюсите
и конструкцията на статорната намотка;
п —честотата на въртене на ротора, об/min;
Фа — стойността на работния магнитен поток, Wb.
♦Забележка. Зъб се нарича частта от статора между два канала.
64
В зависимост от начина на изпълнение на статорната намотка
генераторите за променлив ток с електромагнитно възбуждане се
разделят на еднофазни и трифазни. Най-общо разликата между
тях се израаява в това, че в статорната намотка на еднофазните
Фиг. 51. Индуктиране на променливо напрежение в
статорната намотка на генератор с електромагнитно
възбуждане
генератори се индуктира само едно напрежение, докато при
трифазните се индуктират едновременно три напрежения, които
имат еднакви стойкости и честоти, но възникват в различно
време.
Статорната намотка на еднофазните генератори се състои от
две еднакви и последователно свързани части. При въртенето на
ротора в двете половини на намотката се индуктират променливи
б Електроника в автомобила
65
напрежения, но потенциалът в средната точка О остава винаги
положителен (фиг. 52).
В зависимост от поляритета на напрежението, индуктирано в
двете части на намотката, се определи и веригата, по която про-
тича токът през консуматорите.
I Q-приб
Фиг. 52. Електрическа схема на еднс-
фазен генератор с електромагпитно въз~
буждане
РР — реле-оегулэтор, wit w2 — статорна намотка,
— възбудтелна нимоиса
Когато в точка О се получава положителен потенциал от
(фиг. 52), токът преминава по веригата: клема на положителния
извод на генератора, консуматори (Z?K), маса, диода Дь частта
от намотката w,, точка О, диода Д. Когато се получава от
веригата на тока е: клема на положителния извод на генератора,
консуматори (/?к), маса, диода Д2, частта от намотката w2, точ-
ка О, диода Д. Както се вижда, и в двата случая токът през
външната верига протича в една и съща посока.
Статорната намотка на трифазните генератори (фиг. 53 а) се
състои от три еднакви, независими части, наречени фазози намот-
ки, които са разположени в каналите на статора по на 120° една
от друга. Те се означават с латинските букви /?, S и Т и всяка
66
от тях може да се разглежда като отделен еднофазен генератор
за променлив ток. В автомобилните генератори стгторната намот-
ка е свързана винаги в „звезда", т. е. трите фазови намотки са
свързани с единия се край в обща точка.
Фиг. 53. Електрическа схема (а) и диаграма на”ин-
дуктираните в статорната намотка напрежения~(<5)
на трифазен генератор за променлив ток
При въртенето на ротора във фазовите намотки, независимо
една от друга, се индуктират три променливи напрежения (фиг. 53 б).
Както беше отбелязано по-горе стойностите на тези напрежения
са равни, тъй като възбуждащото магнитно поле е едно и също,
а трите намотки са идентички една на друга. Равни са и техни-
те честоти, тъй като роторът на генератора, т. е. възбуждащото
магнитно поле във всеки момент има определена честО1а на вър-
тене, еднаква и за трите намотки. Единственото различие между
67
тези три напрежения е, че са с различна фаза, т. е. достигат оп-
ределена стойност например максималната положителна в разли-
чен момент. Причина за това е различного разположение на три-
те части на намотката по вътрешния диаметър на статора.
Фиг. 54. Схема на сзързване на статор-
ната намотка на триф^зен генератор
с 2/?=12, z=18 и 0=0,5
Трябва да се знае обаче, че отделните фазови намотки не заемат
по 120° от статора. Това Си било така, ако възбуждащото магнитно
поле имаше само два полюса. При многополюсните ротори, как-
вито са тези на автомобилните генератори, всяка от фазовите
намотки се състои от определен брой последователно евързани
части, чийто брой е равен на броя на чифтовете полюси на ро-
тора. Тези части се разполагат симетрично по вътрешния диаме-
тър на статора, като всяка от тях заема толкова канали колкого
е стойността на параметъра q.
Например, ако роторът на един генератор има 12 полюса
(6 чифта), а статорът му 18 канала, стойността на параметъра q е
z 18 л ~ .
q = -----=——— = 0,5 канала за полюс и фаза.
2р. т i 2 . о т
Следователно, всяка фазова намотка ще има по 6 позледова-
телно евързани части, които се редуват симетрично по диаметъ-
68
ра на статора (фиг. 54) и всяка от тях ще заема 1/9 канал
(фиг. 55). От фиг. 55 а се вижда, че във всеки канал са разполо-
жени по два проводника, принадлежащей към раз!ични фазови
намотки. При това проводниците на всяка отделна част на фазо-
Фиг. 55. Разположение на проводниците на*на-
мотката в каналите на статора при =0,5
« — условно изображение, б — грактическо иэнълнеиие:
! — статор, 2 —бобина, «э — изоляция, 4 — проводник,
5 — клин от изолационен материал
вата намотка се намират в два съседни канала, така че при пре-
минаването на различните полюси в тях се индуктира ток с оп-
ределена посока /у. Това обстоятелство позволява отделните части
на фазовите намотки при ^ = 0,5 да се изработват като отделяй
бобини (фиг. 55 б), които се свързват последователно (фиг. 54).
В схемите за свързване на намотката, бобините се изобразяват
условно с една навивка, въпреки че на практика в повечето слу-
чаи те имат по няколко навивки от изолиран проводник.
При другите стойности на параметъра q(q=\, q = 2) отделните
части на фазовите намотки не са изработени като отделни боби-
ни, а се навиват последователно, което е по-трудоемко. Схемите
на трифазни намотки със с гойност на параметъра q=\ и q = 2 са
показани на фиг. 56.
69
Еднофазните генератори с електромагнитно възбуждане в срав-
нение с трифазните имат по-опростена конструкция и са по-евти-
ни. Това се дължи на по-лесната за изпълнение статорна намот-
ка и по-малкия брой полупроводникови диоди, необходими за
Фиг. 56. Схема на трифазна намотка с q-\ (а) и <7=2Д<5)
изпрагяне на тока. Независимо от това обаче, понастоящем пора-
ди по-ниските си енергетични показатели те са разпрэстранени
по-малко от трифазните генератори, конто са основния тип авто-
мобилни генератори за променлив ток.
Като примери за еднофазни генератори могат да се посочат
генераторите на френската фирма „Дюселие" модел 7529 а, мон-
тиран на автомобилите „Пежо"504, модел 7533, монтиран на авто-
мобилите „Пежо" 204, на френската фирма „Париж — Рона" мо-
дел А13М12, монтиран на автомобилите „Пежо" 304 и др.
2.4. Полупроводникови изправители и възбуждане
на генераторите за променлив ток
Както вече беше изяснено в електрическата схема на автомо-
билите са използува постоянен ток. Преобразуването на получе-
ния от ганераторите променлив ток в постоянен се извършва
посредством токоизправители. Ето зсщо те са един важен еле-
мент от характеристиките, от който в голяма степей зависят ка-
70
чеството и експлоатационните показатели на генераторите за про-
менлив ток.
Още в пързите конструкции генератори като токоизправители
са били използувани полупроводникови диоди, свързани в изнра-
вителна схема. Основният фактор, определят изправителната схе-
ма е видът на статорната намотка, респ. на генератора — едно-
фазна или трифазна. В тази връзка е необходимо да се отбележи,
че начинът, по които се създава магнитното поле в генераторите
(с електромагнитно възбуждане или от постоянни магнити), не
оказва влияние при този избор.
Еднофазни генератори
Променливото напрежение, индуктирано в статорната намотка
на еднофазните генератори, се пр^образува в постоянно посредст-
вом токоизправител, свързан по еднофазна схема. Както се виж-
да от електрическата схема на генератора (фиг, 57), токоизправи-
телят съдържа три диода: Д, свързан с анода си в средната
точка между двете части на статорната намотка (т. О) и Д{ и
Д£, чиито аноди са свързани към маса, а катодите им към сво-
бодните краища на статорната намотка. Това свързване представ-
лява разновиднэст на известната в електротехниката еднофазна
изпраЕителна схема със средня точка.
Токоизправителят работи по следния начин. При въртенето на
ротора в двете части на статорната намотка се индуктират про-
менливи синусоидални напрежения с противоположни фази
(фиг. 57 б\ Да предположим, че за интервала от време от 0 до
към средната точка О се прилага положителен потенциал от
намотката w,. В този случай в права посока ще бъдат включени
диодите Д и Д и към коясуматорите ще се приложи индукти-
раното в намотката Wj напрежение. За разглеждания период диодът
Д2 ще бъде запушен, тъй като към катода му е приложен положите-
лен потенциал от намотката w2,a към анода му през маса — отрица-
телен потенциал от намотката От момента до t2 към точ-
ката О се прилага положителен потенциал от намотката w2- В
този случай в права посока ще бъдат включени диодът Д2 и от-
ново диодът Д, а запушен диодът Дь Към консуматорите ще бъде
приложено индуктираното в намотката w.a напрежение. По
такъв начин на изхода на токоизправителя, респ. на гене-
ратора се получава пулсиращо напрежение, съставено от
положителните полувълни на синусоидалните напрежения,
индуктирани в двете части на статорната намотка. От
фиг. 57 в се вижда, че честотата на пулсациите на изправеното
71
напрежение е два пъти по-висока от честотата на напреженията
на статора. Токът през консуматорите има същата форма, както
изправеното напрежение, като стойността му се определи от тях-
ното съпротивление RK .
Фиг. 57. Схема на токоизправителя на еднофазен генератор (а) и диаграма
на токовете и напреженията (б, в, г, д)
Най-пълно работата на токоизправителя се характеризира от
количествените зависимости, с които са свързани променливото и
изправеното напрежение, съответно променливия и изправения
ток. Обикновено при изразяване на тези зависимости за основни
величини се приемат ефективната стойност* на променливото на-
прежение U и средната стойност на изправения ток /из.
♦Забележка. Под ефектг виа стойност на променливото напрежение се раз-
им
бира стойността -—— .
уг
72
Средната стойност на изправеното напрежение t7H3cp за тази
изправителна схема е
(2.4) 67из = 0,9£/.
Максималната стойност на обратното напрежение, приложено на
запушените диоди е равно на удвоената максимална стойност на
променливото напрежение
(2.5) иоб?м=2 UM = 2vz2~. U = 2,84 U.
Средната стойност на изправения ток е
(2.6) Аэ=-^-.
От схемата на фиг. 57 се вижда, че целият изправен ток на.
генератора преминаза през диода Д, докато през диодите и
Д2 преминава само половината от този ток, т. е.
(2.7) /д=/и,= -^-.
(2.8) /д„ *, 2 /из 2 . R* 2 • 0,45
Възбуждащото магнитно поле на генераторите за променлив ток
грябва да има постоянна стойност, поради което за създавенето
му е необходим също постоянен ток. При еднофазните генерато-
ри възбудителният ток се получава от статорната намотка, след
което се изправя посредством диодите Дг и Д2. Тъй като стой-
ността на този ток трябва да се регулира, той преминава и през
реле-регулатора (фиг. 58). Тук няма да разглеждаме действието на
реле-регулатора, но ще приемем, че неговите коятакти са затво-
рени, т. е. възбудителната намотка е свързана постоянно към
изхода на генератора.
В случайте когато индуктираните в двете части на статорната
намотка напрежения имат показаната нафиг. 58а полярност, дио-
дът Д} се оказва включен в права посока, а диодът Д2— в об-
ратна. Тогава възбудителният ток ще премине по веригата: точка
О, клема Р на генератора, реле-регулатора, клема В на генерато-
ра, възбудителната намотка, маса, диода Дь намотката
Когато обаче, напреженията на двете части на статорната на-
мотка имат полярнсстта, показана на фиг. 58 5, то в праза посока се
оказва включен диодът Д2, а в обратна — диодът Д. В този случай
73
възбудителният ток ще преминава по веригата: точка О, клема
Р на генератора, реле-регулатора, клема В на генератора, възбу-
дителната намотка, маса, диода Д2, намотката w2.
Следователно възбудителният ток е също пулсиращ и неговата
честота е равна на два пъти честотата на напрежението на ста-
Фиг. 58. Схема на възбуждането на еднофазен генератор
торната намотка. Средната стойност на този ток се определи от
средната стойност на изправеното напрежение и съпротивление-
то на възбудителната намотка R* .
(2.9) /в = ,
като през диодите Д1 и преминава половината от този ток
(2.10) /ВД1. д,= 4“/в ^°>45
От казаното следва, че полупроводниковите диоди в токоиз-
правителите на еднофазните генератори трябва да отгозарят на
следните условия:
1. Да издържат обратно напрежение със стойност два пъти по-
74
голяма от максималната стойност на променливото напрежение
(2.11) Urmax ^2t7jf-2,84i/.
2. Постояният ток в права посока на диода Д трябва да бъде
равен или по-голям от средната стойност на изправения ток
(2.12) /^/из = 0,9-^-.
3. Постоянният ток в права посока на диодите и Д2 трябва
да бъде равен или по-голям от половината сума на изправения и
възбудителния ток (съгласно 2.8 и 2.10)
(2.13) /л„ -У/„, + -' /в = 0,45 ( . ” ).
2 2 \ *к /
Трифазни генератори
Променливото напрежение, индуктирано в статорната намотка на
трифазните генератори, се преобразува в постоянно посредством
трифазен токоизправител, свързан в мостоза схема, известна още
като схема на Ларионов (фиг. 59). Трифазната мостова схема съ-
държа шест диода, свързани два по два последователно и обра-
<Риг. 5°. Схема на токоизправителя на трифазен генераюр (л) и диагра-
ми на 1 олове.е и напреженията (б, в, г)
зуваши две групи от по три диода: анодна, съставена от диодите
Дъ Д3, Д5 и катодна, съставена от диодите Д$, Д±, Д& Свобод-
ните краища на трите фазови намотки са свързани с токоизпра-
75
вителя така, че всеки от диодите се оказва включен между две
от индуктираните променливи напрежения, т. е. на диодите се при-
лага геометричната разлика от моментните стойности на напре-
женията. При работа на схемата в права посока са включени ви-
наги само два диода, един от катодната и един от анодната
трупа. Във всеки момент от катодната трупа ще бъде отпущен
този диод, анодният потенциал на които е най-висок, а от анод-
ната трупа — диода, чийто катоден потенциал е най-нисък. Нека да
бъде разтледана работата на токоизправителя в един конкретен
момент, означен на фиг. 59 6 с Вижда се, че в него моментна-
та стойност напрежението UR е 0, а другите две напрежения
са равни помежду си, като Us е положително, Ut — отрицателно.
Следователно от токоизправителя ще работят диодите Д3 и Д2г
тъй като на анода на първия е приложен положителен потенциал
(напрежението С/5), а на катода на втория — отрицателен (напреже-
нието Z75). Към тези диоди е приложена разликата от двете на-
прежения, всяко от тях със съотвегния си знак.
(2.14) Us-(-Ut)~Us + Ut>
което в същност представлява сумата от моментните им стойно-
сти. Като се има пред вид закона, по който те се изменят, стой-
ностите им в момента ще бъдат равни на
(2.15) US-UT = UM.
От това следва, че напрежението, приложе ю на диодите Д3 и Д*
в момента tY ще има стойност
(2.16) Us -г Ur = 2 ( UM) = 1,73 UM.
В резултат през диодите и външната верига (/?к) ще протече
гок, посоката на който е означена на фиг. 59 а с прекъсната
линия.
В един по-следващ момент, означен на фиг. 59 б с /2, напреже-
нието Us достига максималната си стойност Um, а напрежението
Ut — стойност равна на 0,5 Um- Тогава напрежението, приложено
на диодите Д3 и Д2 ще има стойност
(2.17) t/s-(-(7r) = ^-(-0,5 №) = 1,5 Um -
Описаният процес се повтаря и с другите диоди и като ре-
эултат на изхода на токоизправителя се получава пулсира-
що изправено напрежение. Последователиостта, в която работят
76
диодите, съответствува на номерацията им от фиг. 59 а, като
превключването от запушено в оглушено състояние става в мо-
ментите, в конто кривите на фазовите напрежения се пресичат
(фиг. 59 6). Полученото изправено напрежение представлява части
от синусоида с честота шест пъти по-голяма от честотата на ин-
дуктираните в статорната намотка напрежения (фиг. 59 я). Стойност-
та на това напрежение се измени от 1,5 до ),73 Um, което съ-
ответствува на моментите и t2 от работа на токоизправителя
Средната стойност на изправеното напрежение е равна на
(2.18) Un3= 1,65 Цм = 2,34 U,
а максималната стойност на обратного напрежение, приложено на
запушените диоди
(2.19) f/овр, =>/6 £/=2,45 U.
м
Изправеният ток има същата форма, както изгрзвеното напре-
жение и неговата средна стойност се определи от израза
47из
(2.20) /из= -.и» >
където Rw е сумарното съпротивление на две фазови намотки.
Средната стойност на тока през един диод е равна на
(2.21) /из.
Отбелязано беше, че трифазните генератори имат по-добри
енергетични показатели от еднофазните. Като доказателство за
това може да послужи едно сравнение между ьараметрите на
еднофазните и трифазни токоизправители. Ог зависимостите (2.4)
и (2.18) се вижда, че при една и съща ефективна, респ. макси-
мална стойност на индуктираното напрежение, средната стойност
на изправеното напрежение при трифазните токоизправители е
около 2,5 пъти по-голяма от тази при еднофазните. На практика
това означава, че една и съща стойност на изправеното напреже-
ние, трифазният генератор ще постигне при по-малка честота на
въртене или по-слабо възбуждащо магнитно поле.
За създаване на възбуждащо магнитно поле на трифазните ге-
нератори се използува част от изправения ток на генератора.
Трябва да се знае, че генераторите за променлив ток са само-
възбуждащи се електрически машини. Това означава, че когато
във възбудителната намотка не протича ток, около ротора все
пак съществува едно слабо магнитно поле, създавано от остатъч-
77
ния магнетизъм на неговите стоманени детайли. При въртенето
на ротора магнитните силови линии на това поле пресичат про-
водниците на статорната намотка и в тях се индуктира малко по
стойност променливо напрежение. След като се преобразува от
токоизпраьителя в постоянно това напрежение предизвиква про-
тичането на слаб ток през възбудителната намотка на ротора,
който усилва възбуждащото магнитно поле. В резултат на това
се увеличава и стойността на индуктираното в статорната на-
мотка нагрежение. Следва ново нарастване на стойността на то-
ка през възбудителната намотка и процесът се повтаря дотогава,
докато на изходната клема на генератора се установи напреже-
ние, стойността на което се определи от честота на въртене на
ротора (2.3). В този случай обаче необходимата стойност на из-
ходното напрежение на генератора се получава при сравнително
висски обороти на ротора, поради което този начин на възбуж-
дане е неподходящ за авюмобилните генератори. При тях още в
първия момент, когато контсктнтят ключ на автомобила е вклю-
чен, но двигателят Есе още не работи, през възбудителната на-
мотка протича ток от акумулаторната батерия. Той създава около
ротора магнитно поле със значителна стойност. По такъв начин
генераторът може да отдана електрическа енергия при сравнител-
но малка честота на въртене на ротора. По време на работа на
генератора възбудителната намотка се захранва от постоянното-
ковия му изход, като стойността на магнитното поле се регулира
в зависимост ст честотата на въртене чрез реле-регулатора.
На практика се използуват два начина за свързване на възбу-
дителната намотка: директно към постояннотоковия изход на ге-
нератора и чрез допълнителен токоизправител.
При директно свързване (фиг. 60) възбудителната намотка е
свързана между изходната клема на генератора и маса. Последо-
вателно с нея са свързани контактния ключ 4 и регулатора на
напрежение 3 (по-точно негозия комутиращ елемент). Първона-
чално, при включване на контактният ключ възбудителният ток
протича по веригата: акумулаторна батерия 2, контактния ключ 4,
регулатора на напрежение 3, клема Ш на генераторът, възбуди-
телната намотка, маса. Неговата стойност се определи от напре-
жението на акумулаторната батерия и активното съпротивление
на възбудителната намотка. През време на работа на генератора
и когато стойността на получаваното от него изпразено напреже-
ние е по-голямо от напрежението на акумулаторната батерия,
възбудителният ток протича по веригата: клемата на положителния
извод на генератора, контактния ключ 4, регулатора на напреже-
ние 3, клема Ш, възбудителната намотка, маса. Следователно
78
при директно свързване на възбудителната намотка през диодите
на токоизправители ще преминава и пълната стойност на възбу-
дителния ток.
На фиг. 60 са пэказани и двата начина, посредством конто се
контролира работата на автомобилните генератори с директно
Фиг. 60. Трифазен генератор за променлив ток с директно свързване на
възбудителнаia намотка
/ — генератор, 2 — акумуляторна батерия, 3 — реле-регулатор, 4 — контактен ключ,
5 — амперме»ър, 6— реле на контролната лампа,'7 — кон.ролна лампа
свързване на възбудителната намотка. При единия се използува
амперметър със симетрична скала, свързан между генератора и
акумулаторната батерия (фиг. 60 а). В този случай наличността
на заряден ток, свидетелствува за нормална работа на генерато-
ра, докато разряден ток при работещ двигател показва, че в ге-
нератора има някаква неизправност. Необходимо е да се отбеле-
жи, че при празен ход на двигателя и изправен генератор е
допустим малък разряден ток, който при увеличаване на често-
тата на въртене трябва да изчезва.
При втория начин (фиг. 60 б) работата на генератора се следи
посредством контролна лампа. Тя свети, когато напрежението на
генератора е по ниско от зададената стойност, и угасва, когато
генераторът отдава енергия във външната верига. Контролната
лампа се включва от допълнително реле, чиято намотка е свър-
зана между средната точка на статорната намотка и постоянно-
токовата клема на генератора или една от фазовите намотки. За
генератори, при които не е изведен проводник от средната точка
на намотката, релето на контролната лампа се свързва между
две фазови намотки.
79
Захранването на възбудителната намотка от допълнителен то-
коизправител (фиг. 61) е разпространено в много конструкции
автомобилни генератори. По този начин се раздели вьзбудител-
ната верига на генератора от неговата силова верига, с коего се
Фиг. 61. Схема на трифазен генератор за променлив ток с възбуж-
дане от допълнителен токоизправител
намалява взаимного им влияние. Това подобрява процеса на ре-
гулиране на напрежението на генератора и намалява пулсациите
на изправеното напрежение, тъй като кратковременните пониже-
ния и повишения на напрежението в електрическата инсталация,
предизвикани от включването и изключването на мощни консума-
тори или по други причини не се отразяват върку стойността на
възбудителния ток.
Допълнителният токоизправител е свързан също по трифазна
мостова схема. Той се състои от три допълнителни диода (дио-
дите Дв на фиг. 61) образуващи анодна трупа и диодите от ка-
тодната трупа на основния токоизправител. По такъв начин въз-
будителният ток се получава чрез изправяне на индуктирания в
статорната намотка променлив ток, като принципът на работа и
зависимостите между параметрите са същите, както за основния
токоизправител.
Максималната стойност на възбудителния ток се определи от
зависимостта:
(2.22) ,
50
където
Z?B е съпротивлението на възбудителната намотка;
Rw — сумарното съпротивление на две фазови намотки.
Средната стойност на тока през един от допълнителните диоди
(2.23) /срд — ~^“/втах«
в о
През диодите от катодната трупа на основния токоизправител
преминава и целия възбудителен ток, поради което средната стой-
ност на тока през тях ще се определи от зависимостта
(2.24) /срДк =4-/из+ 4-/вт1Х=
Най-удобният начин за контролиране работата на тези генерато-
ри е чрез контрол на лампа, свързана между изхода на допълния
токоизправител и акумулаторната батерия, конто едновременно
с тора служи и за първоначално възбуждане на генератора (фиг. 62).
В началния момент, когато контактният ключ КК е включен, но
двигателят все още не работи, през възбудителната намотка про-
тича ток по веригата: акумулаторната батерия АБ, контактния
ключ АТС, контролната лампа А77, реле-регулатора РР, клема Ш
на генератора, маса. В този случай контролната лампа свети.
Когато отдаваното от генератора напрежение стане равно или
по-голямо от напрежението на акумулаторната батерия, възбуди-
Фиг. 62. Възбуждане на генератор с допълнителен юконзправи-
тел
РР — реле регулятор. АБ — акумулзторна батерия, КК — контактен ключ
КЛ — конгролна лампа
телната намотка се захранва от допълнителния токоизправител по
веригата: клема £Н на генератора, реле-регулатора РР, възбуди-
телната намотка, маса, диодите от катодната трупа, статорната
6 Електроника в автомобила
81
намотка, диодите от анодната трупа на допълнителния токоиз-
правител. В този случай контролната лампа не свети, тъй като
напреженията, приложени в двата й края, са почти равни.
В случай на неизправност на някои от диодите на основния
или допълнителния токоизправител, контролната лампа започва
да свети (да мига), тъй като напрежението на клемата пе-
риодически ще намалява. Контролната лампа ще мига и при не-
изправност в някоя от фазовите намотки. Изправността на сама-
та контролна лампа се установява винаги при включване на кон-
тактния ключ. Ако при това тя не свети, може да се предполага,
че или е изгоряла, или има прекъсване на възбудителната намот-
ка (верига).
От казаното дотук следва, че полупроводниковите диоди в
токоизправителите па трифазните генератори трябва да отговарят
на следните условия:
1. Да издържат обратно напрежение със стойност около 3,5
пъти по-голяма от максималната стойност на променливото напре-
жение
(2.25) 3,479. им.
Това условие е валидно и за диодите от допълнителния токо-
изправител.
2. Постоянният ток в права посока на диодите от основния
токоизправител трябва да бъде равен или по-голям от средната
стойност на изправения ток
(2.26) /^/ерд- ^А,э.
При генераторите с допълнителен токоизправител стойността на
този ток трябва да бъде равна или по-голяма от сумата на средните
стойности на изправения и възбудителния ток
(2.27) /^А(/из+/в).
О
3. Постоянният ток в права посока на диодите от допълнител-
ния токоизправител трябва да бъде равен или по-голям от сред-
ната стойност на възбудителния ток
(2.28) 1Рл
в о
В по-старите конструкции автомобилни генератори за преобра-
зуване на променливия ток в постоянен се използуват селенови
82
токоизправители. Те се монтират отделпо от генератора и се
свързват с него посредством три проводника. Това усложнява
електрическата инсталация, като се увеличава възможността за
възникване на къси съединения. Понастоящем селеновите токо-
и травители в автомобилните генератори се използуват ограничено.
Фиг. 63. Конструкция на вграден
токоизправител, съставен от две
части
/ - охладители, изпълняващи ролята
и на електрически съединения между
диодите от анодната и катодната трупа,
2 — диоди с положителна полярност,
J — диоди с отрицателна полярное!.
4 — статор
В съвременните конструкции автомобилни генератори токоиз-
правителите се изграждат изключително от силициеви диоди.
Малките им размери позволяват изправителната схема да се
вгради в корпуса на генератора така, че на неговата изходна
клема се получава постоянно напрежение, както при генераторите
за постоянен ток. По този начин отпада необхолимостта от три-
те допълнителни проводника, геиераторът добива компактен вид
и може да се поставя на автомобилите без никакви изменения
или допълнения на електрическата инсталация, т. е. постига се
взаимнозаменяемост с генераторите за постоянен ток.
Конструктивно вградените токоизправители могат да бъдат
оформени по различен начин.
При една от конструкциите диодите от анодната и от катодната
трупа са монтирсни на две метални плочки, конто служат одно-
временно като електрически връзки между диодите и като охла-
дители (фиг. 63). Помежду си диодите от различните групи се
свързват два по два с проводници, към кош о се присъединяват
и краищата на трите фазы на статорната намотка. Плочките се
разполагат в задния капак на генератора, като тази с катодната
83
трупа диоди се свързва направо към корпуса и от нея се извеж-
да клемата Л4(—) на генератора, а тази с анодната трупа диоди
се изолира от корпуса и от нея се извежда клемата „ + “ (В+,30)
на генератора. Трите диода за възбуждането на генератсра от
Фиг. 64. Конструкция на в: ряден токогзправител, изпъ.тнеп със сдвое-
ни диоди
а - монтиган вътре s генераторе, б — монтиран отвън на генератора
допълнителния токоизправител се моптират на отделна плочка,
поставена също в задния капак на генератора и изолирана от
корпуса. От нея е изведена клемата D+ (61) на генератора.
В зависимост от конструкциям иа диодите те се монтират към
плочките с резбово съединение или пресова сглобка. Ясно е, че
диодите от анодната трупа и допълнителният токоизправител ще
бъдат с права полярност (положителни), а тези от катодната
трупа — с обратна (отрицателни).
В една от най-разпростравените конструкции на вграден токо-
изправител, диодите от анодната трупа са монтирани на метална
плочка, изолирана от корпуса по подобие на разгледания случай,
докато диодите от катодната трупа се запресоват в задния капак
на генератора, конто изпълнява ролята и на охладит ел. Това зна-
чително опростява конструкцията на токоизправителя и позволява
да се намалят габаритните размери на генератора.
Най-компактен е токоизправителят, изпълнен със сдвоени дио-
ди (фиг. 64). Той се състои от изолационна основа, две съедини-
телни шини съозветно с положителна и отрицателна полярност и
три сдвоени диода. Краищата на трите фази на статорната на-
мотка се свързват към изводите на сдвоените диоди. Токоизпра-
вителят може да се разположи в задния капак на генератора
(фиг. 64 а) или да бъде оформен мато отделен блок, който се
монтира отвън па генератора (фиг. 64 б). По такъв начин се об-
84
лекчава монтажът и поддържането както на самия токоизправи-
тел, така и на генератора като цяло. Тази конструкция позволяга
също бърз и лесен ремонт.
Съществуват и конструкции на токоизправители, наподсбяващи
Фиг. 65. Конструкция на вграден токоизправшел, съ-
ставен от три части
/ — охладители, изпълняващи ролята и на електрически съедине-
ния между диодите от една фаза, 2— диоди с положителна поляр-
ноет, 3 — диоди с отрицателна полярност, 4 — статорна намотка
тези със сдвоените диоди, при конто диодите от различна по-
лярност са монтирани два по два на отделни плочки, изолирани
от корпуса на генератора. Към тях се свързват трите фази от
статорната намотка. Диодите от двете групи — анодната и катод-
ната се свързват с общи проводници. Електрическата схема на
токоизправители е показана на фиг. 65. Неудобството при тази
конструкция е големия брой механически и електрически връзки.
2.5. Параметр» и характеристики на генераторите
за променлив ток
Разнообразните конструкции автомобилни генератори имат раз-
личии предимства или слаби страни, но това, което определи тях-
ното приложение, са тсхническите им показатели. В съответствие
с тези показатели се избират генераторите за конкретните случаи,
а в зависимост от техните стойности се оценява качеството им.
Основните параметри, характеризиращи автомобилните генера-
юри за променлив ток с електромагнитно възбуждане, са:
1. Номинално напрежение —Z7H, V.
2. Разчетно напрежение — V.
3. Номинална мощност 4. Номинален ток -Рп, -1ю W. А.
5. Максимален ток Лпах> А.
6. Честота на въртене при празен ход — об/min.
7. Номинална честота на въртене —пн, об/min.
8. Максимална честота на въртене — «гаах( об/min.
9. Максимално допустима честота на въртене — плоп, об/min.
Под номинално напрежение се разбира стойността на напреже-
нието на елекгрическата инсталация на автомобилите, за кои го
е предназначен генераторът.
Едно основно предназначение на автомобилните генератори е
да зареждат акумулаторна га батерия, поради което отдаваното
от тях напрежение трябва да бъде по-високо от е. д. н. на из-
ползуваната на автомобила акумулаторна батерия. Това е нало-
жило въвеждането на параметъра разчетно напрежение. Тъй като
в автомобила напрежението на генератора се регулира посред-
ством реле-регулатор в определени граници, за разчетно напреже-
ние се приемат сгойностите 7, 14 и 28 V, съответно за 6, 12 и
24 V номинално напрежение на електрическата инсталация на
автомобила.
Номинална мощност на генераторите е мощността, която отда-
ват при разчетна стойност на постоянното напрежение и номп-
нална честота на въртене на ротора — /?н . Стойността п се опре-
дели по формула! а
(2. 29) Рн-^р/н.
Под номинален ток се разбира токът, отдавай от генератора
при номинална мощност, т. е. при разчетната стойност на по
стоянното напрежение и номинална честота на въртене.
Максималният ток характеризира явлението самоограничаван-
и се дефинира като стойност на отдавапия от генератора ток-
която се запазва постоянна при увеличаване на честотата на вър-
тене и стойност на постоянното напрежение, равна на разчетната.
При някои генератори максималният ток се определя при задади-
на честота на въртене, което се обяснява с това, че при тях са-
моограничаването настъпва при честота на въртене, превишаваща
механическата якост на генератора.
На автомобилите генераторите се задвижват от коляновия вал
на двигателя посредством ремъчна предавка с постоянно превод-
но отношение. В резултат на това честотата на въртене на гене-
ратора се изменя в широки граници, като при съвременните ав
томобили отношението между минималните и максималните обо-
роти на ротора достига 1:8, 1:10. Изменението на честотата на
86
въртене влияе съществено върху работата на генератора и на
първо място върху стойността на неговите изходни величини
(напрежение и ток). Това именно определи последимте четири пара-
метъра, които характеризират скоростния режим на генераторите.
Честотата на въртене при празен ход е честотата на въртене
на генератора, при конто постоянното напрежение на изхода на
генератора при максимална стойност на възбудителния ток и без
външно натоварване (/к =0) достига номинална стойност.
Под номинална честота на въртене се разбира честотата на
въртене на генератора, при която постоянното напрежение на из-
хода на генератора при максимална стойност на възбудителния и
номиналния ток достига номинална стойност.
Максимална честота на въртене е честотата на въртене на ге-
нератора, при която се определи и измерва максималният ток на
генератора.
Последният параметър от тази трупа е максималната гаранти-
рана честота на въртене, представляваща най-голямата допустима
честота на въртене на генератора и определяна от механическата
якост на конструкцията на генератора (ротор, лагери и др.).
Естествено един генератор ще бъде по-добър, когато има мал-
ка честота на въртене при празен ход и висока максимална га-
рантирана честота.
Величините изправено напрежение U и ток /, честота на вър-
тене п и възбудителен ток /в са свързани помежду си и в зави-
симост от режима на работа си влияят в една или друга степей.
Взаимната връзка между отделните величини се дава от характе-
ристиките на генератора, които представляват зависимост между
две от тях при постоянна стойност на останалите. За автомобил-
ните генератори за променлив ток с електромагнитно възбуждане
най-голям практически интерес представляват следните четири
характеристики:
характеристика на празен ход, представляваща зависимост га на
постоянното напрежение на генератора от възбудителния ток при
постоянна честота на въртене и ток във външната верига, равен
на нула, т. е. £=/(/в) при ti — const и /=0;
характеристика, представляваща зависимостта на тока във външ-
ната верига от честотата на въртене при неизменна стойност на
постоянното напрежение и възбудителния ток, т. е. I=f{n) при
/7= const и /в = const;
външна характеристика, представляваща зависимостта на по-
стоянното напрежение на генератора от тока във външна га вери-
га при постоянна стойност на възбудителния ток и честота на
въртене, т. е. U=f (/) при /в — const и п = const;
87
характеристика, представляваща зависимостта на възбудител-
ния ток от честотата на въртене при неизменна стойност на по-
стоянного напрежение и тока във външната верига, т. е. /в--
—f(n) при U= const и /= const.
Фяг. 66. Характеристика на празен ход на генератор за променлив ток
Характеристиката на празен ход се построява съгласно (2.3) и
се представя от семейство криви, съотвествуващи на различии
честоти на въртене на генератора (фиг. 66). От характеристиката
се вижда, че с увеличаване на възбудителния ток е. д. н. на ге-
нератора се повишава първоначално бързо, а след това по-бавно,
като се стреми към една установена стойност. Това се обяснява
с настъпване на насищане в детайлите на генератора, провежда-
щи магнитния поток на възбуждащото поле.
По характеристиката на празен ход се определи параметърът
честота на въртене при празен ход.
Втората характеристика илюстрира възможностите на генера-
торите по отношение на отдаваната мощност. Тази характеристи-
ка има експоненциален характер (фиг. 67), тъй като с увеличава-
не честотата на въртене се увеличава честотата на индуктираното
променливо напрежение, което води до увеличаване на индуктив-
ного съпротивление на статора. В резултат се увеличава падът
на напрежение в него и намаляване на отдавания от генератора
ток, т. е. проявява се явлението самоограничаване. По тази ха-
рактеристика се определят номиналният и максималният ток, че-
стотата на въртене при празен ход, номиналната и максималната
честота на въртене на генератора.
Външната характеристика се представя със семейство криви,
снети при различии честоти на въртене на генератора (фиг. 68).
Горната част на характеристиката до т. А съответствува на устой-
чива работа на генератора, когато изправеното напрежение се по-
88
нижава пропорционално с нарастването на тока. Колкото честота-
та на въртене на генератора е по-висока, толкова тази част от
характеристиката е по-стръмна, тъй като индуктивного съпротив-
леняе на статора се увеличава.
Фиг. 67. Характеристиката гока
променлив ток
от честотата на въртене на генератор за
Фиг. 68. Външна характеристика на генератор за променлив ток
Долната част на графиката след т. А съответствува на не-
устойчива работа на генератора, тъй като големият ток определи
значителен пад на напрежение в генератора. В резултат се нама-
89
ва изходното напрежение, а това води до намаляване на въз-
будителния ток на генератора, от което следва ново пснижаване
на изходното напрежение. По външната характеристика се опре-
дели максималният ток, който може да даде генераторът при оп-
ределено напрежение и честота на въртене.
Фчг. 69. Харамеристика /в =f(n) при (7=const и /== const на генератор
a лро^нлгв тек
3
Последната характеристика се представя също със семейство
криви, снети при различии стойности на тока във външната вери-
га (фиг. 69). От тази характеристика се определят границите, в
които се изменя възбудителният ток на генератора. Минималният
възбудителен ток /ВПнП се определя при максимална честота на
въртене на генератора и ток във външната верига, равен на нула,
а максималният възбудителен ток /В1пах — при максимален ток на
генератора и честота на въртене, при която напрежението дости-
га разчетната си стойност.
2.6. Особености на експлоатацията и обслужването
на автомобилните генератори за променлив ток
Генераторите за променлив ток са надеждпи при работа и при
нравплна експлоатация и добро поддържане имат значително по-
дълъг живот от генераторите за постоянен ток. Съгласно стан-
дартизационните документи в нашата страна (БДС 10964—73)
трайността на генераторите за променлив ток трябва да съответ-
ства на пробега на превозното средство, за което са предназначе-
ни, до първия му основен ремонт. Действително при използува-
нето на съвременните висококачествени материали (на първо
90
място електроизолационни), срокът за експлоатация на генерато-
рите, а също и необходимое гта от обслужване, се определя ос-
новно от износването на четките и издръжливостта на лагерите.
Както беше изяснено, генераторите за променлив ток с вградени
токоизправители не се различават по начина на свързване в елек-
трическата инсталация на автомобила от генераторите за постоя-
нен ток, докато в устройството им има съществени отличия. В
много случаи това не се взима пред вид и при поддържането им
се използуват методи, станали традиция при генераторите за по-
стоянен ток, които тук обаче са неправилни и могат да предизви-
кат тежки повреди.
Във връзка с това е необходимо при експлоатацията и поддър-
жането на генераторите за променлив ток да се спаззат следните
условия:
1. Двигателят на автомобила не трябва да работи когато е
откачен кабелът от клемата за постоянен ток на генератора, тъй
като това води до повишаване на напрежението му до стойност,
опасна за диодите на токоизправителя.
2. Недопустимо е дори кратковременно съелиняване на клемата
за постоянен ток на генератора към масата на автомобила или
както се прави проверката „на искра* при генераторите за по-
стоянен ток, тъй като през диодите на токоизправителя ще про-
тече голям ток на късо съединение и ще ги повреди.
3. Не трябва да се прави проверка на електрическата инстала-
ция на автомобила с мегаомметър или с пробна лампа с напреже-
ние, по-високо от 36 V, тъй като това е сьщо опасно за диодите
на токоизправителя. Тази проверка се допуска само когато гене-
раторът е изключен от електрическата инсталация на автомобила.
4. При извършване на електроженни заварки по автомобила
всички кабели от генератора трябва да бъдат откачени (причината
е, както при условие 3).
5. При генераторите с допълнителен токоизправител изгорялата
електрическа крушка на контролната лампа трябва веднага да
бъде подменена, тъй като се намалява първоначалното възбужда-
не, а с това и нормалната работа на генератора.
Генераторите за променлив ток изискват малко по обем опера-
ции при технического им обслужване. Тъй като в конструкцията
им няма бързоизносващи се детайли, то профилактичните прегле-
ди в свалено от автомобила състояние могат да се извършват
през 300000-7-50 0000 km пробег. За този период те трябва пе-
риодично в зависимост от експлоатационните условия да бъдаг
почиствани от кал, прах и други замъреявания, да се проверява
закрепването им и опънатэстта на задвижващия рзмък.
91
Неизправностите в генератора се установяват най-лесно по не-
дозареждането на акумулаторната батерия. По време на работа на
двигателя това се контролира чрез амперметъра или контролната
лампа на арматурното табло. Причина за недозареждането на
Фиг. 70. Измерване силата на пружините на четките
I — неподвижна стойка, 2 — четкодържател. 3 — четки, 4 —
рамка, 5 — динамометър
акумулаторната батерия могат да бъдат и неизправности в реле-
регулатора, които ще бъдат разгледани в следващата глава.
В случайте, когато се установи неизправност в работата на ге-
нератора, е необходимо първо да се провери състоянието на чет-
ките и контактниге пръстени. Затова е достатъчнэ да се свали
четкодържателят. Повърхността на контактните пръстени трябва
да бъде гладка и чиста, а четките с дължина по-малко от 8 mm
се подменят с нови. Замърсените контактни пръстени се почист-
ват със спирт или чист бензин. Четките трябва да се движат
свободно без задържане в каналите на четкодържателя и да се
плъзгат по контактните пръстени равномерно с цялата си челна
повърхност. Пружините в четкодържателя трябва да оказват до-
статъчен натиск върху четките — обикновено около 1,8-ь2,6 до 4 N
за някои помощни генератори. Един начин за измерване силата
на пружините на четките е показан на фиг. 70.
В по-голямата част от конструкциите на генератори за промен-
лив ток се използуват капсуловани търкалящи се лагери, в конто
е поставена висококачествена грее, достатъчна за целия срок на
тяхната експлоатация. Допълнителното поставяне на грее в тези
лагери е не само излишно, но и вредно, тъй като тя ще изтече
от лагера и като попадне в генератора може да наруши нормал-
ната му работа (зацапване на контактните пръстени и четките и
др.). При нужда в лагерите на генераторите се поставя термо-
устойчива литиева грее например съветско производство -
ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-202, която трябва да се заменя след
25 000—30 000 km пробег или специалната труднотопима грее
92
158 (МРТУ 12Н № 139—64), която може да се използува 35000—
40 000 кш. За целта е необходимо внимателно да се отстрани
единият от уплътнителните пръстени на лагера, след което ла-
герът се промива и обдухва с въздух. С новата грее се запълва
около 2/3 от обема на лагера и се поставя отново уплътнигелният
пръетен.
Непоередствено на автомобила техническото състояние на ге-
нератора се определи чрез волтметър или пробна лампа с напре-
жение, съответствуващо на номиналното, като се свързват към
изходната клема на генератора и маса. При честота на въртене
на коляновия вал на двигателя 800—1000 об/min и изправен ге-
нератор, волтметърът трябва да показва номиналното напрежение
или друга по-висока стойност, а пробната лампа да свети ярко.
В противен случай генераторът е неизправен*.
Изправността на генераторите със селенови токоизправители
може да се провери по описания начин и чрез измерване на фа-
зовите напрежения, като волтметърът или пробната лампа се евър-
же последователно между маса и изводите на трите фазози на-
мотки. При изправен генератор резултатът от трите измервания
трябва да бъде като описания. В този случай чрез сравняване на
постоянното напрежение от токоизправителя и трите фазови на-
прежения може да се определи дали неизправността е в самия
генератор или в токоизправителя.
Най добра представа за общото техническо състояние на гене-
ратора дава характеристиката I=f(n\ Тя може да бъде опреде-
лена както непосредствено на автомобила, така и в свалено съ-
стояние. Един друг бърз и лесен начин за установяване на тех-
ническото състояние на генератора е анализиране на кривата на
изправеното напрежение, снета чрез осцилоскоп. Примерните ос-
цилограми на изправеното напрежение при различно техническо
състояние на генератора са показани на фиг. 71.
При установяване на неизправност в генератора последният
трябва да се свали от автомобила и след откриване на точната
повреда да се извърши необходимият ремонт.
Състоянието на намотките се установява чрез измерване на ак-
тивного им съпротивление посредством омметър и чрез проверка
на изолацията им с повишено напрежение.
За измерване съпротивлението на възбудителната намотка ом-
метърът се евързва към двата контактни пръетена (фиг. 72)
Измерената стойност трябва да бъде равна на стойността на съ.
* Забеле ж к а. При всички описвани проверки се предполага, че реле-регу
латорът, работещ съвместно с генератора, е изправен.
93
противлението, дадено в техническата характеристика на съотестния
генеоатоо.
' > , -Т ' ’ I
а
Фиг. 71. Примерни-осцилограми на1 изправеното напрежение при различно
техническо състояние на генератора
а — работа на генератора на правей а од (нагрежевието между средната точка на статор-
ната намотка м маса), б — прекъсванс на диод, в — електрически пробив на диод от
катодната трупа, г — електрически пробив на диод от аноцната трупа, о — пробив на
електрическата изолация на статерната намотка към маса, е — междуфазово съеденение
в статорната намотка
При статорна намотка с изведена средна точка (например при
генератора Г221 на автомобилите ВАЗ 2101, 2103) омметърът се
94
свързва последователно между тази точка и свободный край на
всяка от трите фазови намотки (фиг. 73 а). Резултатите от трите
Фиг. 72. Измерване съпротив-
лението на възбудителната
намотка
измервания трябва да бъдат еднакви и равни на стойността на
съпротивлението, посочена в техническата характеристика на ге-
нератора.
Когато липсва извод от средната точка, съпротивлението на
статорнатата намотка се измерва, като омметърът се свързва по-
фиг. 73. Измерване съпротивлението на статорната намотка с 0) и без изве-
дена средня точка (б)
следователно към изводите на трите фазови намотки (фиг. 73 6)
Резултатите от трите измервания също трябва да бъдат равни
като трябва да се има пред вид, че в този случай се измерва
95
сьпротивлението на две последователи© свързани фазови намотки
В случайте когато измерената стойност на съпротивлението е
по-малка от дадената в техническата характеристика или омметъ-
рът показва безкрайно голямо съпротивление означава, че в про-
Фиг. 74. Проверка на исолацията на вьзбудшелната (//) и статорната (В на-
мотка на генератора посредством пробна лампа и повышено напрежение
веряваната намотка има съединение между навивките или прекъс-
ване на проводника.
Най-разпространеният и достъпен начин за проверка на
изолацията на намотките на генератора е чрез пробна лампа и
променливо напрежение 220 V. За целта единият извод (нула) се
свързва с корпуса (статора или ротора), а другият (фаза) през
пробната лампа — към един от краищата на проверяваната намот-
ка (единият от контактните пръстени, средната точка или един
от изводите на фазовите намогки). При изправна изолация и при-
ложено напрежение в продължение на една минута лампата не
трябва да светва (фиг. 74). В противен случай в проверяваната
намотка има пробив на изолацияга.
Технического състояние на селеновите токоизправители се уста-
новява чрез измерване на обратния ток и пада на напрежение в
права посока.
За измерване на обратния ток, към токоизправителя се свързва
акумулаторна батерия последователно с амперметър, като посред-
ством превключвател напрежението се подава последователно към
рамената на токоизправителя в обратна посока на свързване
(фиг. 75 а). При напрежение 12 V измереният обратен ток не
трябва да бъде по-голям от 2 А. Увеличаването на обратния ток
показва, че в селеновите клетки на съответното рамо има повре-
ди и те трябва да бъдат подменени.
Падът на напрежение в права посока се измерва с волтметър,
като във всяко от рамената на токоизправителя се пропуска ток
с определена стойност. За целта към токоизправителя се свързва
96
акумулаторна батерия последователно с реостат и амперметър
(фиг. 75 6). При ток в права посока, равен на х/4 от номиналния,
падът на напрежение в права посока за всяко от рамената не
трябва да превишава 2 V. И в двата случая измерването се из-
върщва 30 s след подаване на напрежението.
Фиг. 75 Етектрическа схема за проверка на техническою състояние на се-
леновите то««изправители
л — измерване на обратния ток, б — измерване на пада на напрежение в права посока
За определяне техническото състояние на силициевите токоиз-
правители е необходимо да се провери изправността на полупро-
водниковите диоди. 11ри това не е необходимо пълно разглобя-
ване. Достатъчно е само да се разединят изводите на фазовите
намотки. През една контролна лампа последова!елно на всеки
диод се прилага постоянно напрежение от акумулаторна батерия,
като през превключгател се променя неговият поляритет (фиг. 76).
Контролната лампа трябва да свети само когато към анода на
диода е приложен положителен потенциал и съответно към ка-
тода отрицателен (положение / на фиг. 76) Ако лампата свети и
при две те положения на превключвителя, то означава, че в диода
има пробиг, а ако и при двете положения не свети, значи че има
Фиг. 76. Проверка на силициев диод
прекъсване. И в двата случая диодът е неизправен и трябва да
бъде подменен. При подмяна на полупроводниковите диоди е
необходимо запояването на изводите им да се извършва бързо и
7 Електроника в автомобила
97
внимателно, тъй като прекомерното нагряване ще ги повреди. Съ-
що така разпресоването и запресоването на диодите трябва да
става на преса плавно с подходящ дорник, каю се спаззат пред-
писанията на завода-производител.
При профилактичните прегледи на генераторите в свалено съ-
стояние и след извършването на ремонт те трябва да бъдат про-
верени на контролно-изпитвателен стенд. Тяхното състояние се
определи чрез снемане на токсскоростната характеристика
при £7= const и /в = const), като същевремснно се следи за неха-
рактерни шумове, вибрации или прегрявания.
27. Практически конструкции на автомобилни генератори
за променлив ток
В СССР се произвеждат гама генератори за променлив ток,
предвидени да се използуват на всички видове леки, товарни ав-
томобили и автобуси. В зависимост от вида на токоизправителя
те се разделят на две групи (табл. 2).
Таблица 2
Номинално напрежение
и
Номинален ток
/
н
Максимален ток
I
П'ЙХ
Оснояеч тип
генератор
12
12
12
24
24
I I
I. Генератори с вграден токоизправител
— 40
— 42
— 80
— 30
— 150
II. Генератори със селзнов токоизправител
12
12
12
12
20
38-40
60-63
80
Г250
Г221
T2SO
I 270
Г290
R01
Г2 3
I 2-Б
Г 285
Всички генератори са трифазни с електромагнитно възбуждане
и директно свързване на възбудителната намотка. Роторите имат
12 полюса, а статорните намотки са с различна стойност на па-
раметъра q. На автомобилите се закрепват в три точки.
98
Необходимо е да се отбележи генераторът Г2-Б, възбудител-
ната намотка на който е изпълнена от две еднакви, паралелно
свързани части, поради което той има три контактни пръстена и
съответно три четки. Генераторът Г280 е в два варианта, единият
от които има механичен извод за задвижване на хидроусилвателя
на кормилнсто управление.
Отделни типове генератори се произвеждат в различии моди-
фикации, предназначени за различии автомобили, които се отли-
чават основно по начина на закрепване към двигателя и по диа-
метъра на ремъчната шайба. Последното се налага, за да се
постигне съответствие между скоростния режим на генератора и
този на различните двигатели, на които той се използува. Моди-
фмкациите се означават с допълнигелна буква или буква и цифра,
записани след основного означение (например Г250-И1) и имат
условен смисъл.
Клемите на съветските генератори за променлив ток се озна-
чават по следния начин:
или „30“ — изходната постоянотокова клема;
„—“ или „М“ — за клемата, свързана с корпуса (маса);
„Ш“ или „67“ — за извода на възбудителната намотка;
— за изводите на фазовите намотки;
без означение — изводът от средната точка на статорната на-
мотка.
Техническите данни на съветските генератори за променлив ток
са дадени в табл. 3.
В ЧССР се произвеждат два типа генератори за променлив ток
с номинално напрежение 12 V и два за номинално напрежение
24 V. Тези генератори са предназначени за произвежданите в ЧССР
леки, тозарни автомобили и автобуси.
Всички типове генератори са трифазни с електромагнитно въз-
буждане и захранване на възбудителната намотка от допълните-
лен токоизправител. Основният и допълнителният токоизправител
са изпълнени със силипиеви диоди, като тези от катодната тру-
па са запресовани в задния капак на генератора, а диодите от
анодната трупа на оСновния токоизправител — на изолиран мета-
лен охладит ел, монтиран от вътрешнага страна на задния капак.
Диодите от анодната трупа на допълнителния токоизправител са
зак’репени посредством гайки на изолирана метална плочка, мон-
тирана също от вътрешната страна на задния капак на гене-
ратора.
Парзлелно на възбудителната намотка на генераторите е свър-
зан иотупроводников диод, който шунтира е. д. н. на самоиндук-
ция, възникващо при прекъсване на тока през намотката и по
99
о
о
Таблица 3
Тип на генера- тора Номи- н лно напря- жение и н Номи- нален ток / н МаКСИ- Честот. Токо «зпра- вител С tnpo- т инле- ние на втзбу- дител- ната на- м ика Z? в । Пара- ме. ър Q Лагери Реле регу- лаюр Из:юлчвува се на а нт ом обил
мален мз вър-
ток 1 max тене на празен ход «о
преден заден
V А А об/min Я
I. Генератори с вграден > силициев токоизправител
Г2:о 12 28 40 900 ВБГ-1 3,7 0,5 180603 180532 РР362 ГАЗ-24; Вгл-а, Мо-
РРЗэО сквич-412 ; 1 A3-53A; ЗИЛ-130; ГАЗ-65
Г221 12 25 42 1000 ВА-20 4,5 1,0 В180362У В’80201У РР-ЗёО В 3-2101 ; ВАЗ-2102;
(И. 60) (И 74b) ВАЗ-2 (3
Г280 12 80 80 1000 ВКД 4-25 3,6 0,5 РР-350 ГАЗ-14 ,Чайка"
Г27и 24 20 30 95J Д-2.2-АМ 24,4 0,5 180603 180502К Рн-127 МАЗ-500; МАЗ-503:
Д-242-А11 РР-137 МАЗ-504; КрАЗ-256; КрАЗ-257; КрАЗ-258;
Г290 21 150 150 1450 ! ВК2-50-1А 7,0 2,0 П305 П206 РР-361
<1 502 12 20 12UU ; ВЫ -2А Запорожец „ЗАЗ"
11. Генератори със селенози токоизправители
Г501 12 20 1100 ВЗ>0 7,2 0,5 | 180503 । 180503 РР-310 Запорожец ЗАЗ-965 А 3A3-9h63, 3 3-9п9
1'253 12 38 1000 РС310 70 0,5 60202 20803К РР-115 11 АЗ-652 ; ПАЗ 652Б;
(PC 115-^) КрАЗ 685
Г2-Б 12 63 700 РС350 или 2X6,5 0,5 305 305 РР-5 Автобус ЗИЛ-158
। PJkOA ЛАЗ-695; ЛАЗ-19/; Л‘-'АЗ-677
Г285 12 83 1 1500 В15) 3,2 0,5 180502К 180603 РР-385 Трактори К-70 1
* Нов тип генертор, заместващ Г501 на автомобилите ЗАЗ-966.
този начин се предпазва комутиращият елемент на реле-регула-
тора (фиг. 77). Този диод е с обратна полярност (отрицателен) и
е монтиргн отделно в задния капак на генератора.
Клемипе на произвежданите в ЧССР генератори за променлив
ток се означават по следния начин:
Фиг. 77. Електрическа схема на свързвзне на генераторите
за променлив юк, произвеждани в ЧССР
„ + В“ — за изходната постояннотокова клема;
„М“ —за извода на възбудителната намотка;
,,R‘ —за извода от дотьлнителния токоизправител ;
„—“ — за клемата, свързана с корпуса (маса).
Техническите данни на генераторите са показани в табл. 4.
В ГДР се произвеждат два типа генератори за променлив ток.
8042.1/1 —за номинално напрежение 12 V и 8043.1/1 —за номи-
нално напрежение 24 V. Те са предназначени за произвежданите
в ГДР леки и товарни автомобили и автобуси.
Тези генератори са трифазни с електромагнитно възбуждане и
директно свързване на възбудителната намотка. Токоизправители-
те са вградени, изпълнени със силициеви диоди.
Клемите на произвежданите в ГДР генератори за променлив
ток се означават по следния начин:
„30й — за изходната постояннотокова клема;
„D—“— за клемата, свързана с корпуса (маса);
,,DF“ — за извода на възбудителната намотка;
„МР“ —за извода от средната точка на статорната намотка;
,,R“ — за извода от една фазова намотка.
Техническите данни на генераторите са дадени в табл. 5.
Западногерманската фирма „Бош“ произвежда няколко серии
автомобилни генератори за променлив ток, които се монтират на
101
Таблица 4
Тип на генератора Номинално напре- жение и„ j Максимален | ток 1 1 / । max Отдавай ток при (/=•14 V и л=/0.0 oC/.nin
1 v 1 А А
413. 113-516 .00 12 1 | 35 15
443. 113-516.07 12 I 44 20
443.113-516.80 24 , 24 25
443. 113-518.30 24 60 45
леки и товррни автомобили и автобуси, произвеждани от различ-
ии фирми. Типовете генератори, представляващи основата на от-
делните серии, са Gl, К1 и Т1 (фиг. 78). Общито означение на
фирмата е:
G J. _(R) 14 V 35 А 20
L Честота на въртене, при която
генераторът отдава */3 /н,
0,01 об/min.
Максимален ток, А.
| -------------Разчетно напрежение, V.
--------------------Посока на въртене на ротора
(/? (—) надясно); L («—) — на-
ляво; RL (♦—►) — в двете посоки).
----------------------Вид на генератора (/ — с клю-
нообразни полюси, 2 — с явни
полюси, 3—безконтактен).
----------------------------Диаметър на статора, штп
(G -100 -109; К— 120 -139;
Т—170-199; U— над 200 V).
Всички генератори от вида 1 са трифазни с електромагнитно
възбуждане и захранване на възбудителната намотка от донъл-
нителен токоизправител. Паралелно на постояннотоковата клема
102
Чесюта н* върте- не на "разсн ход Максимално допустима чес- ти! а на въртене Сопротивление на вьзбуди<ел- ната намотка Вид и тип на реле-регулатора
По п доп R в
об/min об/mln 1 я !
1000 10000 4.8±5% Вибрационен 443.116-41750
1000 10000 — Вибрационен 443. 116-41700
950 9000 — Вграден безконтактен
850 6000 — Безконгактен 443. 116-4193>0
(на изходз на генератора) и маса е свързан кондензатор, служещ
като изглаждащ филтър на изправеното напрежение.
Генераторите тип G1 и К1 имат индентични конструкции. То-
коизправителите са изградени от силициеви диоди, каю тези от
Фиг. 78. Външен вид на основните типове генератори за променлив
ток, произве кдани ог фирмата „Бош“
а — тип GI, б — тип K1, в — тип TI
катодната трупа са запресовани в корпуса на генератора, а дио-
дите от анодната трупа — в изолиран метален охладител, монти-
ран от вътрешната страна на задния капак. Диодите от допъл-
103
Таблица 5
Тип на генератора Номи- нзлно на» ре- жечие и н । Номи- нален ток I н Често- та hi въртене на празен ход Пи Максимал- но допус- тима често- та на вър- тене п доп Съпротирление на нъзбуди- телната намот- ка R в Съоротияленне на една фазо- ва науотка W Лаге- ри
V А | об/min | об/min 1 л Я
8042.1/1 1 1 12 42 1000 I । 10000 0,8+0,08 0,114-0,01 6203
8043.1/1 1 1 24 25 1300 1 10D00 З,ч+0,2 0,25+0,2 6203 1
нителния токоизправител са монтирани на отделна плочка също
изолирана от корпуса на генератора.
Генераторите тип Т1 имат по-закрита конструкция. На задния
капак в близост до полупроводниковите диоди е оформена кухи-
Таблица 6
Тип на генератора Размет- ио напре- жение и Р Номи- нален ток 1 н Че».тот» на вър. ече Макси- мално до п V с- тима честота на нър- тене п доп Брой на по- люсите на ротора Реле-регул пор ♦
на пра- зен ход при 2/3/ и и £7=14 V 1
V А | об/min об/min иб/min
G1/RL/14V18A20 14 18 1100 2000 12003 12 1 01Р060 006
G1/RL/14V28A22 14 28 10.50 22(0 14000 12 0190600014
GI-RL/I4V31A27 14 33 1200 2700 14000 12 0192052304
G1/RL/28V17A27 28 17 1300 2700 12000 12 019J700003
KI/RL/14V32A22 14 32 1200 2200 12000 12 019 611006
KI RL/14V35A20 14 35 ЮиО 2000 12000 12 0190601(09
КI/RL/I4V45A20 14 45 1000 2<’0Э 12 00 12 01906 >0016
Kl/RL/14 V55A2) 14 55 1000 2030 12000 12 0'92052004
К I/RL/28V17 А19 28 17 900 1900 12000 12 019о70 0 >2
К /PL 28V18A21 28 18 12 Ю 2100 1200 > 12 0 907 ОоОЗ
Kl/RL/28 V27A23 23 27 И80 23 10 120(0 12 0 92033004
KI/RL/28V35A24 2К 35 1140 2100 10000 12 0192081< 01
K1/RL/28V45A27 28 45 1500 2700 9000 12 0192089002
T1/RD28V60A12 28 60 670 1200 7000 16 0192033004
T1/RL/28V85A14 28 85 800 1400 7000 16 0192033005
* Забележка. По номенклатурен номер на „Бош".
104
на със смукателна тръба, осигуряваща интензивно въздушно ох-
лаждане на токоизправителя. За смазване на лагерите са предай*
дени две винтови гресьорки.
Клемите на произвежданите от фирмата „Еош“ генератори се
означават по следния начин:
„В+“ —за изходната постояннотокова клема;
„D—“ —за клемата, свързана с корпуса (маса);
,,DF“ —за извода на възбудителната намотка;
,,D+/6i“—за изходната клема на допълнителния токоизправител;
,,W“ —за извод от една фазова намотка.
Техническите данни за ссриите генератори типове Gl, К1 и Т1
са показани в табл. 6.
Италианската фирма „Фиат“ произвежда няколко типа автомо-
билни генератори за променлив ток, монтирани на леките и товар-
ни автомобили на тази и други фирми. Всички генератори caipi-
фазни, с електромагнитно възбуждане и директно свързване на
възбудителната намотка. Роторите са с 12 полюса, а статорите
имат 36 канала (</=1). Токоизправителите са изградени от сили-
циеви диоди, като тези от катодната трупа са запресувани в
Таблица 7
Тип на генератора Номи« НнЛНО наире- жение и н К< н- 1ролна с 1 ой- ноет на 1 ок а* Макси- iv ал< н 1 ок / шах Честоти въртене на празен х< д Мякси- мално дин с- тима чест ота на въртене п доп Съпротирление на въз/удителпжа намот- ка R в
между контакт- ните пръстени между кл ма „67“ и маса'4*
1 V А А OO/.riin oo/min Q Q
А12М124/12/42 12 42 53 10СО+50 13С00 4,5+ 0,1 +0.2 4,6 0.1
A12M12I/12/47 12 47 53 1100+50 13000 4.5+0,1 4>6-0.1
А12М124/12/57 12 57 70 1С80+50 1300) 2,5+0,05 + °,2 -од
А12М124/24/26 24 25 32 1150+50 9.00 18+0,5 18,5+°'5
* При напрежение 14 V, честота на въртене 5000 об/пЧп и включена акуму
латорна батерия.
** Измерено при 500 o6;min.
105
задния капак на генератора, а диодите от анодната трупа — в изо-
лиран метален охладител, монтиран от вътрешната страна на зад-
ния капак.
На автомобилите генераторите се закрепват в три точки.
Клемите на произвежданите от фирмата „Фиат" генератори се
•означават по следния начин:
,,30“ — за изходнг.та постояннотокова клема;
„67й — за извода на възбудителната намотка;
без означение — за извода от средната точка на статорната на-
мотка.
Техническите данни на генераторите „Фиат" са показани в
табл. 7.
Глава Ill
ЕЛЕКТРОННИ РЕЛЕ-РЕГУЛАТОРИ
3.1. Общи сведения
Реле-регулаторът е един важен елеменг на електрообзавежда-
нето, от който в голяма степей зависи нормалнага работа и тех-
нического състояние на почти всички електрически апарати на ав-
томобила. Това се определи от неговата основна функция да под-
държа постоянна стойност на отдаваното от генератора напрежение.
Изискванията в това отношение са високи, тъй като повишаване-
то на стойността на напрежението на генератсра само с 10%
над разчетного намалява срока на експлоатация на акумулатор-
ните батерии и елекрическите лампи около два пъти. Повишеното
напрежение представлява оиасност и за запалителната система
тъй като може да предизвика пробив на изолацпята на елементи-
те за високо напрежение. От друга страна е ясно, че при пони-
жена стойност на напрежението акумулаторната батерия няма да
се зарежда достатъчно, ще се затрудни първоначалното пускане
на двигателя, ще се появят прекъевания в работата на запалител-
ната система, осветлението ще бъде слабо и пр.
В класическия си вид реле-регулаторът се състои от три еле-
мента — регулатор на напрежение PH, поддържащ постоянна
стойност на отдаваното от генератора напрежение; р?ле за обра-
тен ток РОТ, ксето предо! врагява протичането на ток от аку-
мулатирната батерия, към генератора, когато напрежението на
последняя е по-ниско от това на акумулаторната батерия; и' ог-
106
раничител на тока ОТ, предпазващ генератора от прзт гарване
по ток.
По своя принцип и трите елемента са авюматични регулатори,
чието действие може да бъде описано с показаната на фиг. 79
Фиг. 79. Функциоиална схема на автоматичен регулатор
функционална схема. Измерителният елемент сравнява зададената
стойност на величината с моментната стойност на същата вели-
чина в обекта на регулиране. На неговия изход се получава сиг-
нал за разсъгласуване, който се усилга до определена стоГносг
от усилвателя и се подава на входа на регулиращия елемент. Ре-
гулиращият елемент въздействува върху обекта за регулиране,
като увеличава или намалява регулирангта величина в зависимост
от знака на сигнала за разсъгласуване.
В използуваните до настоящий момент ви^рациояни реле-регу-
латори отделните елементи представляват електромагнитни реле-
та. При тях всички функции от показаната на фиг. 79 схема се
изпълняват от самото реле. Оэект на регулирането е генераторът.
Ве/ичината, която се регулира (напрежение или ток) се подава
към намотката на релето, където се преобразува в електромаг-
нитна сила. Стойността на зададената величина се определи от
силата на пружината, която държи котвата на релето в отворе-
но състояние (фиг. 80). Регулиращият елемент са контактите на
релето.
Електромагнитните релета обаче като регулиращи елементи
притежават някои принципни недостатъци, които въпреки постоян-
ните усъвършенствувания не могат да бъдат избягнати:
1. Наличността на електрически контакта, които през време на
експлоатацията се износват, нарушаиаики по този начин парамет-
рите на релето, а следователно и поддържаната от него стой-
ност. Освен това електрическите контакти са чувствителни към
замърсявания и вибрации.
2. Малка чувствителност и нестабилност на параметрите. Ос-
107
новната причина за това е, че задаващият елемент е пружина,
която с течение на вреуето под влияние на температурата и ДРУ-
ги външн ( фактсри променя характеристиката си.
3. Срав тит елю малък диапазон на регулиране. За регула:ори-
Фиг. 80. Опрошена схема на регули-
ращо еле <громагнитно реле
Т
не на напрежение той се определи като отношение на максимал-
еия към минималния ток, конто може да осигури регулиращият
лемент. При съвременните вибрационни регулатсри на напреже-
ние той достига до 12. Диапазонът на регулиране може да бъде
разширен, но това е свързвано с увеличаване на искренето на
контактите и съответно с по-бързото им износване.
4. Наличността на контакти и изброените недосгатъпи налагат
през време на експлоатация вибрационните реле-регулатори да се
обслужват често.
С увеличаване мощността на автомобилните генератори недо-
статъците на вибрационните реле-регулатори се чувствуват все
по-силно и се проявяват особено при работа с генераторите за
променлив ток. При това се натогарва предимно регулатора на
нагрежение поради по-големия възбудителен ток. От друга стра-
на, при генераторите за променлив ток отпада необходимое™а от
реле за обратен ток и ограничител на тока поради наличността
на полупроводниковия токоизправител и самоогратичаването на
отдавания от генератора ток. Това определи и факта, че практи-
ческите схеми на електронни реле-регулатори са предназначени
главно за работа с генератори за променлив ток и поради това
са предимно само регулатори на напрежение.
Необходимо е обаче да се подчертае, че не съществуват прин-
ципни ограничения, конто ла определят такова решение, така че
електронните реле-регулатори могат и се използуват и при гене-
ратори за постоянен тек. Оше повече съвременната електроника
предлага едни почти, съвършени рслета за обратен ток — мощните
108
полупроводникови диоди. През такъв диод, свързан с анода си
към изходната клема на генератора за постоянен ток и с катода
си към акумулаторната батерия ще протича ток само когато на-
прежението на генератора е по-високо от напрежението на аку-
мулаторната батерия. При това свързване е необходимо да се
вземе пред вид падът на напрежение на полупроводниковия ди-
од в права посока при номиналния ток на генератора, тъй като с
тази стойност трябва да се увеличи поддържаното от реле регу-
латора напрежение, за да се осигури нормално зарзждане на аку-
мулаторната батерия.
Като р?лета за обратен ток могат да бъдат използувани вси-
чки полупроводникови диоди, които имат номинален ток, равен
или по-голям от максималния ток на генератора, и издържат съ-
ответното обратно напрежение. Необходимо е също диодите да
имат малък обратен ток, за да се избегне ртзреждането на аку-
мулаторната багерия гри дълъг ирестой на автомобила.
В състзетствие с ка^аното тук ще бъдат разгледани основно
електронни регулатори на напрежение, за коию на някои места
ще се използува също и понягието реле регулатор.
Понастоящем съществуват две тенденции в развитието на ав-
томобилните електронни реле-регулатори. Ьдната от тях е съз-
даване на контактно тргнзисторни конструкции, а втората — на
напълно безконтактни реле регулатори.
3.2. Контактно-транзисторни реле-ре? улатори
Самото наименование подсказва, че контактно-транзисторните
реле-регулатори са елно усъвърпп н:твуване на класически ви-
брационен реле-регулатор. При тях се запазва известната вече
конструкция, като между регулатора на напрежение и възбуди-
телната намотка на генератора е свързан транзисторен усилвател,
рабстата на който се управлява от електромагнитно реле. Това
позволява да се увеличи значително възбудителният ток на гене-
ратора, като в същото Ереме през контактите на релето преми-
нава незначителният по стойност управляващ ток на транзистор-
ния у сил вател. По i акъв начин се увеличава диапазонът на регулиране
и се разтоварват контактите, което увеличава техния срок на екс-
плоатация и едновременно намалява необходимостта от честото
им проверяваке и регулиране.
ha фиг. 81 е показана принципната схема на контактно-тран-
зисторен реле-регулатор, която действува по следния начин.
Когато напрежеяиего на положителната клема на генератора е по
109
ниско от зададената стойност, контактите А’на електромагнитното
реле са затворены. Транзисторът Т ще бъде отпущен, тъй като
към емигера му е приложен положителен потенциал от генерато-
ра, а на колектора и базата — О1рицателен потенциал през възбу-
Фиг. 81. Принципна схема на контактно-транзисторен реле-регу-
Л1тор
Г — транзистор, ОН — основа н мотка на елекромагнитното реле К — конь
тати на релето ВН — втзб дителна нимо кз на генератора, Д —
шунзиращ диод, — резистор, определят рьбошия режим на транзи-
сторг, АБ — акумулаторна батерия
дителната намотка на генератора ВН и съответно контактите К
на релето. Съпротивлението емитер — колектор на отпущения тран-
зистор е много малко и към възбудителната намотка ще бъде
приложено почти пълното напрежение. В този случай възбуди-
телният ток на генератора ще има максимална стойност, докйто
през контактите на релето ще протича само базовият ток на
транзисюра, който е 0 пъти по-малък.
Когато напрежението на положителната клема на генератора се по-
виши над зададената стойност, електромагнитното реле от варя кон-
тактите си К, вследствие на което базата на транзистора се свърз-
ва с емитера през резистора Reb- Транзисторът се запушва и
токът през възбудителната намотка се прекъсва. Напрежението
на 1енератора се понижава, релето отново за1варя контактите си,
след което описаният процес се повтаря.
В тази схема възбудителната намотка на генератора е свърза-
на във веригата на колектора, но тя може да бъде свързана и
във веригата на емитера. Двете свързвания са равностойни, тъй
като контактите на релето и в двата случая комутират един и
ПО
същи ток. Все пак е по-целесъобразно възбудителната намотка
да бъде свтрзана във веригата на емитера, понеже това позволя-
ва колекторът на транзистора да се свърже направо с корпуса
на реле-регулатора (маса) и последният да бъде използуван като
охладител.
ВН
Фиг. 82. Действие на шунтиращия диод.
При прекъсване на възбудителния ток поради голямата индук
тивност на възбудителната намотка в нея възниква е. д. н. на
самоиндукция със значителна стойност (£0)—300 V». представая-
ващо опасност за транзистора. За защитата му паралелно на въз-
будителната намотка на генератора се свързва полупроводников
диод (Д на фиг. 81), през който възникналото е. д. н. на само-
индукция се свързва накъсо и се изразходва в активното съ-
противление на самата намотка. Този диод се нарича шунтиращ
(фиг. 82).
В този си вид описаната схема не намира практическо прило-
жение. тъй като има един съществен недостатък — малка скорост
на сработване, ниска честота на пулсациите и в резултат големи
разлики в амплитудата на регулираното напрежение.
Използуват се различии методи и средства за увеличаване на
скоростта на сработване на контактно-транзисторните реле-регу-
латори, конто са насочени изключително към увеличаване често-
тата на отваряне и затваряне на контактите на електромагнитното
реле. По принцип те не се различават от методите, използувани
при вибрационните реле-регулатори, поради което тук ще бъдат
разгледани само информативно.
Скоростта на сработване на контактно-транзисторния реле-регула-
тор може да се увеличи чрез поставяне на допълнителна намот-
ка на електромагнитното реле, наричана ускоряваща. Тя се сьърз-
ва паралелно на неговата основна намотка и на възбудителната
намотка на генератора (фиг. 83 а). Посредством тази намотка се
постига изкуствено ускоряване на нарастването и спадането на
магнитния поток на релето. В схемата е предвидена още една
111
намотка—компенсационна, посредством която се предотвратява пред-
дизвиканото от ускоряващата намотка увеличаване на напреже-
нието на генератора ври високи честоти на въртене.
Когато контактите на релет о са зал ворс ни, към ускоряващата
намотка е приложено напрежение, равно на сумата от падовете
Фиг. 83. Методи за увеличаване на скоростта на сработване на контактно-
тра» зисторните pe.ie-регулатори
о и б — с ускопянащя намсгка, в — с ускоряет пе«истпр
ВН — възбулителн' нзмотка h i генератор», ОН, УН. КН — съптветно оснонм\ ускоровз'па
и компенсационна намотка на елекrpo> ai нитнито реле, К —кэн якги на pe.neio, 7 — транзи-
стор, Д — шу.пират д юл. Z? — резисюр, определял раоотния режим на трлнзчс»ора,
Utz .
R — ускоряващ резистор
га напрежение върху компенсационната и възбудителната намотка.
При отваряне на контактите *индуктираното във възбудителната
намотка е. д. н. на самоиндукция се шунтира от диода Д. Падът
на напрежение върху него се прилага към ускоряващата намотка
и определи в нея ток с обратна посока. Този ток създава маг-
нитен поток, дейслвуващ против магнитния поток на основната
намотка, което води до размагнитване на релето и по-бързо за-
тваряне на контактите му.
Ускоряващата намотка може да бъде включена и във верига-
та на шунтиращия диод Д (фиг. 83 6). Това не променя действие-
то на схемата. Разликлта се състои в това, че в първия случай
ускоряващата намотка трябва да бъде напреженова, т, е. сголямо
съпротивление, а във втория—токова, т. е. с малко съпротивление.
Увеличаване на скоростта на сработване се постига и чрез ус-
коряващ резистор. Той се евързва паралелно на транзистора, а
основната намотка на релето вместо директно към маса се евър-
зва последователно с него (фиг. 83 в).
Когато контактите на релето са затворени, към оснозната на-
мотка на релето е приложено почти пълното напрежен ie на ге-
нератора. При отваряне на контактите транзисторът се занушва
рязко, но поради възникналото е. д. н. на самоиндукция във въз-
будителната намотка в първия момент възбудителният ток запаз-
ва своята стсйяост и посока и преминава през ускоряващия ре-
112
зистор. В резултат върху него се получава пад на напрежение,
който пснижаза напрежението, приложено на основната намотка
на релето до стойност
(3.1) UQa = Ur-lB.Rv.
Фиг. 84. Методи за активно запушване на транзисторите, използувани в
контактн -транзисюрниге реле-регулатори
а — си iiv/i ен трансформатор, б — с доосе \ в — с нелинеен делител на напрежение
ЬН възбуд|пел <а намотк i на г<-нератира, ОН, КН — основч» и съот«-тно комиенса-
пионна haxoiKi н< еле~тром;и нптчоги геле, К — конта*тн на релето, Т — тр нзист-р,
Д — тушират диод, К — резистор, определят работния режим на тран <ис1 ора,
с. 3
Ry — ускоряващ резне юр, допълнитетен резистор въя възбудителната tерига
на 1енер1т-ра. ИТ — импулсен трансформатор, Др — дросел, Д —диод от ьелинейния
делите 1 на ьапр'Х ение 3
Това води до по-бързо затваряне на неговите контакти.
Трябва да се отбележи, че на практика като ускоряващ рези-
стор обикновено се използува част от допълнителния резистор,
кейю се свързва последователи© с възбудителната намотка
при отварлне контактите на елекгромагнигното реле.
Схемата с ускоряващ резистор има това предимство пред схе-
мата с ускоряваща намотка, че при нея конструкцията на елек-
тромагнитното реле е по-проста и по-евтина, тъй като има една
намотка по-\алко.
Както вече стана ясно,транзисторите в контактно-транзисторни-
те реле-регулатори работят в режим на превключване. Поради
това с оглед гюдобряване на тяхната работа (по-малко загуби,
по-малко за^ряване, по-голяма скорост на превключване и др.) е
целесъобразно в схемите да се прилага активно запушване на
транзисторите, още новече, че в някои случаи това позволява до-
пълнигелно разюварване на контактите на електромагнитното
реле.
На фиг. 84 са показани някои от използуваните в контактно-
транзисгорните реле-регулатори начини за активно запушване на
транзисторите.
Когато за тази цел се използува импулсен трансформатор
8 Електроника в автомобила
113
(фиг. 84 а), първичната му намотка се свързва паралелно на
възбудителната намотка на генератора, а вторичната — към
емитера и базата на транзистора. При отваряне на контактите
транзисторът се запушва и през първичнита намотка w, на им-
пулсния трансформатор преминава токов импулс, определен от
е. д. н. на самоиндукция във възбудителната намотка. Като ре-
зултат от това във вторичната намотка се индуктира напреже-
ние, което се прилага към емитера и базата на транзистора,
съответно с отрицателна и положителна полярност, осигурявайки
по-този начин бързото му и надеждно запушване. Първичната
намотка на импулсния трансформатор може да се свърже и ди-
ректно във веригата на шунтиращия диод, без това да промени
действието на схемата. В този случай обаче тя трябва да бъде
токова, т. е. с малко сьпротивление.
Другият начин е чрез свързване на дросел последователно на
контактите на релето между емитера и базата на транзистора
(фиг. 84 б). Когато контактите са затворени, през дросела проти-
ча ток, определен от пълното напрежение на генератора. При
отваряне на контактите в него се индуктира напрежение на са-
моиндукция, което се прилага към емитера и базата на транзи-
стора съответно с отрицателна и положителна полярност.
Тези два начина са неудобии с лова, че изискват сравнително
скъпи конструктивни елементи, каквито са импулените трансфор-
матори и дроселите, които освен юва са тежки и с големи
размери.
Един по-лесен начин е използуването на нелинеен делител на
напрежение (фиг. 84 в). Той се изгражда най-често с полупровод-
ников диод, свързан последоватолно с допълнителния и ускоря-
ващия резистор във веригата на възбудителната намотка. При
отваряне на контактите на релето транзисторът се запушва и в
резултат на описаните по-горе процесс върху диода Д3 възник-
ва пад на напрежение, който през съпротивлението Reb се пода-
ва към емитера и базата на транзистора съответно с отрицател-
на и положителна полярност.
В практическите схеми на контактно-транзисторни реле-регула-
тори различните конструктори използуват един или друг начин за
активно запушване на транзистора и за ускоряване на тяхната
работа, като изхождат от конкретните условия и поставените из-
исквания. При избора на транзистора обаче е необходимо да с.е
спазва следното:
1. Максимално допустимото напрежение емитер — колектор на
транзистора трябва да бъде 1.2—1,3 пъти по-голямо от разчет-
ното напрежение на генератора.
114
2. Максималният колекторен ток на транзистора трябва да бъ-
де равен или по-голям от максималния възбудителен ток на ге-
нератора.
3. Типът на транзистора и базовият ток в отпушено състоя-
ние трябва да осигуряват минимален пад на напрежението еми.
тер — колектор.
3.3. Безконтактни реле-регулатори
Безконтактните реле-регулатори са изградени изцяло с полупро-
ведникови елементи, посредством които се осъществяват всички
функции от показаната на фиг. 79 функционална схема. В кон-
струкцията на безконтактните реле-регулатори липсват контакта,
пружини и други подвижни и износващи се механични елементи,
поради което в сравнение с останалите видове реле-регулатори
те са по-надеждни в експлоатация, имат по-стабитни характери-
стики и се нуждаят по-малко от обслужване. Те могат да се из-
ползвуват както при генератори за променлив ток, така и при
генератори за постоянен ток без ограничаване на тяхната мощ-
ност, като при това осигуряват висока точност на поддържаното
напрежение.
Отново трябва да се отбележи, че поради изтъкнатите причини
тук ще бъдат разгледани основно безконтактни регулатори на
напрежение в съответствие с функционалната схема на автома-
тичная регулатор (фиг. 79). Другите елементи на реле-регулатора
ще бъдат описани при разглеждането на конкретни схеми, къде-
то те са използувани.
Илмерителниягп елемент е най-важната част от схемата на
безконтактните реле-регулатори. От неговите качества и характе-
ристики се определят точността и до голяма степей възможности-
те на реле-регулатора.
В съответствие с условията на експлоатация към измерителния
елемент се поставят следните изисквания:
1. Точност при поддържане на зададеното напрежение.
2. Висока чувствителност. Чузствителността се определи с раз-
ликата между зададеното напрежение и напрежението, при» което
реле-регулаторът прекъсва тока във възбудителната намотка на
генератора. Колкото тази разлика е по- малка, толкова чувствител-
ността на измерителния елемент е по-висока. От чувствителността
зависи честотата, с която ще работи реле-регулаторът и естест-
вено колкото тя е по-висока, толкова с по-голяма честота и с по-
малка амплитуда ще бъдат пулсациите на регулираното напрежение.
115
3. Стабилност на параметрите. Тона изискване се поставя на
първо място по отношение на температурната стабилност, тъй
като полупроводниковите елементи променят незначително пара-
метрите си за срока на тяхната експлоатация.
Фиг. 85. Свързване на полупроводников стабилитрон като
измерителен елеменг (а) и (d) и зависимости между
входною и изходното напрежение (в) и (г)
4. Възможност за лесно регулиране. Тояа е особено важно за
автомобили, работещи при различии експлсатационни и климатич-
ни условия, където се налага често да се изменя стойността на
регулираното напрежение, за да се осигури правилен заряден
режим на акумулаторните батерии.
Понастоящем като измерители,и елементи в безконтактните ре-
ле-регу латори се използуват полупроводникови стабилитрони. Два-
та основни начина за свързване на пол}проводниковия стабили-
трон каю измерителен елемент са показани на фиг. 85. Каю о се
вижда от зависимостта U^—f (£4х) (фиг. 85 в и г), първоначално,
когато стабилитронът е запушен, изходното напрежение се пови-
шава с повишаване на входното напрежение. При достигане на-
прежението на стабилизация /7СТ стабилитронът се отпушва и из-
ходното напрежение остава посюянно независимо от изменение-
то на входното напрежение.
Именно напрежението на стабилизация е зададената стойност,
сравнявана о напрежението на генератора, при достигането на която
се задействув’а юстайалата част от схемата на реле-регулатора.
116
Разликата между двата начина на свързване се състои в това,
че в съотгегствие с полярността на приложеното напрежение
първият (фиг. 85 а) се използува за управление на р — п—р-
транзистори, а вторият (фиг. 85 6) — п—р — л-транзистори.
Фиг. 86. Схема на измерителен елемент (а) и (о) на Сез-
контачтен реле-регулатор и зависимое г между входного
и изходното напрежение (з) и (?)
При тези схеми на измерителния елемент не може да се по-
стигне точно фиксиране па задаваната стойност на напрежението,
тъй като в областта, преди да настъпи стабилизация, волтампер-
ната характеристика на стаблитроните се измени доста плавно
(фиг. 19). За да се избегне този недостатък, паралелно на стаби-
литрона се евързва транзистор (фиг. 86). В този случай, когато
стабилитронът е запушен, запушен е и транзисторът, понеже на
емитера и базата му са приложени приблизително еднакви потен-
циалы. Поради това изходното напрежение се повишава пропор-
ционално с входното. Когато стабилитронът се отпуши, отпушва
се и транзисторът, в резултат на което изходното напрежение се
понижава рязко (фиг. 86 в и г). По такъв начин много точно се
определи моментът, в който сработва реле-pei улаторът, а следо-
ватечно и задаваната стойност на напрежението.
Последователно евързаният резистор R огрдничава тока през
стабилитрона и се избира така, че при номинално напрежение на
генератора, щиложено на входа на измерителния елемент, токът
през стабилитрона да не бъде по-малък от 0,1 /сг шах. Същото е
117
предназначение™ и на резистора Самият стабилитрон трябва
да има максимален ток на стабилизация /ст max, 2—3 пъти по-го-
лям от базовия ток на транзистора.
Напрежението на генератора може да се подаде към измери-
телния елемент и чрез делител на напрежение (фиг. 87). По то-
Фиг. 87. Свързване на измерителния
елемент чрез делител на напрежение
зи начин се увеличават възможностите за плавно регулиране на
задаваното напрежение и от друга страна позволява по-добро
съгласуване с параметрите на полупроводниковите стабилитрони.
Делителят на напрежение представлява последователно съеди-
нение от два или «повече резистора, към което се прилага напре-
жечието на генератсра. Измерителчият елемент се свързва пара-
де чно към един от резисторите и получава на входа си напрежение,
което се определи от формулата
(3.2) =
Резисторите на делителя се избират в съответствие с две ос-
новни изисквания — токът през делителя да бъде малък с цел
по-малки загуби и допустимата мощност на всеки от тях да бъ-
де по-малка или равна на отделяните загуби (₽/2). Някои от ре-
зисторите на делителя може да бъде променлив с оглед плавно
регулиране на задаваното напрежение. Това се използува в много
конструкции безконтактни реле-регулатори, като променливият ре-
зистор е монтиран така, че позволява лесно регулиране на стой-
ността на поддтржаното напрежение.
Температурната стабилизация на измерителния елемент се по-
118
стига най-често чрез използуване на термистори. Термисторът
може да бъде свтрзан последователно с полупроводниковия ста-
билитрон или делителя на напрежение (£иг. 88). В първия слу-
чай с повишаване на околната температура се увеличава токът
през делителя, тъй като съпротивлението на термистора намалява.
Фиг. 88. Начини за термокомпенсация на из-
мерителния елемент
В резултат на това на стабилитрона се подава по-високо напре-
жение, което компенсира увеличената стойност на напрежението
на стабилизация (67ст). Във втория случай поради намаляване съ-
противлението на термистора се увеличава обратният ток през
стабилитрона. В резултат той се отпушва при по-ниско напреже-
ние, с което се компенсира повишаването на напрежението на
стабилизация.
Управляващият елемент е също важна част от схемата на
безконтактните реле-регулатори, тъй като именно той изменя
стойността на възбудителния ток на генератора. Основните изиск-
вания към него са две :
1. Минимално съпротивление във включено състояние и мак-
симално в изключено.
2. Бързо и без загуби комутиране на възбудителния ток.
Като управляващ елемент в безконтактните реле-регулатори
обикновено се използува мощен транзистор, свързан последова-
телно във веригата на възбудителната намотка на генератора и
управляван от измерителния елемент. Този транзистор се избира
съобразно номиналното напрежение на генератора, максималната
119
стойност на възбудителния му ток и пада на напрежение емитер —
колектор на транзистор! в отпушено състояние.
От разчетното напрежение на генератора се определи макси-
мално допустимого напрежение емитер—коле кт орг а транзистсра,
което трябва да бъде 1,2— 1,3 по-голямо, за да се осигхри тран-
зисторът срещу евентуални повишения на напрежението на ге-
нератора по време на работа.
Максималният възбудителен ток определи тока през колектора
на транзистора.
Тъй като управляващият елемент е свързан последователно във
веригата на възбудителната намотка, то е ясно, че падът на на-
прежение емитер — колектор на отпушения транзистор влияе пряко
върху сгонное । та на възбудителния ток. Колкото този пад е по-
малък, толкова по-голям ще бъде възбудителният тох при други
равни условия, следователно по-добре ше се използуват ьъзмож-
ногтите на генератора, в транзистора ще се отделят по-малко
загуби или като цяло к. п. д. на реле-регулатора ще бъде по-
висок.
Транзисторът като управляващ елемент може да бъде свързан
по схема с общ емитер, когато възбудительата намотка на генера-
тора е-евързана във веригата на колектора му (4 иг. 89 а и в) или
по схема с общ колектор, когато тя е евързана във веригата на
емитера (4)иг. 89 б, ?).
На автомобила винаги единият полюс на електрическата инста-
лация и единият край на възбудителната намотка на генератора
са свързани към маса. В зависимост от това, кой полюс е свър-
зан към маса, транзисторът може да бъде свързан само по една
схема, определяна и от типа на транзистора —р—п—р или п—р—п.
Така, когато към маса е отрицателният полюс, р—п—//-транзи-
сторите се свързват само по схема с общ емитер, а п—р—п-
транзисторите — по схема с общ колектор и съответно когато
към маса е положителният полюс, р—//--/ь транзисторите се
евързгаг по схема с общ колектор, а п—р—/z-транзисторите по
схема с общ емитер.
Трябва да се отбележи, че схемата с общ колектор е по-ико-
номична, тъй като в този случай целият ток, протичащ през тран-
зистора, ще се използува за възбуждане на генератора. Освен
това не е необходимо транзисторът да се изолира от корпуса,
което подобрява неговия топлинен режим. В същого гр?ме обаче
тази схема има по-голямо входно съпротивление (от 500 до 5000 s),
поради което стойността на базовия ток, осипрчващ надеждно
отп^шване на транзистсра, се получава при сравнително високо
напрежение (15 V и повече). Входного съпротивление на схемата
120
с общ емитер е от 10 до 100 Q и горното условие се постига
при значително по-ниско нагрежение (от 1 до 5 V).
Тъй като управляващият елемент е свързан последователно към
възбудителната намотка, при ртзкото прекъсване на тока на него
Фиг. 89. Суечи на свързване на транзистора като упра-
вляващ елемент в безконтактните ре.те-peiулатири
айв — по схема с обц емитер, биг — по схема с общ колектор
се прилага е. д. н. на самоиндукция с висока стойност (200—400 V)
Защитата на транзистора от това пренапрежение се осъществява
както гри контактно-зранзисторните реле-регулатсри чрез шунти-
ращ диод (фиг. 82).
Усилвателят е междинно звено в схемата на безконтактните
реле регулатори и е предназначен да усили сигнала от изхода на
измерителния елемент и да го подаде на входа на управляващия
елемент. По този начин той съгласува характсристиките на двата
елемента и позишава чувствителността на реле-регулатора.
Ясно е, че усилвателят работи в импулсен режим. Осьен всички
произтичащи от това изисквания към него се поставя още едно —
да запазва фазата на усилвания импулс. Това означава, че когато
напрежението на генератора е по-ниско от зададената стойност и
121
измерителният елемент не е сработил, управляващият транзистор
трябва да е отпущен и съответно когато напрежението на гене-
ратора е по-високо и измерителният елемент е сработил, управля-
ващият транзистор трябва да е запушен, като възможността за
-самопроизволното му включване трябва да е изключена.
Фиг. 90. Съставен транзистор в схема га на безконтактен реле-регу-
лагор
— при плюс на маса, б — при минус на маса
Съществуват различии схеми на импулсни усилватели, конто
тук няма да бъдат разглеждани, тъй като за тях има достъпна
литерат\ ра.
Интерес представлява едно друго решение, при което се обе-
диняват функциите на усилвателя и управляващия елемент — из-
ползуването на съставен транзистор. Съставният транзистор
{фиг. 90) представлява комбинация от два транзистора, като ко-
лекторите им са евързани в обща точка, а емитерът на единия е
евързан към базата на другия. При това единият от транзисто-
рите е по-мощен и при безконтактните реле-регулатори изпълнява
ролята на управляващ елемент. По този начин схемата се опро-
стява, като същевременно се постига значително усилване по ток
(до няколко хиляди), тъй като входният ток на съставния тран-
зистор е базовият ток на по-маломощния транзистор (ГД а колек-
торният му ток е равен на сумата от колекторните токове на
двата транзистора.
Развитието на електрониката и по точно появата на интеграл-
«ите схеми направиха възможно създаването на изключително
122
компактни реле-регулатори. Появи се ново „поколение" безкон-
тактни реле-регулатори, изградени изцяло с интегрални схеми,
малките размери и маса на конто позволяваг вграждането на ре-
ле-регулаторите в автомобилните генератори. По такъв начин се
достигна до една завършена и рационална от гледна точка на
експлоатацията конструкция на генератора — компактна с високи
енергетични показатели и изискваща минимално поддържане. Прин-
ципът на действие и функционалните елементи на реле-регулато-
ри, изпълнени с интегрални схеми, не се различават от тези на
другиie безконтактни реле-регулатори, поради което тук ще бъ-
дат разгледани само отделни промишлено произвеждани образци.
3.4. Особености на експлоатацията и обслужването
на електронните реле-регулатори
През време на експлоатацията електронните реле-регулатори се
нуждаят по-малко от поддържане в сравнение с вибрационните.
Основните операции при техническите обслужвания са почиства-
нето им и проверка на стойността на поддържаното напрежение.
Полупроводниковите елементи са чувствутелни към повишаване
на температурата. Ето защо електронните реле-регула!ори се мон-
тират на автомобилите по възможност далеч от силно нагрети
детайли в места с по-интензивно охлаждане. По същата причина
е необходимо и периодически корпусът на реле-pei улаторите да
се почиства от прах, кал и други замърсявания, тъй като те вло-
шават топлоотдаването.
Контактите на електромагнитните релета в кон1актно-транзи-
сторните реле-регулатори практически не се износват за целия
срок на тяхната експлоатация. Тъй като обаче комутират сравни-
телно ниски напрежения и малък ток, те са чувствителни к ьм за-
мърсяване, поради което е необходимо периодично (през 10000—
15 000 km в зависимост от експлоатационните условия) повърх-
ността им да се промива. За целта се използува тампон, напоен
със спирт или чист бензин.
Стсйността на поддържаното от реле-регулатора напрежение се
проверява през 10000—15000 km пробег посредством волтметър
за постоянно напрежение с обхват 15 (30) V и клас на точност,
не по-нисък от 1,5. Отрицателният извод на волтметъра се свърз-
ва към маса, а положителният извод към клемата на реле-регу-
латора, съединена с изхода на генератора или ако връзката меж-
ду тях е осъществена с щепселно съединение с профил — директ-
но към постояннотокова! а клема на генератора (фиг. 91). Във
123
втория случай е необходимо да се вземе пред вид падът на на-
прежение в’ съелинителния проводник между генератора и реле-
регулатора, който може да достигне до 0,3—0,5 V. Този пад
трябва да се извади от стойността на напрежението, измерено с
Фиг. 91. Измерване стойността на поддържа-
ното от реле регулатира напрежение
волтметъра. Когато проверката се извършва на автомобила, е не-
обходимо акумулаторната батерия на последний да бъде напълно
зареденэ, а самото измерване се провежда гри ЦОО—20С0 об/min
на двигателя и включени габгритни СЕетлини. R случай на необ-
ходимост се извършва регулиране. При конгактно-транзисторните
реле-регул?тори стойността на поддържаното напрежение се из-
меня чрез изменяне силата на противодействувашата пружина на
електромагнитното реле по същ> я начин, както при вибрационни-
те реле-регулатори. При безконтактните реле-регулатори за
тази цел служи специално взведения от измерителния еле-
мент потенциометтр. Ако такъв липсва, регулиранею тряб-
ва да се извърши в специализграно електротехническо от-
деление чрез свързване на допълнителни резистори към дели-
теля на напрежение на измерителния елемент. При това, за да се
увеличи стойността на поддържаното нагрежение, е необходимо
да се намали съпротивлението на частта от делителя, свързана
между стабилитрона и положителната клема на генератора или
съответно да се намали съпротивлението на частта от делителя
между стабилитрона и маса.
След пробег от 30С00 —50С00 km заедно с генератора реле-
регулаторът се сваля от автомобила и тяхната съвместна работа
се проверява на контролно-изпитателен стенд.
124
По време на работа нормалното функциониране на електронни-
те реле-регулатори се контролира по показание™ на амперметъра
от арматурното табло или съответзо по степента на зареденост
на акумулаторната батерия. Във всички случаи, в които се кон-
статира презареждане или недозареждане на акумулаторната ба-
терия, е необходимо да се провери стойността на поддържаното
от реле-регулатора напрежение. Когато тази стойност се различа-
ва съществено от задатената и не се поддева на регулиране, ре-
ле-рэгулаторът е неизправен. Той трябва да се свали от авгомо-
била и да се даде за ремонт в специализирано електротехническо
отделение.
Нтйчесто срещаните откази в електронните реле-регулатори са
елекгрически пробив или прекъсване на веригата на управляващия
елемент. Причина за нарушавшие на рабогата hi реле-регулатора
може да бъде и отказ в другите елементи — измерителния еле-
мент и усилвателя, но това е по-малко вероятно.
За откриване на повредата е необходимо да се проверят це-
лое! та на намотки те на електромагнитните релета, резисторите и
полупроводниковите елементи. Това най-удобно и лесно може да
стане с омметър, като неговото залрлнващо напрежение не тряб-
ва да бъде по-високо от 3 V, за да не се повредят полупровод-
никовите елементи. Състоянието на намогките и резисторите се
определи по стойността на тяхното съпротивление, конто трябва
да съответсгвува на данните oi завод а-прои.зводител.
Ишравността на траноис горите се установив?, като се измерва
съпрогивлзнието на р—п преходите им в права и обратна посока.
За целта оммегърът се евързва последователно към два от из-
водите на транзистора, каго при всяко измерване се смени поляр-
ността на омметъра. Прш изправен траноистор резултатите о г из-
мерванията ще съответствуват на пэсочените в табл. 8.
Чрез омметър могат да се определят и изводите на транзистора
ако по няка*ква причина те не са означени. Определят се двата,
чифта к води, при които са измерени минимялно ил i максимално
съпротпвление. Общият извод, т. е. този, кой го е участвувал два
пъти в измерването, е база га. Емитер ьт и колекторъг се опре-
делят, като се има пред вид, че съпротивлението база — емитер е
по малко от съпротивлението база — колектор.
Диодите се проверяват чрез измерване на тяхното право и об-
ратно съпротивление. 1е са изправни, ако в едната потока съпро-.
тивлението им е много по голямо от това при обратното свързва-
не на омме(ъра. И^правноспа на полупроводниковите диоди ме-
же да бъде определена лесно и по начина, показан на фиг. 76.
Ремснтът на реле регулатора се извършва чрез подмяна на по-
125
Таблица 8
Схема на свър<иане Клема на омметъра Съпротивление
—Дя База В — Емитер Е 4- ! 10-1000 2
База В 4- Ем» тер Е — 1 1 0,1—1,0 М2
„ JSk г База В 4- i Колектор С — । 0,1—1,0 М2
База В — 1 Кслетор С 4- | 10—1000 2
4 ♦ 65 Емитер Е 4- Колектор С — 0,1—2,0 М2
Емитер Е — Колектор С 4- 0,005—2,5 М2
вредения детайл (намотка, резистор или полупроводников елемент).
Задължително след това обаче реле-регулаторът трябва да бъде
проверен на контролно-изпитателен стенд съвместно с генератора
с конто работи или най-малко генератор от същия тип. При необ-
ходимост се извършва регулиране за установяване необходимата
стойност на поддържаното напрежение.
3.5. Практически схеми на електронни реле-регулатори
Контактно-транзисторният реле-регулатор РР-362 (СССР)
е предназначен за работа с генератори за променлив ток с номи-
нално напрежение 12 V и ток 40 А, като поддържа изправеното
напрежение в границите от 13,8 до 14,6 V. Произвежда се серий-
но и се монтира на автомобилите Москвич-412, ГАЗ-53 А_и
модификациите им.
Той се състои (фиг. 92) от едностепекен вибрационен регуля-
тор на напрежение PH с транзисторен усилвател и реле за защи-
та РЗ. Регулаторът на напрежение е свързан по схема с ускоря-
ващ резистор и има само една напреженова намотка РН^ За
разлика от досега известните конструкции контактите на регула-
126
тора на напрежение са нормално отворени, което се обяснява с
функциите му на елемент, управляващ транзисторния усилвател.
Термокомпенсацията на регулатсра се осъществява чрез последо-
вателно свързания с намотката резистор RTK и биметалната пда-
Фиг. 92. Външен вид (със свален капак) (а)
стина, на която е закрепена котвата на електромагнитното реле.
Транзисторният усилвател е свързан по схема с общ емитер.
Релето за защита съвместно с разделителями диод Др е пред-
назначено за защита на транзистора Т от къси съединения, въз-
никнали във възбудителната намотка на генератора. Електромаг-
нитният мехачизъм има три намотки: основна Р30, свързана по-
следователно с възбудигелната намотка на генератора; спомагателна
РЗС, свързана паралелно на възбудителната намотка и свързана
насрещно на основната намотка Р30, и задържаща Р33 , свърза-
на между колектора на транзистора Т и възбудителната намотка
на генератора. Нормално отворените контакти на релето за защи-
та през разделителния диод Др са свързани паралелно на контак-
тите на регулатора на напрежение.
По-нагледно работата на реле-регулатора може да сеобяснина
разгънатата електрическа схема (фиг. 93).
Регулаторът на напрежение раооти по следния начин. При
127
включване на контактния ключ КК реле-регулаторът се включва
към акумулаторната батерия АБ. Кснтактите на регулятора на
напрежение са отворени и цялото напрежение се прила а към
транзистора Т в права посока. Той е огпушен и през възбудител-
Фиг. 92 б. Полу^снтажна схема на контактно-транзи-
сторния рсле-j ei улатср ЬР-'?62
PH — ре!улатор на напрежение, РЗ — реле за зашита, PH& —
основна намотка на регулятора на напрежеше, Рз^ — основна
намотка на релето за защита, РЗ - задържаша намотка на ре-
з
лето за зишна, РЗ — спимагателна намотка на релето за за-
с
щита, Т — транзистор, Д — зап ушващ диод, Д — шунтиращ
диод, >2^ — раздели еден диод, R^ — ускорявзщ резистор, R—
допълнителен резистор, R— резистор към базата на траьзи"
В
сто а, 7?^ — термокомпенсационен резистор, 1\К — контактен
ключ, АБ — акумулаторна батерия ВН - въобудителиа намотка,
А — ампермлър
128
ната намотка ВН протича ток /в, който в този случай има мак-
симална стойност. Едновременно с възбудителния ток протича и
ток през намотката на регулатора на напрежение /рн- Докато из-
правеното напрежение на генератора е по-ниско от зададената
Г°нератор
Фиг. 93. Електрическа схема на контактно-фснзи-
сторния реле-регулатор РР-362
стойност, регулаторът на напрежение не сработва и контактите
му остават отворени. При напрежение от 13,8 до 14,6 V магнито-
движещото напрежение на намотката на релето става достатъчно
голяма и то затваря контактите си. Транзисторът се запушва, тъй
като при затворени контакти потенциалите на емитера и базата
му са почти равни. Възбудителният ток в този случай преминава
през допълнителния резистор /?д и има минималната си стойност
/в min. Напрежението на генератора се понижава, контактите на
релето се отварят, транзисторът се отпушва, след което процесът
се повтаря.
Диодът Д, свързан към емитера на транзистора Г, е предназ-
начен за активното му запушване. При затваряне на контактите
на регулатора на напрежение вследствие пада на напрежение вър-
9 Електроника в автомобила
129
ху диода Д потенциалът на базата става по-висок от потенциа-
ла на емитера.
Релето за защита действува по следния начин. При нормална
работа на регулатора на напрежение през намотката Р30 протича
възбудителният ток на генератора, а през намотката РЗС— ток,
определяй от напрежението на клема Ш и собственото съпротив-
ление на намотката. Тъй като тези две намотки са евързани на-
срещно, общото магнитодвижещо напрежение е малко и следова-
телно контактите на релето ще останат отворени. При тези условия
ток през задържащата намотка Р33 не протича, тъй като за това
пречи включения в обратна посока разделителен диод Др.
В случай че клема Ш, съответно възбудителната верига на ге-
нератора се свърже към маса (аварийна ситуация), токът през
основната намотка P3Q на релето се увеличава рязко, а токът
през спомагателната намотка става равен на нула, тъй като и
двата й края са евързани към маса. Релето за защита сработва и
затваря контактите си. През тях и разделителния диод Др на ба-
зата на транзистора Т се подава положителен потенциал и той
се запушва. С това се намалява напрежението на генератора, а
следователно и токът на късо съединение.
При затворени контакта на релето за защита ток протича и
през задържащата намотка Р33, като стойността му се определи
от напрежението на мрежата. Създаваното магнитодвижещо на-
прежение съвпада с това на основната намотка, която допълни-
телно осигурява затваряне на контактите на релето. Това състоя-
ние се запазва, докато контактният ключ не бъде изключен и
късото съединение във възбудителната верига отстранено. Релето
за защита сработва при ток в основната намотка P3Q, не по-голям
от 3,2 до 3,6 А.
Посредством шунтиращия диод Дш се предпазва транзисторът
Т от пренапреженията на самоиндукция във възбудителната на-
мотка.
Регулирането на регулатора на напрежение и релето за защита
се извършва чрез изменяне сила га на противодействуващите пру-
жиня. При това е необходимо да се знае, че металните части и
противодействуващите пружини на електромагнитните релета се
намират под напрежение спрямо корпуса на реле-регулатора, по-
ради което евързването им ще предизвика късо съединение и
може да повреди полупроводниковите елементи.
Реле-регулаторът РР-362 се произвежда и още в две модифи-
кации— РР-362А и РР-362Б.
Първата от тях РР-362А е напълно идентична с основния мо-
дел и се различава от него само по това, че поддържа напреже-
130
нието на генератора в по-ниски граници — от 13,3 до 14,1 V.
Втората модификация РР-362Б (фиг. 94) се различава от реле-
регулатора РР-362 по това, че в конструкцията й е въведен
допълнителен шунтиращ резистор и регулаторът на напреже-
Фпг. 94. Електрическа схема на контактно-транзи-
сторния реле-регулатор РР-362Б
Кл — ключ за пренастройване на • регулатора на напреже-
ние, — шунтиращ резистор. Останалнте означения са, как-
то на фиг. 93
ние има възможност за степенно изменение на стойността на под-
държаното напрежение. Шунтиращият резистор /?ш със стойност
1,8 Q е свързан паралелно на диода Д и е предназначен за по-
добряване на самовъзбуждането на генератора. За степенного
изменение на поддържаното напрежение последователно към ос-
новната намотка PHQ на регулатора на напрежение има още 5
навивки с общо съпротивление 2.5 Q, които могат да се шунти-
рат посредством ключа Кл (фиг. 94). В положение 1 на ключа
Кл допълнителните навивки на намотката са изключени (шунти-
рани) и реле-регулаторът поддържа напрежението на генератора
в границите от 13,8 до 14,6 V. Това съответствува на експлоата-
ция при по-топли климатични условия. Когато ключът Кл се по-
стави в положение 2, се включва цялата намотка на регулатора
на напрежение PHQ (заедно с допълнителните навивки), като стой-
ността на поддържаното напрежение се повишава с 0,8 до 1,2 V,
131
което се използува при експлоатация при по-студени климатични
условия.
Включването и изключването на ключа КЛ става чрез специ-
Таблица 9
Парауегър Димен- сия РР-362 РР-362А РР-362Б
Поддържано напрежение V 13,8—12,( J ! 13,3—14/ । 1 1-13,3— 14,1 2—14,1 — 14,9
Разстояние между koi вага и мигни го- провода: на pei улатора на напрежение на релето за защита mm 1,4-1,5 07—0.8 1,4-1,5 0,7—0,8 1,4-1,5 0,7-0,8
Разстояние между контактите: на рсгулатора на напрежение на релето за защита mm 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3 0,2-0,3 0 2-0,3 0,2-0,3
Основна намотка на pei улатора режение RH(} Диамегър на проводника Навивки Съпрозивление на паи- mm бр. 2 0,29 1210 17+0,9 0,29 1240 17±0,9 0,29 1245 19,5+0,9
Основна намотка на релето за та P3q Диаметър на проводника Навивки Съпротивление за щи- mm бр. 2 0,72 75 1 0,72 <1 0,72 75 <1
Задържаща намотка на релето защита Р33 Диаметър на проводника Навивки Съпротивление за mtn бр. 2 1 0,17 1050 30+2 0,17 1050 30+2 0Д7 1050 30+2
Спомагателна намотка на релето щита РЗС Диаметър на проводника Навив<и Съпротивление за за- mm бр. 2 , 0,25 45 -55 50+3,5 0,25 45-55 50+3,5 0,25 45-55 50+3,5
132
ален контактен винт, изведен на корпуса на реле-регулатора. По-
ложение 1 на ключа съответствува на крайне ляво положение на
винта, а положение 2— на крайно дясно.
Техническите данни на реле-регулатора РР-362 и неговите мо-
дификации са показани в табл. 9.
Безкочтактният. реле-рс?улатор РР-350 (СССР) е предназ-
начен за работа с генератори за променлив ток с номинално нап-
режение 12 V и ток 40 А, като поддържа изправеното напреже-
ние в границчте от 13,2 до 14,5 V. Произвежда се серийно и се
монтира на автомобилите ГАЗ-24 „Волга", ЗИЛ-130 и модифика-
циите им.
Структурно реле-регулаторът РР-350 е построен в съответ-
ствие с функционалната схема на авгоматичния регулатор (фиг, 79).
Измерителният елемент (фиг. 95) е изграден със силициев стаби-
литрон ДсТ и последозателно евързан транзистор 7\. Напрежени-
Фиг. 95. Електрическа схема на безконтактния реле-регулатор РР-350
Д — силициев стабилитрон, Д8О8; Д8 — силициеви диоди КД2О2Г; Дг — сили-
ст
гиев диод КД202В; Г, — силициев транзистор, П302; Т9 — германиев транзистор, П214В;
Г8 — германиев транзистор, П217; П.р — дросел (2500 нав., 0,21 mm, 43Г2Д R — тер-
мистор 1 к/2; — резистор, избирая при настройката; ВН — възбудителна намотка:
КК — контактен ключ; АВ — акумулаторна батерия
ето на генератора се подава към измерителния елемент посредством
делителя на напрежение /?ъ /?3, /?2, и Rn . В този делител
е включен и терморезисторът /?тк, чрез който се осъществява
133
темпеэатурната стабилизация на измерителния елемент, а следо-
ватели© и на целия реле-регулатор.
Усилвателят е едностъпален и е изпълнен с транзистора Г2
по схема с общ колектор.
Като управляващ елемент се използува транзисторът Г3, в ко-
лектора на който е включена възбудителната намотка на генера-
тора. Паралелно на транзистора Г3 е свързан допълнителният ре-
зистор /?9. Посредством диода Д2 се осъществява активното за-
пушване на транзистора, а чрез шунтиращия диод Д3 защита от
пренапреженията на самоиндукция, възникващи във възбудител-
ната намотка.
Реле-регулаторът работи по следння начин (фиг. 95). При включ-
ване на контактния ключ КК към реле-регулатора се подава нап-
режение от акумулаторната батерия. В този случай стабилитро-
нът Ат е запушен. Запушен е също и транзисторът Г3, тъй ка-
то емитерът и базата му имат практически равни потенциали.
Транзисторът Г2 е отпущен, понеже на неговата база през ре-
зистора /?5 се подава отрицателен потенциал. През него протича
ток /т., който създава върху резистора пад на напрежение.
Този пад се прилага към емитера и базата на транзистора Т3
съответно с положителна и отрицателна полярност, като по този
начин последният е отпущен и се намира в режим на насищане.
В този случай през възбудителната верига: клема ВЗ, дио-
да Д2, емитер — колектор на транзистора Г3, клема Ш, възбудител-
ната намотка на генератора ВН, маса протича максималният
възбудителен ток /втах. Това се запазва, докато напрежението
на генератора е по-ниско от зададената стойност.
Когато напрежението на генератора се повиши над зададената
стойност (13,2 до 14,5 V), напрежението, приложено в обратна
посока, на стабилитрона ДСт достига 7—8 V и той се отпушва.
Протичащият през него ток /ст създава върху резистора /?4 пад
на напрежение, който се прилага към емитера и базата на тран-
зистора 7\ съответно с положителна и отрицателна полярност.
Той се отпушва и от протичащия през него ток се увеличава
падът на напрежение върху резистора /?б. В резултат се намаля-
ва разликата в потенциалите на базата и емитера на транзистора
Г2 и той се запушва. Това от своя страна води до запушване и
на транзистора Г3, тъй като на базата му през резистора /?Г) сега
се подава положителен потенциал. Неговото съпротивление еми-
тер—колектор, евързано последователно с възбудителната намотка
ВИ, става много голямо и възбудителният ток протича през па-
ралелно свързания резистор /?9, като в случая има минимална
стойност /в min. Този ток създава върху диода Д2 пад на напре-
134
жение, който независимо от малката си стойност служи за ак-
тивно запушване на транзистора Г3. Описаният процес се повта-
ря периодично и по такъв, начин се поддържа зададената стой-
ност на изправеното напрежение на генератора.
Фиг. 96. Безконтакген реле-регулатор ED28V3 на фирмата ,Бош“
а — външен вид, б — печатна платка на реле-регулатора, а — принципна електриче-
ска схема
J — генератор, 2 — акумулаторна батерия, 3 — контактен ключ, 4 — контролна лампа
Паралелно свързаните резистор /?8 и кондензатор С съвместно
с дросела Др служат като филтър за намаляване на пулсациите
на напрежението на генератора, които при средни обороти и но-
минално натоварване могат да достигнат значителна стойност.
Безконтактният реле-регулатор, тип ED28V3 („Бош,*) е
предназначен за работа с генератори за променлив ток с разче-
тено напрежение 28 V и възбуждане чрез допълнителен токоиз-
правител. Осигурява максимален възбудителен ток до 3 А. Той се
състои (фиг. 96) от измерителен елемент, стабилитрона Дст и тран-
зистора 7\ и управляващ елемент — транзистора Г2. Напрежение-
то на генератора се подава към измерителния елемент чрез дели-
теля на напрежение, съставен от резисторите и /?2.
Диодът Д защитява управляващия елемент от е. д. н. на са-
моиндукция във възбудителната намотка.
Клемите на реле-регулатора са оформени като плоски пластини
с размер 6,3x0,8 mm и свързването с генератора се осъществя-
ва посредством специално оформено щепселно съединение, което
не позволява погрешно свързване.
Стойността на поддържаното от реле-регулатора напреже-
135
ние се задава при производството му и през време на експлоа-
тацията не може да се измени.
Максимално допустимата работна температура на реле-регула-
тора ED28V3 е +70°С.
Фиг. 97. Електрическа схема на безконтактен реле-регулатор за генератор
за променлив ток
АБ — акумулаторна батерия, ВН — възбудителна намотка, КК — контактен ключ
Безконтактният реле-регулшпор за генератори за промен-
лив ток [10] е предназначен за работа с генератори за про-
менлив ток с номинално напрежение 12 V.
Измерителният елемент (фиг. 97) е изграден от стабилитрона
Дет и транзистора 1\. Напрежението на генератора се подава на
входа на измерителния елемент през делителя на напрежение,
съставен от резистора /?] и потенциометъра /7Р Чрез потенцио-
метъра Пх напрежението, поддържано от реле-регулатора, може
да се измени плавно от 12 до 15 V. Транзисторът Г2 е усилва-
тел, а транзисторът 7\ изпълнява ролята на управляващ еле-
мент.
Защитата на реле-регулатора (по-точно на транзистора Г,) от
претоварвания и къси съединения се осъществява чрез резистора
/?б, през който преминава целия възбудителен ток. Ако този ток
превиши 3 А, падът на напрежение върху резистора достига 0,5 V
и се прилага към емитера и базата на транзистора 7\ с показа-
ната на фиг. 97 полярност. Транзисторът се отпушва, в резултат
на коего се запушват транзисторите Т2 и Т3 и токът през реле-
регулатора се прекъсва.
136
Този реле-регулатор има и ограничится на тока, изпълнен на
транзистора 7^. Целият ток, отдавай от генератора, протича към
акумулаторната батерия и консуматорите през клема Г, резисто-
ра и клема Б. Ако по някаква причина този ток превиши
Фиг. 98. Електрическа схема на безконтактен
реле-регулатор за генератор за постоянен ток
25 А, падът на напрежение върху резистора /?7 достига стойност,
достатъчна за отпушване на транзистора 7\, който от своя стра-
на запушва транзисторите Т2 и Т{. Диодът Дг защитява управ-
ляващия елемент (транзистора от е. д. н. на самоиндукция
във възбудителната намотка.
Безконтактен реле-регулатор за генератор за постоянен
ток [15]. На фиг. 98 е показана схемата на безконтактен реле-ре-
гулатор, предназначен да работи съвместно с генератори за по-
стоянен ток с номинално напрежение 12 V. Той се състои от
регулятор на напрежение PH, реле за обратен ток РОТ и огра-
ничится на тока ОТ,
Регулаторът на напрежение е изграден в съответствие с функ-
ционалната схема на безконтактния регулатор. Измерителният
елемент е изпълнен на стабилитрона Дет и транзистора ТПо-
следователно на стабилитрона е свързан делителят на напрежение,
съставен от резисторите /?2 и потенциометъра /7Р Посред-
ством последняя поддържаното от реле-регулатора напрежение
137
може да се измени плавно от 13 до 16 V. Функциите на усил-
вателя и управляващия елемент са обединени и се изпълняват
от съставния транзистор Г2, Г3. За защита от е. д. н. на само-
индукция във възбудителната намотка е предназначен диодът Д3.
Регулаторът на напрежение позволява при напрежение 14 V и
възбудителна намотка със съпротивление 3,5 Q токът през нея да
се измени от 0,005 до 3,3 А. Честотата на пулсациите на регу-
лираното напрежение е от 50 до 2000 Hz.
Резисторът /?б, свързан последователно с емитера на транзисто-
ра Г3, повишава температурната стабилност на регулатора на
напрежение, като едновременно с това компенсира изменението
на регулираното напрежение при увеличаване на тока на генера-
тора. При увеличаване на този ток от 5 до 20 А падът на на-
прежение върху диодите Дв и достига до 0,4—0,5 V и за да
се запази постоянно напрежението на генератора, е необходимо
то да се повиши със същата стойност. Това се постига,. като
падът на напрежение върху резистора /?5 се подава към емитера
на транзистора 7\.
В качеството на реле за обратен ток в тази схема са използу-
вани два паралелно евързани мощни силициеви диоди Д$ и Дъ
включени с анодите си към изходната клема на генератора.
Ограничителят на ток е изпълнен на транзистора Г4 и реагира
на стойността на пада на напрежение върху диодите Д6 и Д1.
Чрез диода този пад се подава на делителя на напрежение
7?6, /?7 и от него през диода Д4 на базата на транзистора Т4.
При ток 18—20 А падът на напрежение достига 1,2—1,5 V и
транзисторът се отпушва. Тъй като неговият колектор е свър-
зан с базата на транзистора Т2, това води до запушване на съ-
ставния транзистор и съответно до прекъеване на възбудителния
ток. Напрежението, а съответно и отдавания от генератора ток
намаляват, намалява и падът на напрежение върху диодите Д6,
Дч и транзисторът 7\ се запушва отново. По такъв начин се
поддържа постоянна стойност на отдавания от генератора ток,
като в зависимост от параметрите на резисторите /?в, /?7 тя мо-
же да бъде от 5 до 25 А.
В тази схема е предвидена и защита на транзистора Г3 от къ-
со съединение във възбудителната намотка или проводника меж-
ду нея и реле-регулатора. За целта напрежението от резистора
7?б се подава чрез диода Д2 на базата на транзистора 7\. При
късо съединение токът през резистора /?5 се увеличава, което
увеличава и падът на напрежение втрху него. Щом той достигне
0,8 V, транзисторът Г4 се отпушва, като същевременно с това
се запушва транзисторът Т3. Токът през него се прекъева, па-
138
дът на напрежение върху резистора /?5 се намалява и транзисто-
рът Тъ се запушва отново. Процесът се повтаря, като токът през
транзистора Т3 се запазва под максимално допустимата му стой-
ност (7,5 А).
Фиг. 99. Електрическа схема на безконтактен
реле-регулатор за променлив ток с номинално
напрежение 12 V
Описаната схема със съответна замяна на някои от елементите
може да се използува и като регулатор на напрежение за гене-
ратор за променлив ток (фиг. 99) [15]. От нея са отпаднали ре-
лето за обратен ток и ограничителя на тока. Този регулатор при
напрежение 14 V и съпротивление на възбудителната намотка
3,5 Q позволява токът през нея да се изменя от 0,005 до 3,1 Л.
Безконтактният реле-регулатор за автомобили. ВАЗ [20]
е предназначен да регулира напрежението на генераторите Г221
в границите 13,9—14,7 V, като заменя вибрационния реле-регу-
латор РР-380. Реле-регулаторът работи нсру.ално при темпера-
тура от —30 до +50°С.
Схемата на реле-регулатора (фиг. 100) е проста и може да се
изработи с достъпни материали. Тя съдържа измерителен еле-
мент— стабилитрона Дет, усилвател — транзистор 7\ и управляващ
елемент — транзистора Т2. Напрежението на генератора се пода-
ва към стабилитрона чрез делител на напрежение (7?ь 77j), като
посредством потенциометъра Г/г може да се изменя стойността
на поддържаното напрежение.
Когато напрежението на генератора е по-нпско от зададената
стойност, стабилитронът Дст и транзисторът 7\ са запушени. Тран-
зисторът Т2 е отпушен, тъй като на емитера му има положи-
телен потенциал от клема 75, а базата и колекторът му са свър-
зани към маса съответно през резистора и възбудителната
139
намотка* на генератора. През възбудителната намотка протича
максималният възбудителен ток. Когато напрежението на генера-
тора превиши зададената стойност, стабилитронът Дст се отпуш-
ва и върху резистора /?2 се създава пад на напрежение, който
отпушва транзистора Т}. Протичащият през него ток създава върху
Фиг. 1С0. Електрическа схема на сезконтактен реле-
ре1улатор за автомобили ВАЗ
/?3 пад на напрежение, който запушва транзистора Т2 и с това
прзкъсва тока през възбудителната намотка. Напрежението на
генератора се намалява, след което описаният процес се повтаря с
честота, определяна от натоварването и честотата на въртене на
генератора.
Диодът Дг е предназначен за защита на транзистора Т2 от
е. д. н. на самоиндукция във възбудителната намотка. Тъй като
транзисторът Т2 комутира значителен ток, е необходимо да бъде
снабден с охладител с обща площ 70 ст3.
Всички елементи могат да се монтират върху печатна платка,,
която да се постави в корпус от реле-регулатор РР-380. По та-
къв начин ще се използуват същите места за закрепване на ав-
томобила и свързване към генератора.
Вместо транзистора П214 (7\) може да се използува П213, а
вместо П217 (Г2) — П216. Стабилитронът Д814В може да се за-
мени с Д814Б, Д809 или Д810, а диодът Д237Б (4J — с Д226.
Безконпгактнияпг реле-регулатор за авто мобил „Запоро-
жец" — 3A3965A [19], е предназначен да регулира напрежението на
генераторите за променлив ток Г501, работещи съвместно със
селенов токоизправител, в границите 13,8 до 14,4 V, като замени
вибрационния реле-регулатор РР-310. По тази причина, за да се
облекчи поставянето му на автомобила, неговите клеми са раз-
положени и означени по същия начин, както на реле-регулатора:
РР-310.
140
Схемата на реле-регул атора (фиг. 101) включва измерителен
•елемент — стабилитрона Дст и транзистора Тъ усилвател — тран-
зистора Т2 и управляващ елемент — транзистора Г3.
Когато напрежението на генератора е по-ниско от зададената
стойност, стабилитронът Дст и транзисторът 7\ са запушеги.
Стойността на резистора /?5 са подбира. Ориентировъчна сройносг 1 к<2
Транзисторът Т2 е отпушен, тъй като емитерът му е свързан
към маса, а към^колектора и базата му се подава положителен
потенциал от клема ВЗ. Протичащият през него ток създава вър-
ху резистора пад на напрежение, който поддържа транзисто-
ра Т4 в отпущено състояние. Възбудителната намотка се оказва
свързана към акумулаторната батерия и изходната клема плюс
на токоизправителя, поради което през нея преминава максимал-
ният възбудителен ток.
141
При достигане на изходното напрежение на генератора до за-
дадената стойност стабилитронът Дст се отпушва, като същевре-
менно с него се отпушва и транзисторът 7\. Върху резистора
възниква пад на напрежение, който запушва транзистора Г2, а в
Фиг. 102 а. Външен вид
резултат на това се запушва и транзисторът Г3. Токът през въз-
будителната намотка на генератора се прекъсва и неговото нап-
режение се понижава. По-нататък процесът се повтаря с опреде-
лена честота.
Стойността на поддържаното от реле-регулатора напрежение
се изменя плавно чрез потенциометъра П. За разлика от досега
разгледаните схеми тук делителят на напрежение, в който е
включен потенциометърът /7, е свързан към входа на транзистора
от измерителния елемент 7\.
За защита на схемата от е. д. н. на самоиндукция във възбу-
дителната намотка паралелно на последната е свързан диодътД,.
Вграденият безконтактен реле-регулатор, тип EE14V3
(„Бош") (фиг. 102) е предназначен за генераторите за променлив ток,
тип G1 и К1 с разчетно напрежение 14 V и осигурява максимален
възбудителен ток до 3 А.
Състои се от измерителен елемент — стабилитрона Дсг, тран-
зисторът 73 и съставния транзистор Т2—Т19 изпълняващ функции-
те на усилвател и управляващ елемент.
Реле-регулаторът работи по следния начин. Когато напрежение-
то на генератора е по-ниско от зададената стойност, стабилитро-
142
нът Дет и съответно транзисторът Т3 са запушени. Съставният
транзистор Г2—7\ е отпушен, тъй като емитерът му е свързан
към маса, а към базата и колектора му се подава положителен
потенциал през резистора /?2 и съответно резисторите /?3, /?б и
Фиг. 102 б. Принципна електричес.ча схема на вграден безконтактен-реле
регулатор тип EE14V3 на фирмата ,Боша
/ — генератор, 2 — вграден реле-регулатор, 3 — акуму таторка батерия, 4 — контактен
ключ, 5 — контролна лампа. Клемите на реле-регулатора отгоре надолу; DFt D
Rq. В този случай през възбудителната намотка протича макси-
малният ток: клема D+ на генератора, възбудителната намотка,
клема DF на генератора, клема DF на реле-регулатора, отпуще-
ния транзистор Г,, клема D~ на реле-регулатора, маса. Когато
напрежението на генератора превиши зададената стойност, стаби-
литронът Дет се отпушва и върху резистора /?4 се създава пад
на напрежение, който отпушва транзистора Г3. Това води до 'за-
пушване на съставния транзистор Т2 — 7\ и съответно до пре-
къеване на тока във възбудителната намотка.
За защита на транзисторите 7\ и Т2 от е. д. н. на самоиндук-
143
ц<я е предназначен диодът Д. Кондензаторът Сг изглажда пул-
сациите на изправеното напрежение.
Конструктивно реле-регулаторът е оформен заедио с четкодър-
жателя и четките, като те са клемше D+ и DF на реле-регула-
тора. Клемата D—представлява мстална пластинка, която при
монтиране на реле-регулатора контактува с корпуса на генератора.
Глава IV
ЕЛЕКТРОННИ ЗАПАЛИТЕЛНИ УРЕДБИ
4.1. Общи сведения
Още при пъргиге двигатели с вътрешно горене запалването на
горивната смес е било реализирапо чрез електрическа енергия
Използуването за тази цел на високоволтова електрическа искра
осигурява сигу}ноет на запалването, точност и лесно регулиране
на момента на запалване, постоянна готовност за работа, а също
и редица други пенни качества.
Понастоящем основпият тип запалителна уредба, използувана
на автомобилите с бензинови двигатели, е акумулаторната елек-
тромехагична уредба. Тя се състои от следните елементи (фиг. 103):
акумулаторна батерия АБ като източник на енергия;
индукционна бобина ИБ, която преобразува импулсите ниско
напрежение в импулси високо напрежение;
прекъевач Пр, прекъеващ синхронно с оборотите на двигате-
ля тока през първичната намотка на индукционната бобина;
искрогасителей кондензаюр С/,
разпределител Р, разпределящ импулсите високо напрежение
към отделяйте цилиндри в съочветствие с реда на палене;
искрови свещи ИС, монтирани в цилиндрите, между електро-
дите на който възниква електрическа искра;
допълнителен резистор /?д , ограпичаващ тока през първичната
намотка на индукционната бобина;
контактен ключ КК, посредством който системата се включва
и изключва.
Независимо че не съществуват като отделяй елементи, в схе-
ма! а на електромеханичната запалителна уредба трябва да бъдат
включени още капацитетът на вторичната верига С2 и шунтира-
щите съпротивления на свещите /?ш, тъй като те оказват съще-
ствено влияние върху нейната работа.
144
Капацитетът на вторичната верига С2 представлява сума от
капацитетите на отделните й елементи (разпределител, вторична
намотка, проводниците за високо напрежение, свещите) и на
практика има стойност от порядъка 40 до 75 pF. В запалителни-
Фиг. 103. Принципна схема на електромеханична запалителна уредба
АБ — г кумулаторна батерия, ЛУГ— контактен ключ, R —- допълнителен ре«
Д
зистор, ИБ — индукционна бобина, Wi — първична намотка, — вторична
намотка, С\ — искрогасящ кондезатор, Пр —прекъсвач, Р — разпределител
на високо напрежение, ИС — искрови свещи, С* — кяпацитет на вторична-
та верига, 7? — шунтиращо съпротивление
те уредби, които са екранирани с цел намаляване на радиосму-
щенията, капацитетът на вторичната верига е още по-голям и
може да достигне до 150 pF.
При работа на двигателя върху искровите свещи се натрупва
нагар и различии други отлагания, които образуват токопроводе-
щи мостове, шунтиращи искровата междина. През тях протича
ток на утечка, чиято стойност се определя чрез т. нар. шунти-
ращо съпротивление /?ш. Изправните и добре работещи свещи
имат шунтиращо съпротивление от порядъка 3 до 6 M.Q, докато
при силно замърсени свещи тази стойност може да спадне до
0,25—0,5 MQ.
Процесите, протичащи в електромеханичната запалителна уред-
ба при нейната работа, могат да бъдат разделени на три етапа.
При първия етап контактният ключ е включен и контактите
на прекъсвача са затворени. През първичната намотка на бо-
бината протича ток който поради голямата й индуктивност се
увеличава плавно по експоненциален закон, като се стреми към
10 Електроника в автомобила
145
една установена стойност, определена от напрежението на аку*
мулаторната батерия t/AB и сумарното съпротивление на веригата.
(4.1) — /уст yl е Tl у»
където
/уст = ~^- е установената стойност на тока врез първич-
ната верига;
t/дБ — напрежението на акумулаторната батерия;
/?! — съпротивлението на първичната верига, рав-
но на сумата на съпротивлението на допълни-
телния резистор /?д и активного съпротив-
ление на първичната намотка на индукцион-
ната бобина /?W1;
L,
------времеконстантата на първичната вериг?,
А]
L± — индуктивността на първичната вери1 а.
Този ток създава около първичната намотка на индукционната
бобина силно магнитно поле, в което се натрупва енергия със
стойност, определена от зависимостта
(4.2) WL = -^1 •
Вторият етап от работата на електромеханичната заиалителна
уредба започва от момента, в който се отварят контактите на
прекъсвача. В този момент се прекъсва токът нрез първичната
намотка която остава последователно свързана с конденза-
тора СР Образува се трептящ кръг (Ап Ск и Rk през маса), в
който възникват затихващи електрически трептения, амплитудата
и продължителността на които се определят от натрупаната в
индукционната бобина енергия (4.2) и параметрите на веригата.
Ако разстоянието между електродите на свещите е толкова го-
лямо, че между тях не възниква искра, то във вторичната вери-
га на системата също ще възникнат затихващи електрически ко-
лебания, максималната стойност на които (амплитудата на първото
от тях) се определи от зависимостта
(4.3)
146
С коефициента г; се отчитат загубите на енергия в системата,
като неговата стойност е толкова по-малка, колкото по-малко е
шунтиращото съпротивление /?ш при други равни условия.
В зависимостта (4.3) участвува и токът през първичната вери-
га Както вече беше отбелязано, той се увеличава по ексвонен-
циален закон и практически достига най-голямата си стойност
(установената) след време / - (Зн-4) За класическата електро-
механична запалителна система това време е от порядъка ыа
0,002 s. При работа на двигателя времето между две следващи
искри се определи от неговата честота на въртене и броят нъ
цилиндрите му. В мюг® случаи то е по-малко от времето, за
което токът през първичната верига достига установената си<
стойност, т. е. в момента на разтваряне на контактите този ток
ще има някаква по-малка стойност, която се определя от зави-
симостта
(Я, 120 \
--------у— тг» I
1-е 11 "д-J,
къдет©
z0T е токът през първичната верига в момента на отва-
ряне на контактите на прекъсвача;
т3 — относителното време на затваряне на контактите
на прекъсвача, определяно от профила ыа гър-
бицата;
лд — честотата на въртене на двигателя, об/min;
z — броят на цилиндрите на двигателя.
Тогава зависимостта за определяне на максималната стойност
на вторичното напрежение добива окончателния вид
(4.5)
/ 120
т г ________ U I 1 Zi Т3 п . z
С/2 max —С Д
Ч-
Третият етап от работата на електромеханичната запалителна
уредба се характеризира с възникването на високоволтова елек-
трическа искра между електродите на свещите. Това в същност
е крайният резултат от работата на системата, поради което тази
искра трябва да осигурява надежд но запал ване на горивната смес
в цилиндрите при всички работни режими на двигателя.
За да изпълни предназначението си, електрическата искра тряб-
ва да притежава определена енергия, която да отдаде на горив-
ната смес. Естествено, колкото тази енергия е по-голяма, толкова
по-добре ще се реализира възпламеняването и изгарянето на го-
147
ривната смес. Установено е, че увеличаването на енергията на
искрата над определена стойност не оказва съществено влияние.
Значително по-силно върху запалигелните процеси влияят някои
други фактори например максималната стойност на полученото
първичната верига в зависимост от честотата на въртене
на двигателя
--------за четирици!.! Ыров двигател, —.
двигател
— за шее гцилиндров
високо напряжение; скоростта, с кояго се повишава това напре-
жение; дължината и продължителността на искрэвия разряд.
Искрэзияг разряд в електромеханичната запалителна уредба
протича в два етапа — с капацитивен и индуктивен характер.
Електрическата искра с капацитивен характер се поддържа от
енергията, запасена в капацитегите на първичната и вторичната
верига и се характеризира с малка прэдължителноет (около 1 ps)
и голям тэк (до 300 А). Останалата част от енергията, натрупана
в сисгемата, се освобождав^ през вгория етап, който е със зна-
чително по-голяма продължителност (до няколко ив), сравни гелно
ниско напрежение и ток от порядъка на десетки милиампери.
В изправния и достигнал топлинния си режим двигател горив-
ната смес се запалва от капацитивната съставка на искрата. Все
пак при пързоначалното пускане на студен дви ател и в режи-
мите, при които смесообразуваяето не е достатъчно добро, ин^-
дуктивиата съставка поради силното си термично въздейзтвие
има сыцесгвено значение за з^палването на горивната смес.
Прието е като рабогна характеристика на запалителните уред-
148
би да се използува зависимостта между вторичисто напрежение
на уредбата и честотата на въртене на двигателя (С/2тах-/(^)).
Примерният вид на тазп уарактеристика за електромехаьичната
запалителна уредба е поьазан на фиг. 10-!. На същата фигура е
показан и характерът на изменение на тока през първичната ве-
рига в зависимост от честотата на ьъртене на двигателя
При анализа на посочените зависимости и характеристп. и мс-
гат да се направят няколко по-важни заключения.
От зависимостите (4.3) и 4.5) се вижда, че стойността i а вю-
ричното напрежение б/2пъх записи от стойността на я pin tj я
ток в момента на разтваряне на контактите. Както обаче г.сказ-
ват (4.1) и (4.4), тази стойност намалява с увеличаване на често-
тата на въртене на двигателя и броя на цилиндрите му. Следс-
вателно и максималиото* вторично напрежение, отдсвано от елек-
тромеханичната запалителна уредба, ще н; малява с увеличаване
честотата на втртене на двигателя и броя на негсвиге пилиндри
z, което е първият принципен недостатък на тази система.
Логично се поставя ьъпросът за повишаване на вторичното
напрежение на системата чрез увеличаване установената стсйно<т
на тока през първичната верига. Такова решение обаче на прак-
тика се ограничава от устойчивостта на разрушаване на контак-
тите на прекъсвача. Максимално допустимият ток през контактк-
те е около 4 до 5 А. При по-голям ток прекъгвачът се претовар-
ва, което намалява значително негсвия срок на експлоатация и
налага често почистване и ре!улиране на контактите му.
Съгласно (4.1) и (4.4) при малка честота на въртене на дви-
гателя токът през първичната верига ще е достигнал установе-
ната си стойност в момента на отваряне на контактите, от което
следва, че вторичното напрежение на уредбата трябва да бъде
постоянно и с голяма стойност. В действителност обаче поради
малката скорост на отваряне на контактите между тяк възниква
електрическа дъга, която забавя прекъеването на тока и увели-
чава загубите в уредбата. В резултат на това значително се на-
малява вторичното напрежение, което е вторият принципен недо-
статък на електромеханичната запалителна уредба.
Под действие на повишаващото се вторично напрежение, преди
да възникне електрическата искра, през шунтиращото съпротив-
ление на искровите свещи /?ш протича ток на утечка, който съз-
дава пад на напрежение във вторичната намотка на индукцион-
ната бобина. Това води до намаляване на създаваното вторично
напрежение поради увеличаване на загубите в системата. Тези
загуби са толкова по големи (при постоянна стойност на шунти-
ращото съпротивление), колкото е по-малка скоростта, с която се
149
повишава вторичното напрежение. При електромеханичната запс-
лителна уредба скоростта, с която се повишава вторичното на-
прежение, не е висока, поради което тя е чувствителна към на-
маляване на съпротивлението /?ш,т. е. към замърсяването на
искровите свещи.
От друга страна, автомобилните двигатели се конструират по-
високооборотни, с по-голям брой цилиндри. Така например на
товарните автомобили масово вече се поставят осемцилиндрови
бензинови двигатели с максимална честота на въртене 4000 до
5000 об/min. Увеличава се степента на компресия, което изисква
жс-високо вторично напрежение от запалителната уредба. Увели-
чената стелен на компресия налага употребата на бензини с по-
високи антидетонационни свойства. Това се постига чрез употре-
бата на различии добавки в бензините, конто в повечето случаи
образуват нагар и други отлагания върху искровите свещи, с
което намаляват стойността на шунтиращото съпротивление.
Става ясно, че тенденциите в развитието на съвременните дви-
гатели са противоположни на възможностите на електромеханич-
ната запалителна уредба. Дери в известен смисъл може да се
каже, че тази уредба е достигнала предела в своето развитие.
Това наложи създаването на нови запалителни уредби, парамет-
рите и характеристиките на конто да отговарят на поставените
по-високи изисквания. Така се стигна до появата на електронните
запалителни уредби.
В зависимост от това, как се натрупва първичната енергия на
запалването, запалителните уредби, в това число и електронните,
се разделят на две групи. При първата трупа енергията се аку-
мулира в магнитното поле на бобина, както това е при електро-
меха шчната запалителна уредба. При втората груга енергията се
натрупва в електрическото поле на кондензатор, а индукционната
бобина представлява само един трансформатор.
Освен по този най-съществен признак електронните запалителни
уредби се разделят и по начина на управление, т. е. по начина
на синхронизиране с двигателя. По този признак те се разделят
също на две групи, каю при тези от първата трупа се използува
контактен прекъевач, както при електромеханичната уредба, по-
ради което те се наричат контактни или с контактно управление.
При втората трупа синхронизацията се осъществяга посредством
различии безконтактни датчици, поради което тези уредби се на-
ричат безконтактни или с безконтактно управление. По принцип
тези два начина на управление могат да се използуват както
при уредби с натрупване на енергията в бобина, така и гри
уредби с натрупване на енергията в кондензатор.
150
Тази класификация на електронните запалителни уредби не
сбхваща всички известии видове, но е достатъчно точна от
гледна точка на практически използуваните понастоящем такива
уредби.
Тук първо ще бъдат разгледани електронни запалителни уред-
би с контактно управление, тъй като те са с по-просто устрой-
ство, а освен това съществува и известна аналогия с електроме-
ханичната запалителна уредба. Схемите и устройствата за без-
контакно управление ще бъдат разгледани отделно.
4.2. Транзистор! и запали;е1ни уредби
Транзисторни е прието да се наричат електронните запалител-
ни уредби, при които енергията, необходима за създаване на
високо напрежение, се натрупва в бобина, като токът в първич-
ната верига се комутира от транзистор. Това не съвсем точно
наименование на тези системи ще бъде използувано и тук, тъй
като е популярно.
Фиг. 105 Принципна електрическа схема на транзисторна
запалителна уредба с контактно управление
Пр — прекъовач, Т — транзистор, ПБ — индукционна бобина,
— първична намотка, w> — вторична намотка, R —допътнителен
д
резистор, КК — контактен ключ, АБ — акумулаторна батерия, Р —
разнределител на високо наярежение, ПС — искрови свещи, —
е зистор към емитер — база
Принципната електрическа схема на транзисторна запалителна
уредба с контактно управление е показана на фиг. 105. Тя се
различава от електромеханичната само по това, че между пре-
151
късвача и първичната намотка на индукционната бобина е поста-
вен транзистор и по липсата на искрогасителния кондензатор.
Транзисторът работи в режим на превключване и изпълнява
ролята на импулсен усилвател, управляван от прекъсвача. По то-
зи начин се разтоварват контактите на прекъсвача, комутиращи в
случая само малкия базов ток на транзистора, което е основното
в принципа на действие на транзисторните запалителни уредби,
В работата на транзисторната запалителна уредба, както при
електромеханичната, се наблюдават три етана.
При включване на контактния ключ К К (фиг. 105) към уред-
бата се подава напрежение от акумулаторната батерия АБ. Ко-
гато контактите на прекъсвача Пр са отворени, транзисторът Т
е запушен, тъй като емитерът и базата му имат приблизително
равни положителни потенциали. При затваряне на контактите на
базата на транзистора се подава отрицателен потенциал (маса) и
той се отпушва. През него и съответно през първичната намотка
на индукционната бобина протича ток. Поради индуктивността
на намотката този ток се увеличава по експоненциален закон,
като се стреми към установената си стойност, определяна от на-
прежението на акумулаторната батерия и сумарното съпротивле-
ние на първичната верига. В този случай е необходимо да се
вземе пред вид и падът на напрежение върху оглушения тран-
зистор, който ще бъде най-малък, когато транзисторът се намира
в режим на насищане. Условието за това е
1—а 1С
(4.6) ,
където
1в е базовият ток;
ic — колекторният ток;
а и р са коефициентите на усилване по ток съответно за
схема с обща база и за схема с общ емитер.
Тогава увеличаването на първичния ток ще се описва от зави-
симостта
(4.7) /.<+)
Г II I _*!. _120
АБ ^CEsat I « Ц тз п . z
----Ъ------V~e
където UcEsat е падът на напрежение върху отпущения тран-
зистор.
Токът през контактите на прекъсвача аналитично се определи
като разлика между първичния ток и колекторния ток на тран-
зистора 1с (фиг. 107)
152
(4.8) 'n₽-h tc Rh+Kbe ’
1+ rs + RBe)
където rs e съпротивлението на транзистора в състояние на
насищане.
Обикнов^но стойността на този ток не превишава 10—15°/о
от стойността на тока през първичната верига, поради което
почти липсва искрене и износване на контактите.
След определен период от време контактите на прекъсв^ча се
отварят, което води до запушване на транзистора Т. Токъх през
него се прекъсва и във вторичната намотка ъ?2 на индукционната
бобина се формира импулс с високо напрежение. Характерът на
протичащите при това пронеси се определи от характерпстиките
и свойствата на транзистора, който се оказва свързан последова-
телно на първичната намотка на бобината. Поради сравнител-
но високата индуктивност на тази намотка в нея възниква е. д. н.
на самоиндукция, което възпрепятствува мигнозеното прекъсване
на тока през транзистора, т. е. на първичния ток /р Като се имат
пред вид параметрите на транзистора и на останалата част от
схемата, законът, по който намалява този ток, с известно прибли-
жение се приема за линеен
(4.9) Z1(_) = /0Т(1--Ц,
където
/от е токът през транзистора в момента на отваряне на
контактите на прекъсвача;
/н — времето, за което токът намалява до нула.
Максималната стойност на индуктирания във вторичната намот-
ка импулс високо напрежение се определи от зависимостта
/ t \ / Т
(4.10) t72max = /OT^l--gj ' g-
където
е индуктивността на първичната намотка;
С2 — капацитетът на вторичната верига;
t0 — времето, за ксето се прекратява токът във верига-
та емитер — колектор на транзистора (зависещо от
параметрите на първичната и вторичната вериги);
г; — коефициентът, отчитащ загубите в системата.
153
При прекъсване на тока през първичната намотка в нея въз-
никва е. д. н. на самоиндукция. Това е. д. н. за индукционните
бобини, използувани в електромеханичната запалителна уредба,
достига стойкости от порядъка на 200—400 V. Съществуващите
-Фиг 106. Включваяз на стаби итрон за защита на транзистора от пренапре-
женията впървичната намотка
41 — паралелно на прехода емитер—колекгор, б — паралелно на първичната ипиотка на ин-
дукциэнната бобина
понастоящем мощни транзисторы обаче не могат да издържат
какова високо обратно напрежение на прехода си емитер — колектор.
Ето защо в транзисторните запалителни уредби се използуват
пндукционни бобини с по-малка индуктивност на първичната на-
тмотка А|-Здо 4 mH (при Ц = 1 до 8 mH за електромеханична-
та уредба). При транзисторните уредби токът през първичната
верига е по-голям (7 до 11 А). В резултат коефициентът на транс-
формация на тези индукционни бобини достига до 300—500
(при 150 за електромеханичната уредба), което води до известно
повишаване на вторичното напрежение на уредбата. Независимо
от това в транзисторните запалителни уредби се нредвиждат и
допълнителни мерки за защита на транзистора от пренапреже-
нието на самоиндукция. Най-често за тази цел се използуват
полупроводникови стабилитрони. На фиг. 106 са показаны два от
начините за свързване на стабилитрона като защитен елемент на
транзистора. В първия случай (фиг. 106 а) стабилитронът е свър-
зан паралелно на прехода емитер — колектор на транзистора, като
иеговият избор се определи от условыето
(4.1 1) £Лт<£Л?£7?тах
154
където UcER^a* е допустимого обратно напрежение на преходи
емитер— колектор на транзистора.
При нормални условия на работа стабилитронът е запущен.
Когато ©баче е. д. н. от самоиндукция достигне 67ст, стабилитро-
нът се отпушва и протичащият през него ток ограничава напре-
жението на първичната намотка до стойност, по-малка от UcERm^.
Във втория случай (фиг. 105 0 стабилитронът е свързан пара-
лелно на първичната намотка на индукционната бобина, като по-
следователи© с него е свързан и оэикновен полупроводников
диод Д. Стабилитронът се избира така, че да бъде изпътнено
условието
(4.12) — Uae — Up,
където
Uab е напрежението на акумулаторната батзрн;
Uf — постоянного напрежение на диода в права посока.
При възникването на напрежение стабилитронът шунтира пър-
вичната намогка wlt като по този начин ограничава неговата
стойност. Диодът Д не позволява през стабилитрона Д^ да про-
тича ток, когато транзисторът Т е отпушен, тъй като тоза е
наруши работата на уредбата.
Надеждната работа на транзисторната запалителна уредба за-
виси в голяма степей от времето на превключване на транзистора
от състояние на отсечка в състояние на насищаче. Колкого това
време е по-малко, толкова пэ-високо е пэ.-ученото вторично на-
прежение и толкоза по-малко загуби се отделят в транзи тора.
Поради това в почти всички транзисторли запалителни уредби се
използува активно запушване на транзистор'*. Някои от гс-широко
прилаганите в практическите схеми начини за активно запушване
на транзистора са пэказани на фиг. 107.
Когато за тази цел се използува импулсен трансформатор
(фиг. 107 а), първичната му намотка се свързва го?ледователно с
базата на транзистора, а вторичната — паралелно на базата и еми-
тера му. Тогава при прекъеванэ на базовия ток, протичащ през
първичната намотка на импуленил трансформатор, във вто-
ричната се индуктира импулс, който се прилага към емитер-
ния р — я-преход на транзистора в обратна посока. Резисторът
определи амплитудата и продължителкостта на този импулс.
Подобно е и действието на схемата. в която е изнолзуван дро-
сел (фиг. 107 б). Когато контактите на прекъсвача са затворени,
през дросела протича ток. При отваргнето им този ток се пре-
къева и в дросела се индуктира е. д. н. на самоиндукция, което
155
се прилага на емитерния р—л-преход на транзистора в обратна
посока.
При третият начин (фиг. 107 в) за активкото запушване на тран-
зистора се използува нелинеен делител на напрежение, съставен
от диода Д и резистора Когато транзисторът е отпущен,
Фиг. 107. Никои начини за активно запуи ване на транзистора, пзползу-
вани в транзисторните запалителни уредби
< — импулсен трансформатор, 6 — е дрюсел, в — с кетинеен лелитед на напре/ "1ие
—транзистор, If Г — импулсен трансформатор, Др — дросел, Пр — прекьсвач —
полупроводников диод, Z?t, /?« — резистори
токът преминава и през диода Д, без да нарушава работата на
схемата. При запушване на транзистора токът през него се пре-
късва, но известна малка част преминава го веригата: диода Дг
резистора маса. Това създава пад на напрежение върху диода,
който през резистора /?2 се прилага към емитерния р—л-преход
в обратна посока. Тези начин независимо от някои свои положи-
телни страни е свързан с големи загуби в делителя на напре-
жение, поради което влошава к. п. д. на системата.
В разглежданата като пример транзисторна запалителна уредба
(фиг. 105) първичната намотка на индукционната бобина е
евързана с емитера на транзистора Т. Тя може да бъде евързана
и с колектора, без това да променя протичащите в уредбата
процеси. Все пак трябва да се отбележи, че първият начин на
свързване е по-икономичен, тъй като при него през първичната
намотка ще преминава целият ток на транзистора
1е =/в + ?с
и следователно натрупаната енергия ще бъде по-голяма. Освен
това при този начин транзисторът може да се евърже директно
с корпуса (маса), което подобрява охлаждането му.
155
При втория начин оэаче контактите на прекъсвача работят
при по-добри условия, тъй като при* тях е приложено само на-
прежеиието на акумулаторната батерия. докато в първия случай
към контактите се прилага и част от индуктираното в пързична-
та намотка на бобинатае. д. н. на самоиндукция.
а
<Риг. 108. Многотранзис горна запалителна уредба
а — с последователно свързани транзистори, 6 — със съставен транзистор
7\, Тг , . . . , Т — транзистори, Д, , . . . , Д — защити» диоди, Rnc R
п п MCi be 2
— резисторм, определяли работния режим hi трзнзисторите, /?_
Вс В, ’ ’
п
Я — ограничаващи резистор», Пр — прекъсвач, R — допълнителен резистор, ИБ —
Вп Д
индукционна бобина, КК — контактен ключ, АБ — акумулаторна батерия
157
По отношение на третия етап от работата на уредбата, а имен-
но искровия разряд в свещите, процесите в транзисторната заиа-
лителна система не се различават от процесите в електромеханич-
ната уредба. Трябва само да се отбележи, че при транзисторната
запалителна уредба продължителността и енергията на искрата
са по-големи, което се отразява благоприятно върху работата
на двигателя в някои гранични режими (първоначално пускане,
работа при непълни натоварвания и др.).
Освен с едим транзисторните запалителни уредби могат да
бъдат изпълнени и с повече транзистори. В този случай се из-
ползуват транзистори с по-ниско допустимо обратно напрежение,
които се свързват последователно (фиг. 108 а). Необходимо е
параметрите на транзисторите и на схемата да се изберат така,
щото напрежението да се разпределя по равно между транзисто-
рите, като за никой от тях да не превишава максимално допус-
тимата стойност. Тъй като базите на транзисторите са свързани
паралелно, то с увеличаване на техния брой се увеличава и токът
през контактите на прекъсвача. За ограничаване на този ток
последователно на базата на всеки транзистор след първия се
свързва резистор (/?е-в). Стойността на съпротивленията на тези
резистори се определя от условието отпушените транзистори да
работят в режи-м на насищане.
От друга страна, при този начин на свързване на транзисторите
колекторният ток на всеки следващ транзистор е по-голям от
тока в колекторните вериги с друг начин на свързване. Вслед-
ствие на това дори само при три транзистора последният от тях
се оказва силно претоварен по ток, което влошава работата на
уредбата.
Едно по-добро решение е използуването на съставен транзи-
стор (фиг. 108 б). В тази схема коефициентът на усилване по
ток на транзисторния усилвател е по-висок, което позволява да
се намали токът през контактите на прекъсвача или съответно
да се увеличи токът през първичната намотка на индукционната
бобина. При равни други у слови токът през контактите на пре-
късвача е
(4.13) 7пр= ₽1+₽1.1р1+₽2 ,
където 01 и 02 са коефициентите на усилване по ток на двата
транзистора, т. е. той е 1-|-р2+-^- по-малък от тока в еднотран-
зисторните уредби.
158
Породи сложната си конструкция, сравнително голяма консу-
мирана мощност и някои други причини многотранзисторните
запалителни уредби не са много разпространеии.
Най-добра представа за качествата на транзисторната запали-
телна уредба се получава от работната й характеристика, която
Фиг. 109. Работни характеристики на транзистор-
на запалителна уредба (/) и на електромеханична
запалителна уредба (2)
—— при — при M-Q
както при електромеханичната запалителна уредба, представлява
зависимостта между получаваното вторично напрежение и честота
на въртене на двигателя (fAmix =/(л))- На фиг. 109 са показани
примерни графики на работни характеристики на една транзистор-
на уредба, като за сравнение на същата фигура са дадени и гра-
фики на характеристиките на електромеханичната запалителна
уредба при еднакви условия. От сравнението им могат да се по-
сочат следните основни предимства и недостатъци на транзистор-
ните запалителни уредби:
1. При всички режими на работа на двигателя транзисторната
запалителна уредба осигурява средно 1,5 до 2,0 пъти по-висок о
вторично напрежение. Това се дължи основно на по-големия ток
през първичната намотка на индукционната бобина и по-голямата
скорост, с която той се прекъсва.
159
По-високото вторично напрежение позволява разстоянието меж-
ду електродите на искровите свещи да се увеличи на 1,0 до
1,2 mm, като по такъв начин се постига устойчива работа на
двигателя и при бедни смеси, т. е. позволява да се повиши него-
вата икономичност. Освен това по-голямото разстояние между
електродите не изисква често регулиране. Необходимо е да се
знае обаче, че увеличаването на разстоянието между електродите
повишава натоварването на електрическата изолацията на вторич-
ната верига.
2. Получено го от транзисторната запалителна система високо
напрежение се влияе по-слабо от честотата на въртене на дви-
гателя. Причина за това е, че токът през първичната верига се
увеличава по-бързо поради по-малката индуктивност на първич-
ната намотка на индукционната бобина. Например за един осем-
1И интров двигател при 5000 об/min на коляновия вал средната
стойко?т на тока през първичната верига намалява с не повече
от 15% от установената си стойност.
3. Поради по-малкия ток, който комутира прекъсвачът при тран-
зисторната система, и това, че неговият характер е почти чисто
активен, значително се намалява износването на контактите му.
Ето защо те имат по-голям срок на експлоатация и не се нуж-
даят от чести почиствания и регулировки.
4. Стойността на вторичното напрежение, отдавано от тран-
зисторната уредба, се влияе по-силно от шунтиращото съпротив-
ление /?ш. Това се дължи на по-ниската честота на колебателния
процес във вторичната верига на индукционната бобина, а сле-
дователно и по-ниска скорост на повишаване на напрежението.
5. Транзисторниге запалителни уредби консумират по-голяма
мощност (около 100 W) при затворени контакти и неработещ
двигател и 2 W при отворени контакти. За сравнение може да
се посочи, че при пързия случай електромеханичната уредба кон-
сумира 45 W, а във втория консумацията е нула.
6. Транзисторните запалителни уредби изискват специални ин-
дукционни бобини и висококачествени транзистори, което пови-
шава тяхната цена.
4.3. Кондензаторни запалителни уредби
В кондензаторните запалителни уредби първичната енергия на
запалването се натрупва в електрическото поле на кондензатор.
Функционалната схема на кондензаторната запалителна уредба
е показана на фиг. 110. Системата се захранва от постояннотоков
160
нзточник на ниско напрежение (акумулаторната батерия на авто-
мобила), което чрез преобразувател на напрежение се преобразу-
ва в променливо със значителна стойност (300—400 V). Това
напрежение се превръща отново в постоянно чрез изправител.
Фиг. 110. Функционална схема на кондензаторна запалителна уредба
При положение 1 на електронния ключ високото изправено
напрежение се подава към кондензатор, който се зарежда до
неговата максимална стойност. Когато от датчика, синхронизиращ
работата между двигателя и запалителната уредба, се получи
сигнал схемата за управление сработва и превключва електронния
ключ в положение 2. Кондензаторът се свързва с индукционната
бобина и цялата натрупана в него енергия се разрежда през пър-
вичната й намотка. В образувания трептящ кръг възникват за-
тихващи колебания с максимална стойност, приблизително равна
на напрежението, до което е бил зареден кондензаторът. Те се
трансформират от индукционната бобина и на изхода на вторич-
ната й намотка се създава импулс високо напрежение, чиято
стойност е достатъчна за възникване на електрическа искра меж-
ду електродите на искровите свещи.
Работата на кондензаторната запалителна уредба се раздели
на три етапа.
В изходно състояние на схемата кондензаторът е разреден и
електронният ключ се намира в положение /. Следователно към
кондензатора е приложено изправеното напрежение 4/ив, получено
от изправители, и той се зарежда, като напрежението на плочите
му се повишава по експоненциален закон:
(4.14) ис^иив(\-е~~т} ,
където
Uc е напрежението на плочите на кондензатора;
Um— напрежението на изхода на изправители;
(1 Електроника в автомобила
161
e времеконстантата на веригата, през която се зареж-
да кондезаторът;
— съпротивлението на веригата, по която се зарежда
кондензаторът;
Сх— капацитетът на кондензатора.
В кондензатора се натрупва енергия, определяна от зависимостта
Ci.ul
(4.15) Wc = -2-
Приблизително след време / Зт напрежението на плоч<те на
кондензатора достига до напрежението на изправителя £7ИВ. Тога-
ва и запасената в него енергия е най-голяма:
с и2
(4.16) WCm„ = 12ив »
Следователно енергията, натруиана в кондензаторната запали-
телна уредба, се увеличава с увеличаване на капацитета на кон-
дензатора и стойността на изправеното високо напрежение. При
подходящи стойности на тези два параметъра може да се получи
достатъчно голям запас от енергия, така че електрическата искра
да осигурява надеждно запалване на горивната смес при всички
режими на двигателя. Например в електромеханичната запалител-
на уредба при индуктивност на първичната намотка на бобината
^=10 mH и максимален първичен ток 4 А запасената енергия
ще бъде
(4.17) WL = - IM0"3-4* =0,08 W.s.
В кондензаторната запалителна уредба при напълно приемливи
стогности на капацитета на кондензатора — 2 pF и изправено
високо напрежение 400 V запасената енергия ше бъде
(4.18) 1Гс=-С1=—10 =0,16 W.S,
което е два пъти повече
От друга страна, за да. се осигури нормалната работа на запа-
лителната уредба за всички режими на двигателя, особено при
максимална честота на въртене, е необходимо енергията в конден-
затора между две последователни искри да бъде винаги възмож-
но най-голямата. Затова трябва да бъде спазено условието
162
(4.19) т = /?1.С1^3^—---
На практика изпълнението на това условие не * среша труд-
ности. Първоначално се задава необходимата енергия Wc и от
(4.18) при определено 67ив се определи капацитетът на конден-
Фиг. 111. Изменение на напрежението в конден-
заторната запалителна уредба при превключване
на електронния ключ
затора. Получената стойност се уточнява съгласно (4.19). Съпро-
тивлението на резистора се определя от изходното съпроти-
вление на преобразувателя на напрежение и изправителя и е
толкова по-малко, колкото те са по-мощни.
При отваряне на контактите на прекъсвача електронният ключ
се превключва в положение 2 (фиг. 110) и кондензаторът се свърз-
ва към първичната намотка на индукционната бобина. Образува
се резонансен кръг, съставен от индуктивността на първичната
намотка и сумата от капацитетите на кондензатора Сх и приве-
дения капацитет на вторичната верига В него възник-
ват затихващи електрически колебания (фиг. 111), конто се под-
държат от енергията, натрупана в кондензатора Те се транс-
формират от индукционната бобина и във вторичната й намотка
се създава високо напрежение с максимална стойност, равна на
(4.20) U, „„ = U.. ,
С1+С2( )
163-
където т; е ксе|)ициент, отчитащ загубите
Резонансната честота на тези колебания
в уредбата.
се определи от израза
За стойноститс на параметрите Lx и С\, използувани в прак-
тическата схема па кондензаторниге запачителни уредби, резонанс-
натг! честота е от порядъка на 1 KHz, което означава, че напре-
жението ще се повиши до максималната си стойност за съвсем
кратко врзме —четвърт период (фиг. 111), т. е. за 0,25 ms.
В тези уредби като електронен ключ най-често се използува
тиристор, койго при разтваряне на контактите (момента tA на
фиг. 111 се отпушзя, а се запушва в момента /», когато прило-
женото на него напрежение прэменя полярчостта си. Следовател-
но токьт през пързичнага верига ще се прекъсне само 0,5 ms
(почован период) след като контактите на прекъсвача са се от-
ворит, като при тоза той е достигнал максимачната си стойност.
О г казаното може да се направи изводът, че в резултат на висо-
ката честота на елекгрическите колебания в кондензаторната
запалителна уредба съществуват предпоставки за получаване на
значително по стопное г вторично напрежение поради рязкото
прекъеване на първичния ток и за намачяване вчиянието на шун-
тиращото съпрэгивлзние поради бързото повишаване на на-
прежението.
При третия етап от работата на кондензаторната запалителна
уредба искровият разряд, протичащите процеси по своя га същност
не се разчичават от пронесите в електромеханичната уредба.
Преобразувателят, на напрежение е транзисторно устройство,
което преобразува постоянно напрежение с 'миска стойност в
постоянно ншрежение с по-висока стойност. Поради това, че в
него липсват каквито и да са движещи се части, се нарича още
статичен праобразувагел на напрежение. Той представлява един
или два транзистора, евързани в автогенера горна схема. Създа-
ват се импулси напрежение с правоъгълна или близка до нея
форма, конто се трансфэрмираг до определена по-висока стой-
ност, след което се изправяг. Тъй като процесите и теорията на
преэбразувателите са достатъчно сложни и са обект на специал-
ната литература, те ще бъдаг разгледани само принципно, като
се обърне внимание на особеностите, евързани с използуването
им в кондензаторните запалителни уредби.
В зависимост от броя на транзисторите преобразуватетите се
164
разделят на еднотактни и двутактни. И в двата случая транзисто-
рите работят в режим на превключване, конто се сип урява авто-
матично от останалите елементи на схемата.
Принципната електрическа схеьа на еднотактен преобразувател
и гоасЬиката на изходящото нагрсжение са г.оказани на фиг. 112.
Фиг. 112. Принципна електрическа схема и графика на изходящото напре-
женне на еднотактен преобразувател на напрежение
Нека се приеме, че в изходно състояние на схемата транзисто
рът Т е запушен. При преминаването му в отпушено състояние
токът грез колектора се увеличава и индуктира в намотката Wu
е. д. н. с определена полярност. Когато транзисторът се запуши
отново, токът през колектора се прекъева и в намотката зд’п се
индуктира е. д. н. с обратна голярност. Получава се променливо
напрежение с правоъгълна форма, което по-нататък се пресбра-
зува в постоянно от изправителя. Самовъзбуждането на схемата
се облекчава от намотката за обратна връзка wm и делителя на
напрежение /?г—/?2.
Принципната електрическата схема на двутактен преобргзува-
тел и графиката на изходящото напрежение са показа ни на
фиг. ИЗ. При него, когато транзисторът 7\ е отпушен, Т.2 е за-
пушен и обратно, така че в намотката Wj на трансформатора
последователно протича колекторният ток на единия транзистор,
а след това в обратна посока — колекторният ток на другия тран-
зистор. Като резултат от това във вторичната намотка на транс-
форматора зд’п се индуктира променливо напрежение с право-
ъгълна форма. Намотките Wm и делителите на напрежение /?г—/?2,
/?3—/?4 имат същото предназначение, както и при еднотактния
преобразувател. Ясно е, че независимо от по-високата си стой-
ност двутактните преобразуватели са за предпочитане, тъй като
имат по-добри енергетични характеристики.
165
В разгледаните два примера (фиг. 112 и 113) транзистори-
те са свързани по схема с общ колектор. Възможно е те да
бъдат свързани и по схема с общ емитер, но първият начин е
по-добър, тъй като при него колекторите на транзисторите могат
Фиг. 113. Принципна електрическа схема и графика на изходящото напре-
жение на двутактен преобразувател на напрежение
да се свържат направо с корпуса (маса), което спомага за по-
доброто им охлаждане.
По отношение работата на преобразувателя на напрежение в
кондензаторните запалителни уредби трябва да се има пред вид
следното:
1. В момента, когато кондензаторът се свърже с първичната
намотка на индукционната бобина и в уредбата протичат проце-
сите, свързани с искробразуването, изходът на преобразувателя
се свързва накъсо от отпущения в права посока тиристор. На-
прежението на вторичната намотка и/ц спада почти до нула и
колебателните процеси в преобразувателя се нрекъсват. При това
обаче токът през транзисторите и намотките на трансформатора
се увеличава значително. Ето защо на практика преобразуватели-
те на напрежение, използувани в кондензаторните запалителни
уредби, се оразмеряват с четирикратен запас по ток.
2. Колкото преобразувателят на напрежение е по-мощен, тол-
кова неговото изходно съпротивление е по-малко, а това е важно,
тъй като от стойността му зависи времеконстантата т на първич-
ната верига (4.14). Следователно в кондензаторните запалителни
уредби е целесъобразно да се използуват по-мощни преобразу-
ватели на напрежение, защото това осигурява непрекъснато искро-
образуване до по-висока честота на въртене на двигателя.
3. Целесъобразно е преобразувателят да работи на по-висока
честота, тъй като това намалява пулсациите на изправеното ви-
соко напрежение и подобрява коефициента на полезно действие
166
(к. п. д.) на цялата уредба. При използуване на трансформатор
с магнитопровод от електротехническа стомана може да се по-
стигне честота от порядъка на 1 KHz. Тези трансформатора
ос вен тсва са тежки и с големи размери. Използуването на транс-
Фиг. 114. Свързване на тиристора като електро-
нен ключ в кондезаторните запалителни уредби
—тиристор, С — кондензатор,#/>-индукциоина бобина
форматори с феритни магнитопроводи позволява значително да
се намалят размерите и масата им, като същевременно се по-
стигат и по-високи честоти (2—3 KHz).
В преобразувателите на напрежение се използуват дзупътни
изправители (със средна точка или мостови), тъй като тези схе-
ми имат добри енергетични показатели. Полупроводниковите
диоди в изправителите трябва да издържат напрежението, изпол-
зувано за зареждане на кондензатора (300 до 400 V), а също и
ямпулсните претоварвания, възникващи при свързване изхода на
преобразувателя накъсо в моментите, когато се отпушва тири-
сторът. Целесъобразно е използуваните диоди да имат малък пад
на напрежение в права посока, тъй като това намалява съпро-
тивлението на първичната верига R19 в следователно и времекон-
стантата т.
Електронен ключ. Основният полупроводников елемент, изпол-
зуван в кондензаторните запалителни уредби като електронен
ключ, е тиристорът. Той се свързва паралелно на изхода на пре-
образувателя на напрежение пред кондензатора (фиг. 114). Когато
тиристорът е запушен (за времето между две последователни
искри), кондензаторът се зарежда през първичната намотка
22>1(/зар)« При подаване на положителен импулс на управляващия
електрод на тиристора (в момента на отваряне на контактите на
прекъсвача) той се отпушва и кондензаторът С се разрежда през
него и първичната намотка ^(Zpasp).
Повторного запушване на тиристора, съответствуващо на пре-
късване на първичната намотка на бобината, се осъществява след
време, равно на половината от периода на възникналите колеба-
ния (фиг. 111).
167
Ясно е, че за пормалната работа на уредбата е необходимо на-
прежението на включване на тиристора иъкл да бъде по-голямо
от напрежението, до което се зарежда кондензаторът. Същото е
валидно и за максимално допустимия импулсен ток през тиристора.
Фиг. 115. Последовател-
но свързване на тирис-
тори
В случайте, когато напрежението на включване на тиристора е
по-малко от напрежението на преобразувателя, в кондензаторните
запалителни уредби се използува последователно съединение на
два тиристора. Приложеното към тях напрежение се разпределя
обратно пропорционално на стойностите на тока на утечка. Тъй
като винаги съществува разсейване в параметрите на тиристорите,
то е необходимо да се вземат мерки за равномерного разпреде-
ляне на приложеното към тях напрежение. Най-често за тази
цел се използуват последователно свързани резистори (фиг. 115).
Максималната стойност на ьсъпротивлението на всеки от тях
се изчислява по формулата
(4.22) R
^вкл ^раб
7У
където
СГВКЛ е напрежението на включване на тиристора;
t/раб — напрежението, до което се зарежда кондензаторът;
/у —токът на '7течка на запушения в права посока
тиристор.
168
Схемата за управление в кондензаторната запалителна 'уред-
ба е предназначена да формира в момента на отваряне на кон-
тактите на прекъсвача импулс с положителна полярност, който
се подава на управляващия електрод на тиристора и осигурява
превключвансто му в отпущено състояние. В съотвегсчви? с така
формулираната основна функция към схемата за управление се
поставят следните изисквания:
1. Създаваният импулс да съответствува точно на момента на
отваряне на контактите на прекъсвача.
2. Амплитудата и продължителността на импулса трябва да
осигуряват сигурно и с минимални загуби превключване на ти-
ристора, т. е.
(4.23) /имп= /у И /и.МП =^8КЛ,
където
/1ЬМП е амплитудата на управляващия импулс;
/у —най-големият ток на управление на тиристора;
4мп — продължителността на импулса;
/зкл — най-голямото време за включване на тиристора.
3. Схемата за управление трябва да изключва всукшз
възможност за включване на тиристора в момента на за-
тваряне на контактите на прекъсвача. Това предотвратяна сработ-
ването на схемата при вибрациите на контактите на прекъсвача.
4. Елементите на схемата трябва да са подбрани така, че през
контактите на прекъсвача да протича ток със стойност от поря-
дъка на 0,25—1,00 А. Установено е, че при ток, по-малък от
0,25 А, чувствителността на контактите на прекъсвача към замър-
сявания се повишава значително, което води до пропуски в ра-
ботата на запалителната уредба, докато при по-голям ток те се
износват по-бързо.
На фиг. 116 е показана принципна схема за управление, в ко-
ято за създаване на управляващия импулс се използува зарядният
ток на кондензатор. При отваряне на контактите на прекъсвача
Пр кондензаторът С2 се зарежда по веригата: положителния
извод на акумулаторна батерия АБ, резистора диода Д}, кон-
дензатора С2, резистора /?3, управляващия електрод на тиристора
Ду, катода му, маса. Тиристорът се отпушва. Стойността на су-
марното съпротивление на зарядната верига и капацитета на
кондензатора С2 се избират в съответствие с второто изискване
към схемите за управление.
При затваряне на контактите на прекъсвача кондензаторът С2
се разрежда през резисторите /?2, и /?4. За да се осигури
169
необходимого бързодействие на запалителната уредба, съпротив-
ленията на тези резистори се избират така, че времеконстантата
на веригата да бъде няколко пъти по-малка от времето между
две последователни искри.
Фиг. 11^. Схема за управление с използуване на заряд-
ния ток на кондензатор
— тиристор, С — кондензатор, ИБ — индукционна бобина,
Au — акумулатарна батерия, Пр — прекъсвач
Кондензаторът Сх служи като филтър, предотвратяващ случай-
ного включване на тиристора при вибрациите на контактите. За
схеми с номинално напрежение 12 V той има стойност около
0,1 рЕ
Сравнително най-просто устройство имат схемите за управле-
ние с импулсен трансформатор или дросел.
Когато контактите на прекъсвача Пр са затворени (фиг. 117 а),
през първичната намотка на импулсния трансформатор ИТ и
резистора /?2 протича ток с определена стойност. При отваряне
на контактите токът се прекъсва и в първичната намотка въз-
никва е. д. н. на самоиндукция. В резултат на това във вторич-
ната намотка w2 се създава импулс с положителна полярност,
който се прилага към управляващия електрод на тиристора и по-
следният се отпушва.
Защитата срещу случайни включвания на тиристора се постига,
като времеконстантата на първичната верига на импулсния транс-
форматор се избира така, че токът през нея да достига макси-
170
малната си стойност за време, по-голямо от времето на вибрира-
не на контактите.
Диоцът Д1 шунтира е. д. н. на самоиндукция, възникващо в импул-
сния трансформатор при затваряне на контактите на прекъсвача.
а 5
Фиг. 117. Схеми за управление с импулсен трансформатор (а) и дросел (б)
Ду
— тиристор, С — копдензатор, И Б — индукционна бобина,
ИТ — импулсен транс-
форматор, Др — дросел, АБ — акумулаторна батерия, Пр — прекъсвач
Подобно е действието и на схемата за управление с дросел
(фиг. 117#). Когато контактите на прекъсвача са затворени, през
дросела Др протича ток, а при отварянето им в него възниква
е. д. н. на самоиндукция, коего през делигел на напрежение (ре-
зисторите 7?! и /?2) се подава hi управлязащия електрод на ти-
ристора и той се отпушва. Интересного в тази схема е, че полу-
ченият импулс е намален спрямо е. д. н. на дросела от делителя
на напрежение с около 10 пъти. По този начин се осъществява
защитата от случайни включзания на тиристора, тъй като всички
погрешни изменения на напрежението във веригата на управле-
ние се намаляват от делителя в същото отношение.
На фиг. 118 са показзни схеми за управление с диоди и с
транзистор.
В схемата за управление с диоди (фиг. 118 а), когато контакти-
те на прекъсвача Пр са затворени, тиристорът Ду е запушен, а
кондензаторът С2 е зареден приблизително до напрежението на
акумулаторната батерия (по веригата: положителния извод на
акумулаторната батерия АБ, диода Дь резистора /?3, кондензато-
ра С2, прекъсвача Пр, маса). При отваряне на контактите на
прекъсвача кондензаторът С2 се разрежда през диода Д3 и ре-
171
зистора /?4, създавайки по този начин положителен импулс, кой-
то се прилага към управляващия електрод на тиристора и той
се отпушва. От с. д. н. на самоиндукция, възникващо през време
на разрядните процеси в първичната намотка на индукционната
Фиг. 118. Схеми за управление с диоди (л) и транзистор (о)
Ду — тиристор, С — кондензатор, И Б — индук! ионна бобина, Т — транзистор,
АБ — асумулаторна батерия, Пр — прекъсвач
бобина ИБ, кондензаторът С2 се презарежда по веригата: индук-
ционната бобина ИБ, резистора /?Е, диода Д2, кондензатора С2,
резистора диодите Д3 и Д5, маса. В резултат на управлява-
щия електрод на тиристора се прилага едно отрицателно напре-
жение около 0,6 до 0,7 V. По такъв начин се предотвратява въз-
никването на случаен импулс, който би отпушил тиристора при
затваряне на контактите на прекъсвача.
В схемата за управление с транзистор (фиг. 118 б) последният
е запушен, когато контактите на прекъсвача са затворени. Към
управляващия електрод на тиристора Ду се подава отрицателен
потенциал и той е също запушен. В това време през резистора
кондензаторът С\ се зарежда приблизително до напрежението
на акумулаторната батерия. При отваряне на контактите на пре-
късвача Пр транзисторът Т се отпушва и кондензаторът С\ се
разрежда през него. Протичащият ток създава върху резистора
/?3 положителен пад на напрежение, в резултат на което тиристо-
рът Ду се отпушва.
Защитата от случайно включване на тиристора при вибриране на
контактите в тази схема се осъществява, като времеконстантата
на веригата, по която се зарежда кондензаторът С, се избира
172
така, че напрежението, при което е възможно повторното включ-
ване на тиристора, се достига за около 1 ms.
Кондензаторът в кондензаторните запалителни уредби има
обикновено капацитет около 1 p,F. Той обаче трябва да издър-
'1,о5/т/г/
Фиг. 119. Раэотна характеристика (/) и
зависимост на консумирания ток от че-
стотага на въртене на двигателя (2) за
кондензаторна (--------) и електромеха-
нична (------—) запалителна уредба
жа изправеното високо напрежение, получавано от преобразува-
теля. В някои случаи се използуват и два паралелно свързани
кондензатора.
Експлоатационните качества на кондензаторната запалителна
уредба се илюстрират от работната й характеристика, представе-
на от зависимостта на вторичното напрежение от честотата на
въртене на двигателя. На фиг. 119 е показана примерна работна
характеристика на кондензаторна запалителна уредба, като за
сравнение е дадена и характеристиката на електромеханичната
запалителна уредба. На същата фигура са показани и зависимо-
стите на консумирания ток от честотата на въртене на двигателя
за двете системи.
О г анализа на работните характеристики и разгледаните’зави-
симости могат да се посочат следните основни качества на кон-
дензаторната запалителна уредба:
1. Стойността на отдаваното вторично напрежение практически
не се влияе от честотата на въртене на двигателя. Това е основ-
ното и най-важно прздимство на кондензаторната запалителна
уредба пред останалите видове запалителни уредби.
2. При всички режими на работа на двигателя кондензаторна-
та запалителна уредба осигурява вторично напрежение с висока
стойност — от порлдъка на 30 до 40 kV
173
3. КсгдсEcaicfьата запалителна уредба ргботи нормално и при
шунтиращи резистори със съпротивления до 100 кй. Това се
дължи на високата честота на колебанията във вторичната вери-
га, в резултат на което получаваното високо напрежение се по-
вишава с голяма скорост.
4. Контактите на прекъсвача работят при оптимални условия,
поради което имат голям срок на експлоатация, като в същото
време не се нуждаят често от почистване и регулиране.
5. Кондензаторната запалителна уредба при всички режими на
работа на двигателя има малка консумация на електрическа
енергия.
6. Създаваната от системата електрическа искра е с голяма
енергия и малка продължителност (няколко микросекунди при
1 ms в електромеханичната уредба). Поради това и износването
на електродите на искровите свещи е по-малко.
7. Поради високата скорост на повишаване на вторичното на-
прежение се увеличава пробивного напрежение на свещите. Това
заедно с малката продължителност на искровия разряд води при
съвременните двигатели до влошаване на запалването на горив-
ната смес при частични натоварвания. За да се коригира този
недостатък, разстоянието между електродите на искровите све-
щи, работещи с кондензаторна запалителна уредба, се увеличава
на 1,2 до 1,5 mm. В резултат на това обаче се повишава натот
варването на електрическата изолация на високоволтовата час-
на системата.
4.4. Безконтактно управление в електронните
запалителни уредби
Както беше показано, електронните запалителни уредби имат
по-добри характеристики и притежават редица предимства в
сравнение с класическата електромеханична запалителна уредба.
Все пак използуването на механичен прекъсвач за управление, т. е.
въвфункциите на синхронизиращ датчик, е недостатък.
Поради сложния профил на гърбицата на прекъсвача, особено
при многоцилиндровите двигатели, винаги съществува изместване
на момента га запалване между отделните цилиндри, дължащо
се на неточност при изработването. Освен това през време на
експлоатация моментът на запалване се променя непрекъснато,
причина за което е износването на триещите части на пре-
късвача.
Конт актите на прекъсвача са чувствителни към замърсяване и се
174
нуждаят от периодично проверяване, почистване и регулиране.
Всичко това се отразява неблагоприятно върху работатаJ/на
двигателя, от една страна, а от друга — усложнява.поддържането
на запалителната *уредба.
Фиг. 120. Принципно устройство на индуктивни
датчици
1 — бэб1жи, 2 — диск (цилиндър) с прорези
По-нататъ шесто усъЕтриенстБуЕЕЕе на запалителната уредба
на автомобила е ьъвеждането р.а безкснтактно управление. С това
се премахва механичгият Ерекъсгач и еси^ки евързани с него не-
удобства.
Безконтактното управление на електронните запалителни уред-
би се осъществява от датчик, синхронизиращ работата им с ра-
ботата на двигателя, разположен обикновено в стандартния
прекъевач-разпределител.
Използуваните понастоящем безконтактни датчици се разделят
на две групи — параметрични и генераторни.
В параметричните датчици синхронизиращият сигнал се полу-
чава като изменение на някои от параметрите на електрическата
верига: индуктивност, съпротивление или капацитет. От този тип
датчици за управление на електронните запалителни уредби се
използуват индуктивните и фотосъпротивителните датчици.
В генераторните датчици синхронизиращият сигнал се получава
като електродвижещо напрежение. От тях за управление на елек-
ронните запалителни уредби се използуват магнитоелектриче-
ските и фотоелектрическите датчици.
Трябва да се отбележи, че генераторните датчици са по-кадежд-
при работа и имат по-технологична конструкция в сравнение
параметричните, поради което се предпочитат.
Действието на индуктивните датчици се основава на промяната
на взаимната индуктивност между две или три намотки. Обик-
новено намотките са разположени една над друга (фиг. 120), ка-
175
то между тях се движи метален диск със симетрично направе-
ни прорези. Дискът е закрепен неподвижно на вала на прекъсвач-
разпределителя, а броят на прорезите съответствува на броя на
цилиндрите на двигателя. При работа дискът се върти пропорци-
Фиг. 121. Принципно ус-
тройство на фотосъпроти-
вителен датчик
1 — пзгочник на светлина,
2 — диск с прорези, 3 — фо-
торезистор
онално на честотата на въртене на двигателя, като между намот-
ките премннават последователно прорез и сегмент от диска. Ко-
гато между намотките се намира прорез, взаимната им индуктив-
ност е най-голяма, а когато е сегмент от диска, тя е приблизително
равна на пула.
Действието на фотосъпротивителните датчици се основава на
промяната на съпротивлението на фоторезистор при изменение
на осветлеността му. Той също има в конструкцията си (фиг. 121)
диск с прорези, който обаче се движи между източник на свет-
лина и фоторсзистора. Когато фоторезисторът е осветлен, т. е.
срещу източника на светлина се намира прорез от диска, него-
вото съпротивление е най-малко, а когато срещу източника се
намира сегмент на диска, съпротивлението му рязко се увеличава.
Магнитоелектрическите датчици са едни от най-разпростране-
ните за безконтактно управление на електронните запалителни
уредби и поради това имат много разнообразии конструкции.
Действието им се основава на принципа на електромагнитната
индукция. Конструкцията им се състои (фиг. 122) от неподвижен
магнитопровод, на който е разположена намотка с определен
брой навивки. На вала на прекъсвача-разпределителя е закре-
пен неподвижно постоянен магнит, броят на полюсите на който
в едни конструкции датчици, а в други — броят на чифтовете
176
полюси е точно равен на броя на цилиндрите на двигателя. Син-
хронизиращият сигнал се формира тогава, когато постоянният
магнит се намира в положение, при което магнитната му верига се
затваря от неподвижния магнитопровод. Тогава магнитният поток
Фиг. 122. Принципно устройствэ на магнитоелектрически датчици
1 — магнитопровод, 2 — бобина, 3 — постоянен магнит
през намотката на датчика е най-голям и в нея се индуктира им-
пулс напрежение.
Конструкцията на фотоелектрическите датчици е идентична с
тази на фотосъпротивителните. Разликата е тази, че вместо фо-
торезистор се използува фотодиод и в резултат на това синхро-
низиращият сигнал е импулс напрежение. В някои конструкции
фотоелектрически датчици се използуват източник и съответно
фотодиод за инфрачервени лъчи. По този начин се отстранява
влиянието на маслените пари и други замърсявания, намаляващи
осветеността на фотодиода.
В повечето случаи синхронизиращият сигнал, получаван от
безконтактните датчици, не може да се използува направо за
управление на електронните запалителни уредби. Причина за това
могат да бъдат малката му амплитуда или неподходящата фор-
ма на импулса. Поради това в почти всички случаи след безкон-
тактния дачик се поставя формиращо стъпало, предназначението
на което е да усили и преобразува формата на синхронизиращия
-сигнал, така че да се осигури точна и надеждна работа на запа-
лителната уредба при всички режими на работа на двигателя. За
тази цел се използуват различии импулсни устройства (тригери,
чакащи мултивибратори), транзисторни усилватели, работещи в
12 Електроника в автомобила
177
режим на превключване, транзисторни генератори с изправители и
други, параметрите и характеристиките на които се избират за
всеки конкретен случай съобразно използуваните електронна
уредба и безконтактен датчик.
4.5. Автоматично регулиране на изпреварването на запалване
при електронните запалителни уредби
От теорията на двигателите с вътрешно горене е известно, че
за да се получи максимална ефективност при работа, е необходи-
мо горивната смес да се запали с известно изпреварване спрямо
момента, в който буталото достига до горна мъртва точка. Стой-
ността на това изпреварване, измерено в ъглови градуси срещу
посоката на въртене на коляновия вал, при различии режими на
работа на двигателя се определи основно от натоварването и че-
стотата на въртене.
При електронните запалителни уредби се използуват два начи-
на за автоматично регулиране на изпреварването на запалване:
чрез механични регулатори;
чрез електронни регулатори.
В първия случай се използуват същите автоматични регулатори
за изпреварване (центробежен и вакуумен), които се използуват
и в класическата електромеханична запалителна уредба. Този
начин се използува при всички електронни запалителни уредби с
контактно управление, тъй като при тях се запазва съществува-
щия на автомобила прекъсвач-разпределител. По същия начин се
регулира изпреварването на запалването и при някои електронни
запалителни уредби с безконтактно управление.
С механичните регулатори обаче не може да се постигне точно
необходимата характеристика на изпреварване на запалването при
различните режими на работа на двигателя. Освен тоза те са
инертни и имат значителен хистерезис.
Използуваните при втория начин електронни регулатори на из-
преварването са по-сложни и по-скъпи, но са лишени от по-голя-
ма част от недостатъците, присъщи на механичните регулатори.
В този случай освен основният синхронизиращ датчик се изпол-
зуват допълнителни контактни или безконтактни датчици, които
въздействуват върху формиращото стъпало, като изменят момен-
та на искрообразуването в съответствие с условията (честота на
въртене на двигателя, натоварване, използувано гсриво и др.).
На фиг. 123 е показана една принципна схема на формиращо
стъпало на електронна запалителна уредба с безконтактно упра-
178
вление и автоматично електронно регулиране изпреварването на
запалване в зависимост от честотата на въртене и натоварването
на двигателя. Формиращото стъпало е изпълнено като чакащ
мултивибратор на двата транзистора 1\ и Т2. За изменение на
фиг. Г2д. Нринципна схема на формиращо стъпало на електрон-
на запалителна уредба с безконтактно управление и автоматично
електронно регулиране на изпреварването на запалване
2 — синхронизиращ датчик, 2, 3 — допълнителни магнитоелектрически датчи- i
ци, IIM1, ИМ2 — мостови изправители, НМ — нелинеен мост, С\ Са — из-
глаждащи кондезатори, ^*нат — лотенциометър, свързан към дроселовата
к папа, Гь Т2 — транзистори, С — времезадаващ кондезатор на чакащия мул-
тивибратор
изпреварването в схемата са включени освен синхронизиращия
датчик 1 още два допълнителни магнитоелектрически датчика 2
и 3, поставени в прекъсвач-разпределителя, и един потенциомет-
ричен датчик /?нат, задвижван от дроселовата клапа. Синхронизи-
ращият датчик 1 е разположен така, че сигналът от него се по-
лучава с максимално изпреварване, отчитащо всички възможни
режими на работа на двигателя (около 30° за четирицилиндров
двигател). Ако приемем, че от двата допълнителни датчика 2 и
3 липсват управляващи сигнали (например при първоначалното
179
пускане на двигателя), схемата ще действува по следния начин.
Като се има пред вид полярността на захранвзщото напрежение,
се Еижда, че в първоначалното устойчиво състояние на мулти-
вибратора транзисторът 7\ е запушен, а Т2 е отпушен. Време-
задаващият кондензатор С е зареден с показаната на фиг. 123
полярност. При получаване на сигнал от синхронизиращия датчик
1 (с отрицателна полярност), транзисторът Т2 се отпушва. При
това напрежението, до което е зареден времезадаващият конден-
затор С, сз npiига нт eMirepm пр?<од нт транзистора 7\
и го запушва. Това състояние се запазва, докато се разреди кон-
дензаторът С, след което схемата се връща в първоначалното
си състояние, като на изхода й възниква импулс с положителна
полярност. Така чрез задържане на синхронизиращия сигнал се
постига необходимото при първоначалното пускане нзпреварване
на запалване (около 7Э).
С увеличаване на честотата на въртене на двигателя индукти-
раното в допълнителния датчик 2 напрежение са повишава. То
се изправя от мостозия изправител ИМ1 и през нелинейная мост
НМ се прилага към формиращото стъпало ((7t на фиг. 123).
Неговата полярност е такава, че понижава напрежението, до
което се зарежда времезадаващият кондензатор С. В резултат на
това се намалява и времето, през което транзисторът 7\ е запу-
шен.-По такьв начин се намалява задържането на синхронизира-
щия сигнал, т. е. увеличава се изпреварването на запалване. Сле-
дователно с допълнителния датчик 2 се осъществява автоматич-
но регулиране на изпреварването в зависимост от честотата на
въртене на двигателя.
Напрежението U2 на свързания с дроселовата клапа потенцио-
метър /?Н1Т има същото влияние върху действието на формира-
щото стъпало. Следозателно с него се осъществяза автоматично
регулиране на изпреварването в зависимост от натозарзането.
Чрез подбиране на параметрите на нелинейния мост НМ се по-
лучаза необходимата характеристика на сумарното нзпреварване
на запалване в зависимост от натоварването и честотата на вър-
тене на двигателя.
4.6. Особености на експлоатацията и поддържанетэ
на електронните запалителни уредби
Все още малко фирми поставят на произзежданите от тях
автомобили електронни запалителни уредби. Обикновено такива
системи се монтират допълнително на автомобили, конто вече са
180
в експлоатация, като често това се прави от самите собственици.
За да се избягнат евентуални грешки и да се постигне максима-
лен ефект, при поставянето на електронната запалителна уредба
на автомобпла е необходимо ла се има пред еид следното:
1. Изборът на електронната запалителна уредба се с.грдтеля
от нэминалното напрежение на електрическата инстанция на,
автомобила и количествого та искри за единица Ереме, гс-. бхо-
дими на двигателя при максималната му честота на въртс; е:
т. е. за четиритактов двигател (за двутактов два ггьти повече)
Д/и =: — , искри/min,
където
/7них е-максималната честота на въртене hi дв тгателя,
oo/min;
z — броят на цилиндрите на двигателя.
2. Преди монтажа е необходимо да се провери целостта и из-
правността на електрическата инсталация на автомобила (провод-
ници, електрически съединения и др.). Контактите на прекъсвача
трябЕа да бъдат цели, чисти и да контактуват по цялата сиповърх-
ност. При необходимост те се почистгат, след което се проми-
ват със спирт или чист бензин и се подсушазат. Разстоянието
между тях се регулира в границите 0,35 до 0,45 mm.
3. Искрогасящият кондензатор, свързан паралелно към конта<-
тите на прекъсвача, се изключва от веригата. За целта е доста-
тъчно само да се прекъсне неговият проводник от изэлираната
клема на прекъевач-разпределителя. Сваяянето на целия кэнден-
затор не е необходимо, тъй като при нужда по-лесно и бързо
ще се възстанови старата запалителна уредба.
4. Електронният блок на уредбата се монтира на такова място,
където околната температура не е висока (в кабината, пред ра-
диатора и др.). Той трябва да бъде закрепен здразо, като се
осигури надежден електрически контакт с корпуса на автомоби-
ла (маса).
5. При нормална работа на двигателя с новата запалителна
уредба е необходимо да се увеличи разстоянието мея ду елек-
тродите на искровите свещи в границите 1,0 до 1,2 mm при
транзисторната запалителна уредба и 1,2 до 1,5 mm при конден-
заторната запалителна уредба.
Тъй като това повишава пробивното нагрежение на свещите,
желателно е да се усили електрическата изолация на кабелите
за високо напрежение. За целта може всеки от тях да се поста-
ви допълнително в пластмасов шлаух със съответен диаметър.
181
По отношение експлоатацията на електронните запалителни
уредби трябва да се знае, че при транзисторните уредби е недо-
пустимо оставането на контактния ключ включен при неработещ
двигател, тъй като, ако контактите на прекъсвача са затворени
(в 90% от случайте), ще се повреди транзисторът. При конденза-
торните запалителни уредби това условие не е така строго. Един-
ствената вредна последица в този случай може да се счита само
известно разреждане на акумулаторната батерия.
Не се допуска също така използуването при транзисторните
запалителни уредби на друг тип индукционни бобини освен пред-
писаните (например индукционна бобина за електромеханична за-
палителна уредба), тъй като високото е. д. н. на самоиндукция
ще предизвика електрически пробив в транзистора.
Техническото обслужване на електронната запалителна уредба
е значително по-малко по обем от това на електромеханичната
запалителна уредба.
Тъй като контактите на прекъсвача не нагарят и практически
не се износват, то е необходимо периодично (през 10000—12 000 km
пробег в зависимост от експлоатационните условия) да бъдат
почиствани с тампон, напоен със спирт или чист бензин, като съ-
щевременно с това се проверява и разстоянието между тях.
Основната причина за изменение на разстоянието между кон-
тактите на прекъсвача е механично износване на подвижния кон-
такт п гърбициге на вала. За да се намали това износване, е
необходимо на всеки 25 000 km пробег да се смазва с 2—3 кап-
ки двигателно масло прекъсвачът.
Описаните операции стават излишни при електронни запалителни
уредби с безконтактно управление.
Изправността на електронната запалителна уредба най-лесно и
точно се установява с осцилоскоп, посредством който се прове-
рява формата на изменение на първичното и вторичното напреже-
ние, като същевременно с това се измерва и максималната стой-
ност на последното,
В случай на отказ електронната уредба се сваля от автомоби-
ла и се дава за ремонт в специализирана електротехническа
работилница. Ако отказът възникне по време на път, електрон-
ната запалителна уредба се изключва, възстановява се електро-
меканичната уредба и авгомобилът продъчжава да се движи
с нея
182
4 7. Практически схеми на електронни запалителни уредби
Транзисторната запалителна уредба ТК-102 (СССР) е с
контактно управление и е предназначена за автомобили с осем-
цилиндрови двигатели с номинално напрежение на електрическа-
та инсталация 12 V. Монтира се серийно на товарните автомоби-
ли ЗИЛ-130, ГАЗ-53 А и техните модификации. Тя работи сигурно
при температура от —40° до + 160°С, като осигурява непрекъс-
нато искрообразуване до честота на въртене на двигателя
5500 об/min. Създава при първоначално пускане на двигателя в
реални експлоатационни условия вторично напрежение със стой-
ност 25 kV, дори при напрежение на акумулаторната бате-
рия 9 V.
Запалителната уредба се състои от транзисторен комутатор
ТК-102, индукционна бобина с увеличен коефициент на трансфор-
мация Б114 и допълнителен резистор СЭ107 (фиг. 124).
Транзисторният комутатор е основният елемент на уредбата.
Той включва мощен германиев р — п—/7-транзистор ГТ-701-А,
стабилитрон Д-817В, диод Д7Ж, импулсен трансформатор ИТ,
два кондензатора и два резистора. Всички елементи са разполо-
жени в отлят алуминиев корпус. Транзисторът е поставен в спе-
циално гнездо, залят с епоксидна смола и не е изолиран от кор-
пуса. Външната повърхност на корпуса с обща площ около
470 ст2 е с ребра за по-добро охлаждане. Транзисторният кому-
татор се монтира вътре в кабината.
Индукционната бобина е маслонапълнена с индуктивност на
първичната намотка Лк==3,7 mH (185 навивки) и коефициент на
трансформация -^- = 235, като връзката между двете намотки е
чисто трансформаторна. Това е направено, за да се намали е. д. н*
на самоиндукция, възникващо в първичната намотка при прекъс-
ване на тока през нея и по такъв начин да се намали натоварва-
нето на транзистора.
Допълнителният резистор се състои от две еднакви части и е
оформен в отделен блок със закрита конструкция. За облекчава-
не на първоначалното пускане на двигателя едната половина на
допълнителния резистор се свързва накъсо от контактите на
стартера.
При включване на контактния ключ към транзисторния кому-
татор се подава напрежение от акумулаторната батерия. Когато
контактите на прекъсвача Пр са затворени, транзисторът Т е
отпущен и се намира в режим на насищане. През първичната на-
мотка на бобината протича голям ток (7г на фиг. 124). Стой-
183
ността на този ток е 7—8 А, докато през контактите на прекъсва-
ча преминава ток, не по-голям от 0,8 А.
При отваряне на контактите на прекъсвача транзисторът Т се
запушва и токът през първичната намотка на бобината се пре-
Фиг. 124. Приниипна схема на съветска транзисторна запалителна уредба
ТК102 (а) и външен вид на комутатора (б)
ТК — транзисторен комутатор, ИБ — индукционна бобина, R — допълн елен резистор, Р —
разпределител на висо напрежение, ИС — искрова свеш, Пр — прекъсвач, КК — контактен
ключ, АБ — акумулаторна б>терия, ПТ — гмпулсен трансфорл атор нав., R =0,14 (2Г
w2=150 нав., R =7,0 Q)
и<2
късва с голяма скорост. В резултат на това във вторичната на-
мотка на бобината се създава импулс високо напрежение, който
се подава към искровите свещи на двигателя.
Импулсният трансформатор е предназначен за активно запуш-
ване на транзистора. Първичната намотка на трансформатора
е свързана последователно с контактите на прекъсвача и през
184
нея протича базовият ток на транзистора, когато той е отпущен,
Вторичната намотка w2 на трансформатора е евързана към ба-
зата и емитера на транзистора и то така, че при отваряне на
контактите на прекъсвача индуктираното в нея електродвижещо
напрежение (поради прекъеване на тока през базата на транзи-
стора) се прилага към емитерния преход в обратно направление.
Продължителността на получения импулс се определи от стой-
ността на резистора /?2.
Стабилитронът ДСт защитава транзистора от пренапреженията
в първичната намотка на индукционната бобина. Свързаният об-
ратно на стабилитрона диод Дг ограничава протичането на ток
през стабилитрона в права посока, понеже в противен случай
първичната намотка на индукционната бобина ще се окаже шун-
тирана.
Електролитният кондензатор С2 защитава транзистора от слу-
чайни пренапрежения в захранващата верига, тъй като увелича-
ването на захранващото напрежение ще предизвика протичане на
голям ток през транзистора и може да го повреди.
Веригата, съставена от резистора Ry и кондензатора Сь облек-
чава превключването на транзистора.
Транзисторната запалителна уредба. на фирмата >,Форд“
(САЩ) е подобна на съветската ТК102. Тя е с контактно управ-
ление и е предназначена за осемцилиндрови двигатели, монтирани
на товарни автомобили с номинално напрежение на елекгрическа-
та инсталация 12 V.
Състои се от транзисторен комутатор C3TF-12A27-A, индукцион-
на бобина C3TF-12029-A, реле за защита и блок от допълнител-
чи резистори (фиг. 125).
Транзисторният кому гатор съдържа мощен германиев р—п—р-
транзистор В1308 (f/c^max = 100 V), стабилитрон /?1321, импулсен
трансформатор с три намотки, два кондензатора и един резистор.
Той е оформен в алуминиев корпус, съставен от две части с
ребра по външната повърхност (около 500 ст2), като транзисто-
рът Т и стабилитронът Дст са изолирани от него. Монтира се
вътре в кабината на шофьора. Индукционната бобина е с индук-
тивност на първичната намотка ^=1,4 mH и коефициент на
трансформация — = 260.
Допълнителните резистори са поставени в отделен блок и се
монтират на специална основа заедно с релето за защита. Намот-
ката на това реле се захранва от напрежението на акумулатор-
ната батерия, а нормално затворените му контакта са свързани
паралелно на допълнителния резистор /?дь Ако при първоначал-
185
ното пускане на двигателя напрежението на акумулаторната ба-
терия остане достатъчно високо, релето сработва и отваря кон-
тактите си. Резисторът /?Д1 се оказва свързан последователно с
Фиг. 125. Принпипна схема на запалителна уредба на фирмата „Форд*,
предназначена за ссемципиндров двигател
ТК — транзисторен комутатор, ИБ — индукционна бобина, R^ — допълнителни
резистори, РЗ — реле за зашита, Пр — прекъсвач, А А* — контактен ключ, АБ —
акумулаторна батерия
първичната верига, с което се предпазва транзистора от прето-
варване по ток, понеже в този случай честотата на въртене на
двигателя е много малка.
Действието на запалителната уредба е аналогично на действие-
то на съветската транзисторна запалителна уредба ТК102. Токът
през първичната намотка на индукционната бобина при малка
честота на въртене на двигателя достига 11 А, докато токът през
контактите на прекъсвача е в границите 0,4 до 0,6 А.
Стабилитронът Дст защитава транзистора от е. д. н. на само-
индукция в първичната намотка на индукционната бобина, а
електролитният кондензатор С2 — от повишаване на захранващото
напрежение. Кондензаторът Сх е предназначен да облекчи пре-
включването на транзистора. Активното запушване на транзистора
се осъществява от импуления трансформатор ИТ и резистора R%.
Резисторът /?2 ограничава базозия ток на транзистора, респ. тока
през контактите на прекъсвача.
186
Фирмата „Форд“ произвежда и транзисторна запалителна уред-
юа с контактно управление, монтирана на леките автомобили на
тази фирма производство 1966—1967 г. (фиг. 126). Тя е изпълне-
•Фиг. 126. Принципна схема на т, а 1зистор-
на запалителна уредба на фирмата „Форд*,
предназначена за леки автомобили
ИБ
на с един мощен високоволтов транзистор, защитаван от прена-
прежение чрез стабилитрон и електролиген кондензатор.
Транзисторната зспалителна уредба на фирмата „Лукас*
(Англия) е предназначена за автомобили с номинално напреже-
ние 12 V и свързан към маса положителен извод. Тя се състои
ют допълнителен резистор и транзисторен комутатор (фиг. 127).
Транзисторният комутатор е изграден от един мощен високо-
волтов силициев п—р — п транзистор ДТ6105 (£7с£т?пих —500 V».
Това опростява схемата на комутатора, тъй като не се изискват
допълнителни защитни елементи. Свързаният гаралелно на прехс-
да емитер — колектор кондензатор С облекчава превключването на
транзистора. Чрез регисторите /?, и се задава работният ре-
жим на транзистора, като едновременно с това резисторът /?2
ограничава тока през контактите на прекъсвача.
Всички елементи на комутатора са разполояези в алуминиев
корпус с резба по външната повърхност (около 800 cm2). Тран-
187
зисторът е изолиран от корпуса посредством тънка слюдена
пластинка.
Транзисторната запалителна уредба „Лукас" работи с индук-
ционна бобина ВА12, маслонапълнена първична намотка с
= 200 навивки и ^ = 26 000 навивки.
Фиг. 127. Принципна схема на транзисторна запалителна
уредба „Лукас". Означенията <а, както на фин 125
Тъй като силициевите транзистори допускаг по-висока темпе-
ратура, транзисторният комутатор може да бъде разположен и
при двигателя, което облекчава монтирането му.
Транзисторната запалителна уредба „ТZS" на фирмата
„Бош* (ГФР) е с контактно управление и е предназначена за
леки автомобили с четири- и шестцилиндрови двигатели с номи-
нално напрежение на електрическата инсталация 12 V. Вторичното
напрежение на уредбата е от порядъка на 27 kV и се запазва
постоянно до 6000 об/min на двигателя.
Уредбата се състои от транзисторен комутатор, индукционна
бобина и два допълнителни резистора (фиг. 128).
Транзисторният комутатор включва мощен германиев р — п—р-
транзистор Г, стабилитрон Дст, полупроводников диод Д два ре-
зистора и два кондензатора. Оформен е в отлят алуминиев кор-
пус с ребра по външната повърхност. Монтира се при двигателя.
Транзисторът се защитава от е. д. н. на самоиндукция в пър-
вичната намотка на индукционната бобина чрез паралелно свър-
заните стабилитрон ДСт и кондензатор С2, а от повишаване на
захранващото напрежение — чрез кондензатора С\.
Резисторите и /?2 определят работния режим на транзисто-
ра, като същевременно /?2 ограничава и тока през контактите на
188
прекъсвача. Този ток не превишава 1 А, докато токът през първич-
ната намотка на индукционната бобина има стойност 8 А.
Транзисторната запалителна уредба за автомобили „Вартбург"
[19] е една съвсем опростена любителска конструкция. Тази
Фиг. 128. Външен вид (а) и принципна схема (6)
«а транзисторна запалителна уредба TZS на фир-
мата „Бош“
уредба в същност представлява три отделки транзисторни кому-
татора, всеки от които се управлява от отделен прекъсвач и
захранва отделна бобина (фиг. 129).
189
Използувани са мощни р — п—/7-транзистори 2N1146 (Jcmax =
= 15 А и Рстах=70 W), като чрез резисторите и /?2 се задава
работният им режим. За защита от е. д. н. на самоиндукция па-
ралелно на прехода емитер—колектор наьтранзисторите са свързани
Фиг. 129. Принципна схема на транзисторна запалителна уредба
за автомобили .Вартбург*
диодите Д. Тъй като това не е достатъчно, необходимо е ин-
дукционните бобини да бъдат с малка индуктивност на първич-
ната намотка. За тази цел могат да се използуват индукционни
бобини за номинално напрежение 6 V, на които да се отстрани
първичната намотка и вместо нея да се навие друга в два слоя
от проводник с лиаметър 1,0 mm, така че коефициентът на транс-
формация да се увеличи 1:150:200 (стандартната бобина за 6 V
има коефициент на трансформация 1 :60).
Опитно е установено, че тази уредба осигурява непрекъснато
искрообразуване до 120 000 oo/min.
При експлоатация на тази уредба съотношението между бен-
зина и маслото трябва да бъда 1:25 или по-малко, а разстоя-
нието между електродите на свещите се увеличава на 1,5 mm.
Съветската транзисторна запалителна уредба с безкон-
тактно управление [12] е разработена на основата на транзи-
сторната запалителна уредба с контактно управление ТК102 и има
същото приложение. Тя се състои от електронен блок ЕБ, ин-
190
дукционна бобина И Б, безконтактен датчик БД и блок от до-
пълнителни резисторы Ra (фиг. 130).
Електрочният блок съдържа формиращо стъпало, изпълнено от
транзисторите 7\ и Т2, и изходящо стъпало, изпълнено с мощен
Фиг. 130. Принципна схема на съветска запалителна уредба с безкон-
дукторно управление
ЕБ — електронен блок, ИБ — индукционна бобина, БД — безконтактен датчик, 7? —
д
допълиителни резистори, НК — контактен ключ, АБ — акумулаторна батерия
германиев транзистор Г3. Те са разположени в алуминиев корпус
с ребра по външната повърхност. Ьезконтактният датчик е гене-
раторен тип, магнитоелектрически и е поместен в корпуса на
стандартен прекъсвач-разпределител. Индукционната бобина е съ-
що както при запалителната уредба ТК102, тип Б114. Допълни-
телните резистори са със стойности = 0,3 Q и /?д2 = 0,7й и са
оформени в отделен блок.
При подаване на захранващо напрежение чрез включване на
контактния ключ КК и неподвижен ротор на безконтактния датчик
транзисторът Тг е запушен, понеже емитерът и базата му имат
приблизително равен потенциал. В същото време транзисторът
Т2 е отпушен, тъй като базата му е свързана към маса (през
резистора /?б), а на емитера му е приложен положителен потен-
циал през диода Дг и импулсния трансформатор ИТ, Протича-
191
щият през него ток създава върху намотките на импулсния транс-
форматор пад на напрежение, който поддържа транзистора Т3
в режим на насищане. В резултат на това през първичната на-
мотка -wr на индукционната бобина протича токът /6 .
При въртенето на ротора на безконтактния датчик в неговата
намотка се индуктира променливо напрежение, което през ре-
зистора R± се подава на входа на формиращото стъпало. Отри-
цателната полувълна на това напрежение отпушва транзистора
Гр От протичащия през него ток върху резисторът Т?5 се съз-
дава пад на напрежение, който запушва транзистора 7\. Токът
през намотката на импулсния трансформатор се прекъсва, като
индуктираното при това във вторичната му намотки е. д. н. осъ-
ществява активно запушване на транзистора Т3. С това рязко се
прекъсва токът през първичната намотка и във вторичната се
създава високо напрежение.
Защитата на транзистора Т3 от е. д. н. на самоиндукция се
осъществява чрез насрещно свързаните диод Д± и стабилитрон
ДС7, както и от паралелно свързания към тях кондензатор Сг
За да може да се осъществи първоначално пускане на двига-
теля тогава, когато сигналът на безконтактния датчик не е
достатъчен да задействува уредбата, е предвидена положителна
обратна връзка между транзисторите и Г3, реализирана с ре-
зистора и кондензатора С2. Благодарение на нея запалителната
уредба генерира серия искри (до 10), които подобряват запалва-
нето на горивната смес при първоначално пускане на двига-
теля.
Нелннейният делител на напрежение Д2— е предназначен
за активно запушване на транзистора Т2 при превключване на
транзистора Г3. Когато последният се отпуши, протичащият през
него ток създава върху диода Д2 пад на напрежение, който през
отпущения транзистор Тг и импулсния трансформатор ИТ се
прилага към емитерния преход на транзистора Т2 с обратна по-
лярност.
Резисторът /?4 и диодът Д3 ограничават подаването на входа
на формиращото стъпало напрежение от безконтактния датчик, с
което предпазват емитерния преход на транзистора Тг.
Кондензаторната запалителна уредба „Старт 12—2й е
разработена в нашата страна и е предназначена за автомобили с
номинално напрежение на електрическата инсталация 12 V. Съз-
дава високо напрежение със стойност 30 000 V, което се запазва
постоянно до 24 000 искри/min. Системата се състои от двутак-
тов преобразувател на напрежение, кондензатора Q, тиристор
Ду (като електронен ключ) и схема за управление с дросел
192
(фиг. 131). За синхронизиращ датчик се използува прекъсвачът
на автомобила.
Преобразувателят на напрежение е изпълнен с български тран-
зистори Т214, свързани по схема с общ емитер, и работа с че-
<Риг. 131. Принцппна схема па кондензаторна запалителна уредба
„Старт 12-2“
стота 100 Hz. Трансформаторът Тр е навит върху магнитопровод
от силициева ламарина с размери Ш24ХЗЗ mm, като колектор-
ните намотки ттс, и wca имат по 25 намотки (проводник ПЕЛ-1
с диаметър 0,9 mm), базовите и w2— по 15 навивки (про-
водник ПЕЛ-1 с диаметър 0,19 mm), а вторичната Wn— 1500 на-
вивки от проводник с диаметър 0,19 mm. Токоизправителят е
свързан по еднофазна мостова схема и е натоварен с резистора
/?4, за да се намалят върховите напрежения. На изхода му се
получава изправено напрежение със стойност окело 360 V. Кон-
дензаторът е метало-книжен с капацитет 1 pF и допустимо
напрежение 400 V.
Схемата за управление съдържа всички елементи и работа по
същия начин, както показаната на фиг. 117 <5. Дроселът е навит
върху обикновена желязна пръчка с диаметър 10 mm и има
2500 навивки от проводник с / 0,19 mm. Неговата индуктивност
е 190 mH, а съпротивлението му — 70 Q.
Всички елементи на запалителната уредба са поставени в алу-
миниев корпус, чиято външна повърхност е с ребра. За по-добро
охлаждане транзисторите на преобразувателя са монтирани от
13 Електроника в автомобиля
193
външната страна в специални гнезда, без да са изолирани от
корпуса.
Консумацията на електрическа енергия е от 0,6 до 3 А.
Тази запалителна уредба може да се използува и при автомо-
Фиг. 132. Кондензаторна запалителна уредба за автомобили
, Трабант"
били с двуцилиндрови двигатели, например „Трабант44, конто
имат две отделни бобини и два прекъсвача. В този случай се
използува един преобразувател на напрежение, но след изправи-
теля уредбата се разделя на два независими клона, всеки с от-
делен кондензатор, тиристор и две еднакви схеми за управление
(фиг. 132).
Тъй като захранващото напрежение е 6 V, то в преобразува-
теля се използуват транзистори П210А. Различии са също така
трансформаторът и дроселът от схемата за управление. Магнито-
проводът на трансформатора е с разиери Ш 24X30 mm. Колек-
торните намотки wc, и имат по 16 навивки от проводник
ПЕЛ с диаметър 1,32 mm, базовите w, и Мвл—по 5 навивки от
проводник ПЕЛ с диаметър 0,41 mm, а вторичната Wn — 950 на-
вивки от проводник ПЕЛ с диаметър 0,20 mm.
Дроселът е навит на обикновена желязна пръчка с диаметър
10 mm и има 2000 навивки от проводник ПЕЛ с диаметър
0,25 mm. Индуктивността му е 130 mH, а съпротивлението — 34 S.
194
Кондензаторната запалителнауредба „Старт* 12-5* пред-
сгавлява развита и усъвършенствувана кондензаторна запалителна
уредба „Старт 12-2“. Независимо от по-простото си устройство
(фиг. 133) тя има по-до5ри показатели. Създава по-високо напре-
Тр
Фиг. 133. Принципна схема на кондезаторна запалителна уредба
„Старт 12-5“
жение— до 32 kV, има по-малка консумация на ток — 0,05 до 2,0 А,
и може да работи при по-ниско захранващо напрежение.
Структурно уредбата съдържа същите елементи, както „Старт
12-2“. Преобразувателят е еднотактен, изпълнен със силициев
транзисто , така че уредбата може да работи при значително по-
висока околна температура. Честотата, с която работи преобра-
зувателят, е около 4000 Hz. По тази причина и трансформаторът
е навит върху тороидален феритен магнитопровод с размери: вън-
шен диаметър 47 mm, вътрешен диаметър 37 mm и височина
28 mm.
Последователно във веригата на емитера е свързан дросел,
който има 10 навивки от проводник с диаметър 1,1 mm върху
феритна пръчка. Токоизправителят е свързан по еднофазна схема
със средна точка, като на изхода му се получава изправено на-
прежение със стойност около 400 V. Схемата за управление е с
дросел, който има същите данни, както този в „Старт 12-2“.
Кондензаторната запалителна уредба с импулсен транс-
форматор в схемата за управление [16] е предназначена за
автомобили с номинално напрежение на електрическата инстала-
ция 12 V. Тя се състои от преобразувател на напрежение, ти-
195
ристор (използуван като електронен ключ) и схема за управление
с импулсен трансформатор (фиг. 134). Като синхронизиращ дат-
чик се използува прекъсвачът на автомобила.
Преобразувателят на напрежение е двутактен, изпълнен с 1ран-
зисторите 1\ и 7\. Неговият трансформатор е тороидален, из-
Фиг. 134. Принципна схема на кондензаторна запалителна уредба с им-
пулсен трансформатор в схемата за управление
ЕБ — електронен блок, И Б — индукционна бобина. Пр — прекъсвач, АБ - аху-
мулаторна батерия, НК — контактен ключ, Пп — предпазител
работен от лента 34 НКМП с дебелнна 0,1 mm. Външният му
диаметър е 56 mm, вътрешният — 36 mm и височина—10 mm.
Колекторните намотки wct и wc2 имат по 14 навивки от провод-
ник с диаметър 0,35 mm, базовите намотки wb, и тг’в2 по 43 на-
вивки от проводник с диаметър 0,31 mm. Токоизправителят е свър-
зан по еднофазна мостова схема. На изхода му се получава
изправено напрежение около 300 V. Кондензаторът е метало-книжен с
капацитет 2,0 pF и допустимо напрежение 400 V.
Схемата за управление има същите елементи и работи по съ-
щия начин, както показаната на фиг. 117 а. Импулсният трансфор-
матор е навит върху тороидален феритен магнитопровод с вън-
шен диаметър 17 mm, вътрешен диаметър 7 mm и височина 5 mm.
Двете намотки имат по 150 навивки от проводник с диаметър
0,3 mm.
Всички елементи на уредбата са поставени в метален корпус,
196
като транзисторите на преобразувателя се монтират на два охла-
дителя, без да се изолират от тях.
Тази кондензаторна запалителна уредба [16] може да се изпъл-
ни и със схема за управление с транзистор (фиг. 135). При това
всички останали елементи се запазват същите. За защита на
Фиг. 135. Принципна схема на кондензаторна уредба със схема за управление
с транзистор
транзистора от схемата за управление последователно с първич-
ната намотка на индукционната бобина е свързан стабилитронът Дст.
Кондензаторната запалителна уредба с два последовател-
но евързани тиристора [18] е предназначена за автомобили с но-
минално напрежение на електрическа инсталация 12 V и осигурява
непрекъснато искрообразуване до 10 000 об/min за четирицилин-
дров двигател и до 5000 об/min за осемцилиндров.
Уредбата се състои (фиг. 136) от преобразувател на напреже-
ние, два последователно евързани тиристора, два парател но евър-
зани кондензатора и схема за управление с диоди. Като синхро-
низиращ датчик се използува прекъевачът на автомобила.
Преоэразувателят на напрежение е изпълнен на транзисторите
Ту и Т2, евързана по схема с общ емитер. Трансформаторът е с торо-
идален магнитопровод, навит от лента ОЛ25/40—12,5 с външен
диаметър 40 mm, вътрешен — 25 mm и височина 12,5 mm. Базис-
197
ните намотки we, и W, имат по 15 навивка от проводник ПЕВ
с диаметър 0,3 mm, емитерните и по 40 навивки от про-
водник ПЕВ с диаметър 1,0 mm и вторична намотка wn—1600
чавики от проводник ПЕЛШО с диаметър 0,15 mm. Изправителят
Фиг. 136. Принципна схема на кондензаторна запалите она уредба с два
последователно свързани тиристора
е свързан по еднофазна мостова схема и на изхода му се пол\-
чава изправено напрежение със стойност 300—400 V.
Като електронен ключ се използуват два последователно свър-
зани тиристора, като общото напрежение, което издържат в пра-
ва посока, е по-голямо от 400 V. Посредством резисторите
и /?6 се постига изравняване на приложеното към тях напре-
жение.
Схемата за управление е с диоди и действува, както показана ! а
на фиг. 118 а. Посредством нея се включва само тиристорът ДУх. Ти-
ристорът Ду* се включва веднага след като се отпуши тиристорът
ДУх като за тази цел се използуват резисторът /?8, кондензаторът
С2 и диодът Д6. Когато и двата тиристора са запушени, конден-
заторът С2 се зарежда през резистора /?8 до напрежение, равно
на пада на напрежение върху резистора /?6. След като ДУ1 се от-
пуши, това напрежение се оказва приложено през резистора /?ч
към управляващия електрод на тиристора ДУ9 с положителна по-
лярност.
198
Кондензаторите са паралелно свързани с общ капацитет 1 |aF и
издържат до 400 V.
Уредбата консумира ток от 0,5 до 1,5 А, като през контакти-
те на прекъсвача преминава само 0,2 А.
Фиг. 137. Принципна схема на кондензаторна запалителна уредба с безкон-
тактен индуктивен датчик
ЕБ — електрвнен блок, БД — бевконтактен индуктивен датчик, ИБ — индукционна бо-
бина, КК — контактен ключ, АБ — акумулаторна батерия
Кондензаторната запалителна уредба с безконтактен ин-
дуктивен датчик [9] е предназначена за автомобили с номинално
напрежение на електрическата инсталация 12 V. При четирицилин-
дров четиритактов двигател тя осигурява непрекъснато искрооб-
разуване до честота на въртене 12 000 об/min. Състои се от пре-
образувател на напрежение, тиристор като електронен ключ,
кондензатор, схема за управление, формиращо стъпало и безкон-
тактен индуктивен датчик (фиг. 137).
199
Преобразувателят на напрежение е двутактен, изграден от тран-
зисторите 7\ и Го. Той работи с висока честота— 2,5 до 3,0 kHz,
което позволява да се увеличи честотата на искрообразуване и по-
вишава устойчивостта на работа на уредбата при всички режими
Фиг. 138. Устройство на безкон-
тактния индуктивен датчик
/ — двете части на магнитопровода,
2 — намотки, 3 -- корпус, 4 — маг-
нитен екран
на работа на двигателя. Трансформаторът е навит върху магни-
топровод Ш 9X12 mm от пермалой 50НП. Първичната намотка
е от две части wj и всяка от конто има по 24 навивки от
проводник ПЕВ-2 с диаметър 0,8 mm, а вторичната Wn —770 на-
вивки от проводник ПЕВ-2 с диаметър 0,2 mm. Токоизправителят
е свързан по еднофазна мостова схема и на изхода му се полу-
чава изправено напрежение със стойност 400 V.
В преобразувателя са включени допълнително трансформаторът
Трх п резисторът Т?4, който подобряват работата му и същевре-
менно спомагат за по-бързото му възстановяване след разреждане
на кондензатора С4.
Схемата за управление включва тиристора Д? чрез създаване
пад на напрежение с положителна полярност върху паралелно
свързаните резистори /?8 и /?9, получен при разреждането на кон-
дензатора С-. Тя има сравнително просто устройство, тъй като
от формиращото стъпало при всички честоти на въртене на дви-
гателя се получава импулс с достатъчно стръмен фронт.
Формиращото стъпало съдържа един блокинг-генератор, изпъл-
нен с транзистора Г5, намотките ад , адт на индуктивния датчик
и тригер, изпълнен с транзисторите Г3 и 7\.
Самият безконтактен датчик представлява импулсен трансфор-
матор с разрязан тороидален феритен магнитопрозод, върху който
са навити три намотки (фиг. 138). Между двете части на импулс-
2(Х)
ния 1рансформатор е разположен магнитен екран, представляват
алуминиев цилиндър с равномерно разположени прорези, чийто
брой е точно равен на броя на цилиндрите на двигателя. Магни-
топроводът на трансформатора е изработен от феритни пръстени
1000 НМ (или 1000 НА) с 01000. Намотките од и Од! имат по
<80 навивки и се навиват върху магнитопровода едновремепно от
проводник ПЕВ-2 с диаметър 0,12 тп?. Намотката одц има също
80 навивки от проводник ПЕВ-2 с диаметър 0,12 тп?. Еезкон-
тактният датчик се монтира в стандартен прекъсвач-резпреде-
лител.
Когато между двете части на безконтактния датчик се намира
плътна част от магнитния екран, индуктивната връзка между негови-
те намотки е нарушена и блокинг-генераторът ('транзисторът Г5) не
действува. Транзисторът 7\ е запушен, а транзисторът Г3 - отпу-
щен. Кондензаторът С- се зарежда. Когато при въртенето на ва-
ла на прекъсвач-разпределителя между двете части на безкон-
гактпия датчик навлезе прорез, блокинг-генераторът се възбужда
и започва да генерира високочестотни колебания. Кондензаторът
Сб се зарежда през диода Д10 и при определена стойност на на-
прежението върху него транзисторът Г4 се отпушва рязко, а Т3
се запушва. След запушването на транзистора Т3 кондензаторът
Сг> се разрежда през резисторите /?8, /?9. От получения върху тях
пад тиристорът Ду се включва и кондензаторът се разрежда през
първичната намотка на индукционната бобина. Във вторичната й
намотка се създава импулс високо напрежение.
Кондензаторната запалителна уредба с безконтактен фо-
тодатчик [18] е предназначена за автомобили с номинално на-
прежение на електрическата инсталация 12 V. Създава вторично
напрежение със стойност 20 до 30 kV, като осигурява непрекъс-
нато искрообразуване до 6000 об/min за четирицилиндров дви-
гател.
Уредбата се състои (фиг. 139) oi преобразувател на напреже-
ние, два последователно свързани тиристора, изпълняващи ролята
на електронен ключ, кондензатор, формиращо стъпало и безкон-
тактен фотодатчик.
Преобразувателят на напрежение е двутактен, изпълнен с тран-
зисторите 7\ и Г2. Трансформаторът е навит върху тороидален
феритен магнитопровод и има същите данни, както трансформа-
торът на преобразувателя на напрежение на кондензаторната за-
палителна уредба, показана на фиг. 136 На него е навита още една
намо1ка което има 60 навивки от проводник ПЕВ с диаметър
0,4 mm. Преобразувателят на напрежение има два токоизправителя,
свързани по еднофазна мостова схема, като единият от тях служи
201
за зареждане на кондензатора, а другият — за закранване на фор-
миращото стъпало.
Безконтактният фотодатчик се състои от фотодиод КФДМ и
свръхминиатюрна лампа с нажежаема жичка НСМ-9-60-2 или
Фиг. 139. Принципна схема на кондензаторна запалителна уредба с без
контактен фотодатчик
ЕБ — електронен блок, ФД — фотодатчик, Д — фотодиод, Л — лампа, ИБ — индук-
ф
ционна бобина, КК — контактен ключ, АБ — а^умулаториа батерия
НСМ-10-55-2. Те се монтират в общ корпус, като между тях е
разположен непрозрачен диск с равномерно изработени прорези,
задвижван от вала на прекъсвач-разпределителя. Броят на проре-
зите съответствува точно на броя на цилиндрите на двигателя.
Формиращото стъпало, изпълнено с транзисторите Т3 до 7\,
представлява релеен усилвател с коефициент на усилване 2000.
Когато непрозрачният диск е затъмнил фотодиода, последният
е запушен и към базата на ’ транзистора Т3 се подава отрицате-
лен потенциал от захранващия токоизправител (Дб — Д8), в ре-
зултат на което той е запушен, Запушени са и транзисторите
7\ и Гб, тъй като те се отпушват от колекторния ток на тран-
зистора Т3, Транзисторите Т3 и Г7 са отпушени, понеже на база-
та на първия от тях се подава отрицателен потенциал през ре-
202
зистора /?16. При това кондензаторът Сб се зарежда през резисто-
рите /?17 и /?1Я, диода Д12 и резистора /?10.
Когато при въртенето на непрозрачния диск между фотодиода
и лампата застане прорез и фотодиодът се освети, последният се
отпушва и съпротивлението му се намалява рязко. Към базата на
транзистора Т3 се подава положителен потенциал и той се от-
пушва. Това води до отпушване на транзисторите 7\ и Т- и до
скокообразно запушване на транзисторите Г6 и Гт. В този момент
кондензаторът С5 се разрежда като върху резистора R1Q възник-
ва пад на напрежение с положителна полярност, който включва
тиристора ДУ2. Веднага след него се включва и тиристорът Дуъ
Кондензаторът С3 се разрежда през първичната намотка на ин-
дукционната бобина и в нея се създава импулс високо напре-
жение.
Посредством стабилитроните Дст1 и Дс12 се стабилизира напре-
жението, с което се захранва лампата на датчика. Това напреже-
ние трябва да има стойност 8 до 9 V за лампа НСМ10-55-2 и 7
до 8 V за лампа НСМ9-60-2. Номиналното захранващо напреже-
ние на тези лампи в същност е 10 V и съответно 9 V, но с цел
удължаване срока на експлоатацията им те се захранват с напре-
жение с по-ниска стойност Не се допуска захранването на лам-
пите да бъде с по-ниско напрежение, тъй като това намалява
рязко тока през фотодиода и ще доведе до отказ на запали-
телната уредба.
Всички елементи на уредбата се разполагат в метален корпус,
като транзисторите на преобразувателя и Т2 и стабилитроните
Д1в и Д17 трябва да се монтират на отделни охладители, като
се изолират от тях.
Глава V
ЕЛЕКТРОННИ УСТРОЙСТВА ЗА СИГНАЛИЗАЦИЯ И ЗАЩИТА
5.1. Полупроводникови релета за пътепо <азатели
Релето за пътепоказателите е основен елемент в уредбата на
светлинната сигнализация. Понастоящем в автомобилите се изпол-
зуват почти изключително електромагнитни релета, контактите на
конто периодично, за определено време включват сигналните
светлини (мигачите). Те обаче имат сравнително сложна конструк-
ция и в много случаи недостатъчна надеждност и дълготрайност.
203
Освен това електромагнитните релета за пътепоказатели не могат
да се ремонтират, а практически са и нерегулируеми. Ето защо
много любители, а напоследък и никои фирми поставят в уред-
бата за светлинна сигнализация полупроводникови релета за пъ-
^иг. 14^. Полупроводниковэ реле за пътепУказатели изпъл-
нено с транзистори от различен тип
С.Л — си1 налим лампи, II — иревключватсл, А'.7 — контролча лампа
тепоказатели. Тези релета се изграждат на основата на различии
импулсни схеми. Съдържат мултивибратори, генератори на право-
ъгълни импулси и др., които с определена честота включват сиг-
налните светлини. Тъй като мощността на сигналните лампи в
съвременните автомобили е до 110 W за леки автомобили, до
150 W за товарни автомобили и около 250 W за автобуси, по-
лучаваните импулси трябва да се усилят. За тази цел могат да
се използуват едностъпални транзисторни усилватели, работещи
в режим на превключване, или обикновени електромагнитни ре-
лета. Усилвателят се изчислява, като се има пред вид мощност-
та на едната половина сигнални лампи, след коего съобразно
неговите параметри се прозктира имиулсната схема. Тя тряб-
ва да създава сигнал, достатъчен за бързото и сигурно сра-
ботване на усилвателния елемент. Другото условие за импулсна-
та схема е тя да работи със стабилна честота, осигуряваща 60
до 100 включвания в минута на сигналните светлини.
В показаната на фиг. 140 схема [19] е използуван мултивибра-
тор, изграден с транзисторите иТ2, Те са от различен тип (съ-
ответно п—р—п и р—п—р\ тъй като това прави схемата практи-
чески нечувствителна към пулсациите на захранващото напрежение.
204
гЧестотата и продължителността на генерираннте от мултивибратора
импулси, респ. периодичността, с която ще работят сигналните
светлини, се определят от стойностите на съпротивленията на
резисторите /?,, /?2 и електролитния кондензатор С\. Те се изби-
рат ориетировъчно съгласно зависимостите:
/?! = 2рх.р2. 2;
(5.1) --(0,1 4-0,2) /?! 2;
- 600 4-800 kS.pF,
където са коефициентите на усилване на транзисторите
Т\ и Г2.
Точните им стойности се установяват при настройване на схе-
мата като, честотата, с която работят сигналните лампи, трябва
да бъде около 60 до 100 включвания в минута.
Получените от мултивибратора импулси се усилват от едностъ-
пален усилвател, изпълнен с транзистора Г3, и през превключва-
теля се захранва едната или другата половина сигнални лампи
СЛ. Последователно на сигналните лампи и превключвателя е
евързана контролната лампа КЛ. Тя свети през време на паузите
между захранващите импулси. Когато някоя от сигналните лам-
пи изгори, контролната лампа ще се запалва по-бавно и ще све-
ти по слабо.
Резисторът /?7 облекчава превключването на транзистора 7\.
Неговото съпротивление трябва да бъде равно на номиналното
съпротивление на една сигнална лампа, а мощността му RP око-
ло половината от мощността на лампата.
В схемата са използувани съветски транзистори. Транзисторът
7\ е МГ137 или МП38А с неголям коефициент на усилване. по
ток 10 4-30. Транзисторът е П213А или П214,11215 с кое-
фициент на усилване по ток 02 = 2О-г6О. Токът на транзистора
се определи от мощността на сигналните лампи. При П216 и
П217 общата мощност на едната половина сигнални лампи може
да бъде 21 до 25 W, а при П210Б и П210В — до 45 W. Транзи-
сторът Т3 се монтира на охладител с площ 50 до 100 ст2.
Схемата може да се изпълни и само с р—п—/г-транзистори
(фиг. 141) 20. За тази цел транзисторът 7\ може да бъде Ml 139
или МП42, с възможно по-малък пад на напрежение в отпушено
състояние (не позече от 0,1 V), за да не се влоши температур-
ната стабилност на схемата.
На фиг. 142 е показана схема на полупроводниково реле за
пътепоказатели, в която като усилвателен и изпълнителен елемент
е използувано обикновено електромагнитно реле. В схемата се из-
205
лолзува несиметричен милтивибратор, изгрэден с транзисторите Т.
и Г2. Времезадаващите кондензатори С, и са с различен капа-
цитет, за да се получи различна лродължителност на импулса и
Фиг. 141. Полупроводников© реле за пътепоказатели
Фиг. 142. Полупроводниксво реле за пътепоказатели с електрома!-
нитно реле
паузата. Продължителността на паузата може допълнително да
се измени посредством променливия резистор /?4.
206
Транзисторът Т3 се използува като съгласуващ елемент ме-
жду изхода на мултивибратора и електромагнитното реле.
Изпълнителният елемент на схемата е миниатюрно електромаг-
нитно реле. Неговата намотка е свързана с колектора на транзи-
стора Г3. Тя има съпротивление 165 S и консумира ток 70 mA
при 12 V. Контактите на релето са евързани последователно с
превключвателя на пътепоказателите. Контролната лампа се свърз-
ва паралелно на контактите и свети едновременно със сигналните
лампи.
Захранващото напрежение при различна честога на въртене на
двигателя се стабилизира посредством стабилитрона ДС1.
5.2. Електронни оборотомери
Измерване на честотата на въртене на двигателя при различни-
те режими на работа е безусловно полезно, а може да се каже
дори и необходимо. Това на първо място позволява да се подоб-
ри експлоатацията на автомобила, тъй като водачът има възмож-
ност да избира най-подходящия работен режим за съответни път-
ни условия. Различните скорости ще се включват при оптимална
честота на въртене на двигателя, което ще повиши надеждност-
та и дълготрайността на трансмисията. От друга страна, различ-
ните проверки и регулирания на двигателя, на неговите агрегати
и уредби ще се извършват по-лесно, бързо и най-важното по-
точно.
Принципът на действие на електронните оборотомери се основа-
ва на измерване на средната стойност на серия еднакви по про-
дължителност и амплитуда импулси с различии честоти (фиг. 143).
Естествено честотата на импулсите трябва да бъде строго про-
порционална на измерваната честота на въртене.
При автомобилите с бензинови двигатели такива импулси мо-
гат да се получат от запалителната уредба, от нейната първична
или вторична верига. Това е лесно и удобно, поради което всич-
ки практически схеми на елек! ронни оборотомери се свързват
така.
Електронните оборотомери могат да се използуват и при авто-
мобилите с дизелови двигатели, но при тях е необходимо да се
постави някакъв контактен или безконтактен датчик, понеже
липсва подходящ източник на електрически сигнали.
Тъй като получаваните от запалителната уредба импулси имат
различна амплитуда и продължителност при различните режими
на работа на двигателя, входного стъпало на схемата на елек-
207
гронните оборотомери представлява някаква формираща схема. За
тази цел се използуват различии импулсни схеми (мултивибратор,
тригер и др.), които при всеки импулс, получен от( запалителната
уредба независимо от неговите параметри, създават на изхода си
•Фиг. 143. Принцип на действие на електронен о6оротс»у.ер
правоъгълен импулс с постоянна продължителност и амплитуда.
Зависимостта между честотата на въртене на двигателя и чес-
тотата на импулсите, по която се градуира и скалата на оборо-
томера, е следната:
(э.2) /i — k—,
където
п е честотата на въртене на двигателя, об/min;
f—честотата на импулсите, Hz;
k — коефициент (k — 2 за четиритактови двигатели и /г!
за двутактови);
z — броят на цилиндрите на двигателя.
На фиг. 144 е показана схема на електронен оборотомер [20],
състояща се от чакащ мултивибратор, използуван като формиращо
стъпало, и свързан към изхода му стрелкови индикатор. Оборото-
мерът се свързва или директно към прекъсвача на запалителната
уредба (паралелно на искрогасителния кондензатор), или чрез ин-
дуктивна връзка към кабела за високо напрежение между прекъс-
вач-разпределителя и индукционната бобина. Вторият начин се
използува предимно при автомоби,™ с електронна запалителна
уредба, понеже сигналът, получен от прекъсвача, е недостатъчеп
208
да задействува схемата. Той се реализира, като около кабела за
високо напрежение се навият плътно 3—4 навивки изолирак про-
водник, които след това се закрепват механически.
Като индикатор се използува милиамперметър с максимално
<1 иг. 144. Приниипна схема га електронен оборотомер
отклонение на стрелката при ток 1 inA и вътрешно съпротивле-
ние 300 U. Желателно е, за да се постигне по-голяма точност при
измерването, скалата му да бъде 270°.
Посредством стабилитрона ДСт се премахва влиянието на пул-
сациите на захранващото напрежение.
Схемата се настройва чрез потенциометрите /7, и /?.3, С потен-
циометъра Пх се поддържа постоянна амплитуда на входните
сигнали (6 V на колектора на транзистора Г2), а с /?9 се задава
обхватът на скалата.
Оборотомерът се еталонира посредством друг точен оборотомере
или генератор на импулси. Тъй като честотата на импулсите
право пропорционална на честотата на въртене, то скалата на ин-
дикатора е линейна и може да се разграфи, като се получат само
няколко точки от нея.
Електронният оборотомер, чиято схема е показана на фиг. 145
[8], може да се използува както на автомобили с номинално на-
прежение 12 V, така също и на автомобили с номинално напре-
жение 6 V. Нейната структура е подобна на разгледаната схе-
ма. Формиращото стъпало е мултивибратор, изграден с транзисто-
рите 7\ и 7\ (тип п—р—п). Стрелковият индикатор е свързан в
колекторната верига на транзистора 1\. Той е милиамперметър с
максимално отклонение при ток 1 mA. Желателно е неговата ска-
ла да бъде по-голяма (270°).
209
Оборотомерът се свързва към прекъсвача на запалителната
уредба (паралелно на кондензатора), като входният сигнал се по-
дава през делителя на напрежение /?1—/?2 на базата на транзи-
стора Тг.
Фиг. 145. Схема на електронен оборотомер, захранван с 12 V
иб V
Температурната стабилизация на схемата се осъществява от
свързания в емитерната верига на транзистора 7\ диод Д2.
Стабилизиране на показанията на оборотомера при изменение
на захранващото напрежение се постига чрез стабилитрона ДС1>
свързан паралелно на транзистора Тх и делителя на напрежение
—/?6, от който се подава напрежение към базата на транзисто-
ра Г2.
Тази схема позволява да се измерва честотата на въртене до
7500 об/min за четирицилиндров четиритактов двигател, като греш-
ката в показанията е около 1%.
Една сравнително проста, но с достатъчно добри показатели
схема на електронен оборотомер е показана на фиг. 146. Предназ-
начена е за автомобили с номинално напрежение на електриче-
ската инсталация 12 V и е изработена изцяло е български р—п—р-
транзистори. Стрелковият индикатор е милиамперметър с макси-
мално показание при ток 1 mA. Оборотомерът се свързва към
прекъсвача на запалителната уредба. Чрез стабилитрона Дст и
електролитния кондензатор С3 се постига независимост на пока-
занията при изменение на захранващото напрежение.
Тази схема позволява да се измерва честотата на въртене на
четирицилиндров четиритактов двигател до 6000 об/min.
210
5.3. Електронен сигнализатор за температурата на двигателя
Автомобилният двигател има най-добри показатели (мощност,
икономичност и др.) при определен температурен режим. При по-
вечето автомобили температурата на двигателя се контролира
Фиг. 146. Схема на електронен оборотомер, разработетен в БТР
при ДСО „Мототехника и авгосервизи"
чрез термометър, монтиран на арматурното табло. Този термоме
тър е свързан към датчик (електроимпулсен тип, термистор и др.)
който измерва температурата на охлаждащата течност или мас-
лото. При двутактовите двигатели с въздушно охлаждане обаче
'юзи начин не може да се приложи.
Схемата на едно сравнително просто устройство за контроля-
ране на температурата на двутактов двигател с въздушно охлаж-
дане е показана на фиг. 147 [20]. То е предназначено за автомо-
били с номинално напрежение на електрическата инсталация 6 V,
например „Трабант", и посредством светлинна сигнализация ин«
формира шофьора за достигане на долната и горна температурна
граница. Схемата представлява два тригера и полупроводников
германиев диод като датчик. В този случай се използува зависи-
мостта на обратното съпротивление (обратния ток) на диода от
температурата.
Когато контактният ключ е включен, но двигателят не работи^
транзисторите 7\ и Г4 са запушени. При достигане на темпера-
тура на двигателя 50°С левият по схемата тригер се „преобръща"
и транзисторът Гх се отпушва. Свързаната в колекторната му
верига лампа със зелен цвят светва. Когато температурата на дви-
гателя достигне 90°С, се „преобръща" и десният по схемата три-
211
ер, при което светва свързаната с колектора на транзистора 7\
лампа с червей цвят.
Задаването на двете граници, при конто устройство™ се за-
действува, става чрез изменение на стойностите на съпротивле-
нията на променливите резистори /?5, /?7 и /?л.
<Гиг. 147. Принципна схема на и” lauisaion на ie.\ пературата на !ви-
1ателя на звтомобил „Трабант"
Полупроводниковият диод, използуван като датчик, се поставя
на алуминиева плочка, като се изолира от нея със слюдена или
друга подходяща пластинка и се закрепва на подходяще място
към двигателя. Това място се избира опитно, но във всички слу-
чаи диодът трябва да бъде защитен от потока охлаждащ въздух.
Необходимо е да не се забравя, че диодът се включва в обратна
посока.
5.4. Електронни устройства за защита на автомобилите
от кражба
Броят на автомобилите, особено в големите, градове непрекъсна-
то нараства и вече в много от тях достигна внушителни цифри.
Едновременно с това обаче се изостри проблемът за тяхното опаз-
ване. Вече хиляди автомобили се гарират и домуват по улиците
и тротоарите, където сигурността им не може да бъде достатъч-
но осигурена. Поради това много собственици монтират на авто-
мобилите си най-различни фабрично произведени или любителски
устройства за защита на автомобилите от кражба и проникване
в тях на странички лица. Разнообразие™ и сложността на тези
212
устройства са изключилелно юлеми, но всички те трябва да удо-
влетворяват следните основни изисквания:
1. Да алармират чрез включване на звуковата сигнализация
при нежелателно проникване в ав.гомобила на странични лица.
При това е желателно да се възпрепятствува първоначалното
пускане на двигателя чрез прекъсване на веригата на запалване-
то или на стартера.
2. Включването и изключването на устройство™ трябва да ста-
ва по начин, известен само на собственика.
3. Устройство™ може да се задейств}ва при отваряне на вра-
лите на купето, капака на двигателя и на багажника или при
опит за „запалване* на двигателя.
4. При своето действие устройство™ за защита трябва да
проявява известна избирателност, т. е. да позволява на собствени-
ка да извърши определени обичайни и необходими операции, на-
пример влизанс в автомобила, без да се задействува. В тази връз-
ка функционално е най-правилно при спиране на автомобила
шофьорът да включи устройство™ и да има възможност да из-
лезе, без то да е сработило. Обратно, при влизане в автомобила
той трябва да има време да го изключи, като, разбира се, това
време трябва да бъде недостатъчно за обезвреждане на устрой-
ство™ за защита от странични лица.
5. Устройство™ за защита трябва да има по възможност ми-
нимална консумация на електрическа енергия, за да се запази
акумулаторната батерия при дтлги простои на автомобила.
На фиг. 148 а е показан външният вид на електрическата схе-
ма на произвежданата в СССР сигнализация за охрана на авто-
мобилите „АОС“. Тя е предназначена за автомобили с номинално
напрежение на електрическата инсталация 12 V и защищава авто-
мобила чрез втлючгане на звуковия му сигнал при отваряне вра-
тите на купето, багажника или капака на двигателя от странични
лица, като едновременно с това не позвовява да се „пусне“ дви-
гателят.
За включване и изключване на сигнализацията се използува
специален кодов щепсел с девет щифта, който се поставя в спе-
циално гнездо на автомобила. Кодовия! щепсел е малък и може
да се носи заедно с ключовете на автомобила. Сигнализацията е
включена, когато кодовият щепсел е изваден от гнезд ото и се задей-
сгзува от включвателите на вратите и два допълнително поставени
ьключвателя на капака на багажника и на капака на двигателя. В този
случай, ако се отвори някоя от вратите, електронната схема сра-
ботва и включва звуковия сигнал на автомобила след 7 до 30 s.
Това време е напълио достатъчно за собственика да постави ко-
213
довия щепсел в гнездо го, с което ще изключи сигнализацията.
Ако обаче се отвори багажникът или капакът на двигателя, преди
да е поставен кодовият щепсел, звуковият сигнал се включва вед-
нага и може да бъде изключен само ако се постави шепселът.
Фиг. 148. Външен вид (а) и електрическа схема (J) на стветска сигнализа-
ция за охрана „АОС“
1 — кодов щепсел с гнездо, 2 — електронен блсж, 3 — реле на клаксона, 4 — контак-
тен ключ, 5 — вклкчватели на вратите, 6 — включватели на капака на двшателя и на
капака на багажника
214
При затваряне на капака схемата продължава да работи,
т. е. звуковият сигнал остава включен в продължение на 1 до
5 min.
В най-общи линии сигнализацията действува по следния начин*.
При отваряне на багажника или на капака на двигателя съответ-
ният допълнителен прекъсвач затваря контактите си и конденза-
торът С\ се зарежда с показаната на фиг. 148 полярност. Съ-
ставният транзистор 7\—1\ се отпушва и релето сработва. То
затваря контактите си ~2, с конто включва мултивибратора, съ-
ставен от транзисторите 7'3 и Г4. Той от своя страна задейству-
ва релето Р3, чиито паралелно евързани контакти и Р|~4
включват звуковия сигнал на автомобила. Едновременно с това
релето Р2 затваря и контактите си Pf“4, с което блокирва запа-
лителната уредба.
При отваряне на някоя от вратите на купето се задействува
съответният включвател и в този случай кондензаторът С^ще се
зарежда през диода Дк и потенциометъра Пь който определя
времето за задържане. След това схемата действува по описания
вече начин.
Сигнализацията ще се задействува и ако странично лице вклю-
чи контактния ключ. Тогава се задействува релето Pv което
чрез контактите си Р^~4 осигурява зареждане на кондензатора Ск
през потенциометъра ГЦ.
Кодов щепсел за защита на автомобила от кражба се използу-
ва и при произвежданата от американската фирма „Аутометик
рейдио“ кондензаторна запалителна уредба модел CDI-2049CD
(фиг. 149). При нея двигателят на автомобила може да се пусне
само ако изработеният като печатна платка кодов щепсел се по-
стави в съответното гнездо на автомобила. С изваждането на по-
добия щепсел се прекъеват някои електрически връзки и запали-
телната уредба се блокира. Тази уредба няма допълнителна
сигнализация и не защищава автомобила от проникването в него
на странични лица, поради което не е достатъчно ефективна.
Една схема на устройство за защита на автомобили с номинал-
но напрежение на електрическата инсталация 12 V, която удбв-
летворява всички изисквания, е показана на фиг. 150. Тя съдържа
две релета за време със закъснение, изградени с транзисторите
Т2 и Г3, 7\, и един мултивибратор (транзисторите Т& и Г0).
Устройство™ се задействува от включвателите на вътрешното
* 3 а 6 е л е ж к а. Разглзжда се случаят. когато кодсвият щепсел не е поста-
вен в гнездото на автомобила.
215
осветление, разположени на вратите на купето, и два допълни-
телни включвателя на капака на двигателя и на багажника.
Времето за задържане на двете релета се определи от капаци-
тета на кондензатора Q и съпротивлението на резистора Рг и
Фиг. 149. Кондезаторна запалителна уредба CDI-2949CD съ? защита сре-
щу кражба
а — кодов щепсел, б — схема на свързване
1 — кодов щепсел, 2 — гнездо, 3 - електронен блок на запалите1на система, 4 — мв-
дукционна бобина, 5 — е1ектрическа съедннителна връзка
съответно — С2 и /?2- При посочените на фиг. 150 стойности на
тези елементи времето и за двете релета е 20 до 25 s.
Устройството се включва към захранващото напрежение чрез
ключа Кл, който естествено трябва да бъде разположен на мя-
сто, известно само на^собственика.
По време на движение или когато автомобилът не е застрашен,
схемата е изключена чрез ключа Кл. При спиране шофьортт
включва ключа Кл, с което захранва първото реле за време. При
това транзисторите 7\ и Г2 са отпушени. Електромагнитното ре-
ле Рх сработва и огваря нормално затворените си контакти Р\, с
което прекъсва захранването към останалата част от схемата-
Шофьорът може спокойно да напусне автомобила, тъй като вР^-
216
мето за закъснение на първото реле (20 до 25 s, докато се за-
режда кондензаторът С\) е напълно достатъчно за това. След
като изтече времето за закъснение, транзисторът 7\ се запушва,
понеже базата му става по-положителна от емитера. Запушва се
Фиг. 150. Принципна схема на устройство за защи!а срещу^кражба, съдържаша
две релета за време и мултивибратор
Кл — ключ ва включвани и изхлючване на устройстзото; 1*2, 3, 4 — включвагели на вра-
тите на купето: 5, 6 — включввтели на капака на двшателя и на капака на багажника
и транзисторът Г.2, поради което електромагнитното реле Рх от-
пуска котвата си и неговите контакти PJ се затварят отново. По
такъв начин се осигурява захранването и на останалата част от
схемата. Ако сега се отвори някоя от вратите, ще се включи
свързаният с нея включвател 1—4 и ще се подаде напрежение
към електромагнитното реле Р2 п0 веригата: маса, задействувания
включвател, релето Ръ затворените контакти Р\, ключа поло-
жителния извод на захранващия източник. То сработва и затваря
нормално отворените си контакти Р* и Р*. С първите се осъще-
ствява самозадържане на релето така, че дори вратата да се за-
твори, схемата е задействувана, а Р?2 захранва второго времезадър-
жащо реле. След определено време (20 до 25 s) то сработва и
през контактите PJ се подава зах.ранващо напрежение към мул-
тивибратора. Той се задействува и чрез контактите Р{- на елек-
тромагнитното реле Рб започва през кратки интервали да включ-
ва звуковия сигнал на автомобила или друга сигнализация. Другите
217
контакти на релето Р4 могат да бъдат свързани към запали-
телната уредба или стартера, за да се предотврати „запалването*4
на двигателя.
В случай че се отвори капакът на двигателя или на багажника,
се затвяря един от включвателите 5—6. С това се задействува
електромагнитното реле Р3, нормалью отворените контакти Р| на
кбето шунтират кондензатора С2, и устройството за защита се
задействува почти мигновено. Релето Р3 се самозахранва чрез
контактите си Р’. Устройството действува дотогава, докато не
бъде изключен ключът Кл. В схемата са използувани само бъл-
гарск}! транзистори SF.Т308. Електромагнитните релета са българ-
ски — тип РР-1 със съпротивление на намотката 900 Q и ток на
сработване 20 mA. Могат да се използуват и други релета със
същите данни.
5 5. Защита на електрическата инсталация от пренапрежение
Погишаването иа напрежението в електрическата инсталация е
опасно за много от консуматорите, като особено чувсТвителни
към това са полупроводниковите елементи. При автомобилите с
генератори за променлив ток най-вероятните причини за повиша-
ване на напрежението са прекъсване па проводника между гене-
ратора и акумулаторната батерия или неизправност на реле-
регулатора. В първия случай са застрашени полупроводниковият
токоизправител и реле-регулаторът, а във втория — всички елек-
трически консуматори на автомобила. По тази причина са разра-
ботени специални защитни устройства, които сработват, ако на-
прежението в електрическата инсталация превиши определена
стойност (обикнсвено около 1,5 (7Н) и прекЪсват тока през въз-
будителната намотка на генератора. С това напрежението на ге-
нератора се понижава по^ти до нула и електрическите консума-
гори остават свързани само към акумулаторната батерия.
На фцг. 151 е показан външният вид и принципната схема на
апарат за защита от пренапрежение, произвеждан от фирмата
,.Бош“ и означаван 0 192 900 004. Той е предназначен за авто-
мобили с номинално напрежение на електрическата инсталация
24 V.
Когато напрежението на генератора е по-ниско от определената
стойност, стабилитронът ДСг е запушен. Транзисторът Т е също
запушен, тъй като през резистора /?3 към емитера му е прило-
жен отрицателен потенциал. През тиристорът Ду не протича ток,
218
понеже управлявалцият му електрод чрез резистора с свързан
към маса и генераторът се възбужда нормално.
Когато по някаква причина напрежението на генератора преви-
ши определената стойност, стабилитронът се отпушва, към еми-
Фиг. 151. Външен вид (а) и принципна схема (о) на апарат за защита от пре-
напрежения 0 192 900 004 на фирмата „Бош*
1 — генератор за променлив ток, 2 — реле-регулатор. 3 — апарат за зашита от пренапре-
жения, 4 — акумулаторна батерия, 5 — контролна лампа за зареждане
.тера на транзистора Т се подава положителен потенциал и той
също се отпушва. Протичащият през него ток създава върху ре-
зистора пад на напрежение, който се прилага към управлява-
щия електрод на тиристора Ду и го отпушва. В резултат на това
клемата D+ на генератора се свързва към маса (клемата
възбудителният ток се прекъсва и напрежението на генератора
рязко се понижава. Тиристорът се запушва, но ако причината за
повишаване на напрежението не е отстранена, апаратът ще сра-
боти отново. При всяко включване на тиристора контролната лам-
па 6 на арматурното табло ще светва, с което сигнализира на
водача за съществуващата неизправност.
219
Този апарат има следните технически данни:
номинално напрежение 24 V;
напрежение на включване 31 до 32 V-
време за включване 250 до 400 pts’
максимално допустма работа температура 4-70°С’
маса 0,33 kg'
Фиг. 152. Принципна схема на апарат за защита ит прена-
крежения 0 1SJ 900 0J5 на фирмата „Ьош*. Означенията
са,какго на фиг. 151
Но фиг. 152 е показан друг апарат на фирмата „Боши със
същото предназначение, означаван 0 192 90Э 0Э5. Той е предназ-
начен за работа в инсталация с номинално. напрежение 24 V и се
свързва към генератора по същия начин, както разглеждания.
Аналогично е и действието му с тази разлика, че с включване-
то на тиристора Ду сработва електромагнитното реле Р и него-
вите нормално отзорени контакти се затварят. С д;ова сеизключ-
ва тиристорът, но релето остава включено, докато кондензаторът
Сх се разреди през намотката му. Ако за това време причина та
за повишеното напрежение не е отстранена, анарагът щесработи
220
oiново. При всяко включване на релето контролната лампа на ар-
матурного табло ще светва, с което ще сигнализира на водача
за съществуващата неизправност.
Техническите данни на този апарат са следните:
номинално напрежение 24 V;
напрежение на включване 30,5 до 31 V, 41 до 43 V;
време за включване 2 до 3 s, <60 ps;
максимално допустима температура 4-85°С;
маса 1,1 kg.
Освен тези фирмата мБош“ произвежда и апарати за защита от
пренапрежения, вградени в общ корпус с безконтактни реле-регу-
латори.
5.6. Електронен ограничится на честотата на въртене
ца двигателя
При никои автомобили с мощни и високооборотни двигатели
същеютвува опасност при определени режими честотата на вър-
тене да превиши максимално допустимата, което води до възник-
ване на авария. В други случаи по различии причини се налага
също честотата на въртене на двигателя да не презишава опре-
делена стойност. До настоящий момент за тази цел на автомоби-
лите се използуваха различии механични ограничители на често-
тата на въртене на двигателя — центробежни, вакуумни и др. С
помощта на електронни устройства този проблем може да бъде
решен по-лесно и по-точно. За това благоприятствува и все по-
широкото внедряване на електронните запалителни системи.
На фиг. 153 е показана принципна схема на одно електронно
устройство [22], включващо транзисторна запалителна система, ог-
раничится на честотата на въртене и оборотомер. То е разрабо-
тено от фирмата „Сименс“ (ГФР) и е било монтирано на автомо-
бил „Мерцедес-Бенц“ с вместимост на двигателя 2,5 I.
Основният елемент на ограничителя на оборотите е операционен
усилвател тип ТСА 335*, в който се сравняват две напрежения.
Едното получено от стабилитрона Дсг и делителя на напрежение
/?4, Т?5 и определящо задад^ната максимална честота на въртене
на двигателя и другото, получено от схемата на оборотомера и
съответствуващо на действителната честота на въртене. Използу-
ва се оборотомерът, тъй като получените от запалителната уред-
ба импулси се формират в него с еднаква форма и амплитуда.
* Забел еж к а. Изпълнен к по интегрална схема.
221
Импулсите от оборотомера постъпват в ограничителя на оборо-
тите през диодз Д. Те преминават през една /?С-трупа (рдзисто-
рите Яз и кондензаторите С2), след което се подават
на входа 2 на операционния усилвател. Там те се сравняват със
Фиг. 153. Принципна схема на електронно устройство, съдържащо
транзисторна запалителна система, ограничится на обо; отите и оборо-
томер
АБ — а куму латорна батерия, ИБ — индукционна бобина, Нр — прекъсзлч, оборе-
тэмер
зададеното напрежение (подадено на входа 3) и ако честотата на
въртене на двигателя е по-голяма, операционният усилвател
изключва. При това се запушзат транзисторите Г4 и Гб.
Това води до запушване на транзисторите и Тъ с което се
прекъсва работата на запалителната уредба. Ограничителят на
честотата на въртене е настроен така (чрез променливия резистор
/?5), че запалителната уредба се изключва при 660Э об/min и се
включва отново при 6500 об/min. Тази разлика от 100 об/min е
достатъчна, за да се получи забележимо прекъсване, но не бива
да бъде по-голяма, тъй като ще доведе до нарушаване на рабо-
тата на двигателя.
«22
5.7. Електронни схеми за импулсно командуване
на стъклочистачките
На повечето от автомобилите стъклочистачките, задвижвани от
електродвигател, при включването им работят постоянно, като се
движат винаги с една и съща скорост. Много често при слабь
р + 12V
Фиг. 154. Електрическа схема и принципна схема на свързване на
устройство за импулсно командуване на стъклочистачките на лек авгомо-
бил „Шкода-
1 — ел*ктродвигател на стъклочисгачкит 2 — команден ключ. 3 — електрэнен бюк,
4 — изключвател за крайно положение
дъжд или снят предното стъкло се изчиства само за един или
два хода. Постоянното движение на стъклочистачките в този слу-
чай е неудобно, тъй като те пречат на водача и той трябва по-
стоянно да ги включва и изключва. Перата „задират" по сухоте»
стъкло, изразходва се излишна електроенергия и пр. Ето защо
напоследък в автомобилите се използуват различии устройства,
позволяващи при необходимост стъклочистачките да се движат
периодично през определени интервали от време. За тази цел мо-
гат да бъдат използувани и различии електронни схеми, изграде-
ни с полупроводникови елементи.
На фиг. 154 е показана електрическата схема за импулсно ко-
мандуване на стъклочистачките, монтирано на леките автомобили
„Шкода". На същата фигура е показана и общата принципна схе-
ма на свързване.
Устройството се състои от електронна импулена схема и ко-
223>
манден ключ с пет положения — изключено, включено и три ско-
рости на движение — 25 цикъла/min, 12 цикъла/min и 5 цикъ-
ла/min.
Електронната схема гъдържа два транзистора 1\ и Г2, време-
задаващ кондензатор С\ и електромагнитно реле като изпълни-
гелен елемент.
Когато командният ключ се включи в положение, съответству-
ващо на една от скоростите на движение, към схемата се пода-
ва напрежение през един от резисторите /?4, /?6 или При това
транзисторите Т\ и Г3 са отпушени, електромагнитното реле сра-
ботва и превключва контактите си в положение II. Електродви-
гателят на стъклочистачките получава захранване и се задвижва,
като превключва изключвателя си за крайно положение 4. също в
по/ожение U. Това състояние се запазва, докато се зареди кон-
дензаторът Сх (по веригата: положителния извод на захранващия
източник, единия от резисторите /?4, /?б или /?6, кондензатора С.,
променливия резистор /?2, намотката Pi_2 на релето, отпущения
транзистор Г2, маса). Транзисторите 7\ и Г2 се запушват, кон-
тактите на електромагнитното реле се връщат в положение I, а
кондензаторът Су се разрежда през намотката Pi -1 на релето и
резистора /?6. След това процесът се повтаря. Периодичността, с
която работи схемата, се определи от времеконстантата на конден-
затора Су (основно от променливия резистор /?2 и един от рези-
сторите /?4, /?б или /?в). Независимо от периодичността, с която
работи електронната схема, стъклочистачките след всеки цикъл
спират винаги в крайно положение тогава, когато превключвате-
лят за крайно положение се върне отново в положение I.
На фиг. 155 е показана схема за импулсно командуване на
стъклочистачките [8], при която цикълът на действие може да
се изменя плавно по желание на водача в границите от 5 до 40 s.
Схемата се захранва с постоянно напрежение 12 V и се включ-
ва посредстом ключа К. Транзисторите 1\ и Г2 са свързани в
чакащ мултивибратор, като периодичността на създаваните от не-
го импулси се изменя чрез потенциометъра /7Р Транзисторът Г3
представлява едностъпален усилвател, в колектора на който е
включено миниатюрно реле. Нормално отворените контакти на
релето са свързани паралелно на съществуващия включвател на
стъклочистачките (фиг. 156). Потенциометърът Пу се монтира на
удобно място на арматурното табло, като е целесъобразно да бъ-
де с вграден ключ, така че чрез него едновременно да се включ-
ва устройството и да се регулира периодичността на работа на
стъклочистачките.
Тази схема може да се използува както при стъклочистачки с
224
изключвател за крайне положение, така и при стъклочистачки без
такъв изключвател. Във втория случай е необходимо чрез избора
на кондензаторите CY и С2 да се постигне такова време на включ-
ване на стъклочистачките, за което те ще направят един пълен
цикъл.
Фиг. 155. Схема за импулено командуване на стъклочи-
стачките с плавно изменение цикъла на задействуване
от 5 до 40 s
Фиг. 150. Иринципна схема на свързване на устройство за им-
пулено командуване на стъклочистачките
1 — импулено устройство, 2 — съществуващ включвател на стъклочжстачки-
те, 3 — включвател на импуленото устройство, 4 — електродвигател на сгнклс-
чистачките, 5 — акумулаторна батерия, R^— регулиращ потенциометьр, а -
контакти на релето
Една по-сложна, но с по-големи възможности схема, е показана
на фиг. 157 [8]. Тя може да се захранва както с 12 V, така и с
6 V, като цикълът на действие на стъклочистачките може да се
изменя от 2 до 100 s.
15 Електроника в автомобила
225
Структурно тази схема е анологична на разгледаната схема.
Транзисторите 1\ и Т2 са евързани като чакащ мултивибратор, а
7\ работи като усилвател, в колектора на който е включено
електромагнитно реле. Може да се използува реле РР-1, българ-
ско производство или друго от подобен тип.
Фиг. 157. Схема на импулсно устройство за командуване
иа стъклочистачките, захранвани с 12 и 6 V
В мултивибратора е включен резисторът /?й чието съпротивле-
ние е равно на съпротивлението на бобината на релето. По та-
къв начин се компенсира неравномерността при движение на
стъклочистачките.
Кондензаторът С2 намалява влиянието на пулсациите на захран-
ващото напрежение.
Монтирането и евързването на това устройство на автомобила
се осъществява по схемата от фиг. 156.
Като изпълнителен елемент в устройствата за импулсно коман-
дуване на стъклочистачките освен електромагнитно реле може да
се използува и тиристор. Такава е схемата на фиг. 158 [9]. Тя се
захранва с постоянно напрежение 12 V и може да се използува
само при стъклочистачки с изключвател за крайно положение.
При включване на ключа К към схемата се подава захранващо
напрежение. Транзисторите 7\ и Т2 са запушени. Кондензаторът
CL започва да се зарежда по веригата: включвателя на стъкло-
чистачките, потенциометъра /7Ъ резистора /?-, маса. При напре-
жение около 6 V транзисторите Т1 и Т2 се отпушват и към уп-
равляващия електрод на тиристора Ду се подава положителен
импулс. Той се отпушва и включва електродвигателя, който вед-
226
нага затваря контактите на изключвателя за крайне положение ИК.
Това води до запушване на тиристора, като захранването на елек-
тродвигателя се поддържа от затворените контакти на изключ-
вателя. След като стъклочистачките направят един пълен цикъл,
те се връщат в изходно положение, като отварят контактите на
Фиг. 158. Схема на импулено устройство за командуване на сгък-
лочистачките с тиристор
изключвателя ИК. Кондензаторът С\ започва отново да се зареж-
да и описаният процес се повтаря. Времето за зареждане на кон-
дензатора С\ до напрежението на отпушване на транзисторите
1\ и Т2 се определи основно от съпротивлението на потенциоме-
търа /7Р Когато то е най-малко (изключен потенциометър),чистач-
ките ще работят непрекъснато. При максимално съпротивление, т. е.
изцяло включен потенциометър, паузата между два цикъла на
стъклочистачките ще бъде около 10 s. И тук потенциометърът Пх
се монтира на арматурного табло, като той се комбинира с клю-
ча за включване на устройството.
Глава VI
ГОРИВНА УРЕДБА С ЕЛЕКТРОННО УПРАВЛЕНИЕ
С всяка измината година броят на автомобилите все повече се
увеличава. Това наред с всичко друго поставя два проблема, кои-
то през последните години се проявяват все по-остро. На първо
място това е замъреяването на околната среда. Съгласно някои
227
данни [17] за една година автомобилите изхвърлят в атмосферата
чрез изгорелите газове по вече от 214 милиона тона силно отрэв-
ни вещества. Положението се усложнява особено в големите гра-
дове, където са концентрирани голям брой автомобили, работещи
продължително време в режим на частични натоварвания. В мно-
го страни се приеха задължителни норми, ограничаващи макси-
мално допустимите количества на различните съставки в изгоре-
лите газове. Това принуди производителите на автомобили да
търсят нови решения за тяхното намаляване.
Другият гъпрос, свързан с използуването на автомобилите, е
консумацията на енергия. Понастоящем автомобилите ежегодно
изразходват около 376 милиона MWh енергия, получена почти
изключително от течни нефтени горива. Добре са известии труд-
ностите, свързани с производстгото на тези горива, а също така
и това, че нефтените ресурси са все пак ограничени. От това
става ясно какъв ефект би имало повишаването на икономичност-
та на автомобилите дори само с няколко процента.
В основата на тези два проблема стой усъвършенствуването
на горивния процес. От теорията на двигателите с вътрешно го-
рене е известно, че при бензинсвите двигатели за всеки работен
режим съществуват две точно определен» съотношения между
кочичеството въздух и бензин, г. е. съставът на горивната смес*.
При едното от тях ам двигателите работят с най-голяма мощ-
ност, а при другото ан работят най-икономично (фиг. 159). При
това тези две съотношения не са равни. Обикновено двигатели-
те работят с някаква средна стойност на коефициента а между
«м и аи , която в зависимост от работния режим се приближава
към едната или съответно към другата от тях.
Практически съставът на горивната смес на двигателя се об-
разува от горивната уредба. Тя може да бъде разгледана като
уредба за автоматично регулиране с програмно управление (фиг. 160).
В конкретния случай обектът на регулиране е двигателят, по-точ-
но съставът на горивната смес, управляващият и изпълнителният
елемент представляват горивната уредба, а управляващите пара-
метр» са тези, по които се определи съставът на горивната смес
при различните работни режими. За задавани параметр» се прие-
мат различии постоянни характеристики на двигателя, като съ-
щевременно за постигане на по-висока точност при регулирането
Забел еж к а. Съставът на горивната смес се изразяеа чрез коефициен-
га а, представляващ отношение межцу действителното количество въздух в го-
ривната смес към теоретичното необходимо за пълното изгаряне на съответното
количество гориво.
228
е необходимо да се вземат пред вид и някои странични условия
(температура, налягане на въздуха и др.).
В тази връзка възникват няколко важни въпроса. У прав ля за-
щите параметра трябва да се изберат така, че те достатъчно
Фиг. 159. Зависимост на ефективна-
та мощност на двигателя (/) и спе-
цифичная разход на гориво (2) в за-
висимост от състава на горивната
смес
точно и пълно да характеризират протичащите в двигателя дина-
мични процеси. Трябва да се определят параметрите, взимащи
пред вид страничните условия и зависимостта, по която всеки от.
тях влияе върху оптималния състав на горивната смес при раз-
личните работни режими.
Фиг. 160. Структурна схема на уредба за автоматично регулиране с про-
грамно управление
Необходими са подходящи преобразуватели, посредством конто
управляващите и задаваните параметри да се въвеждат в управ-
ляващия елемент. Най-важните изисквания към тях са точност,
характеристика, която да не внася изменение в характера на
параметрите, устойчивост и минимална инертност.
229
Основният елемент в класическата горивна уредба е карбура-
торът. В него са обединени функциите на управляващия и из-
пълнителния елемент от разгледаната структурна схема. Като гла-
вен управляващ параметър за карбуратора се явява разреждането
в дифузьора му. Освен него се използуват още разреждането в
смукателния тръбопровод — за устройството за празен ход, ско-
ростта на отваряне на дроселовата клала — за ускорителната
помпа и др.
Карбураторът обаче не може да осигури оптимален състав на
горивната смес при всички работни и преходни режими на дви-
гателя, независимо от неговото постоянно усъвършенствуване.
Ето защо през последните години на някои модели автомобили с
бензинови двигатели се появиха уредби за впръскване на гори-
вото, при които съставът на горивната смес се дозира чрез елек-
тронни устройства. Структурно те се изграждат в съответствие
със схемата нафиг. 160 и съдържат следните основни елементи:
помпа за бензин и дюзи като изпълнителен елемент;
електронен управляващ блок;
преобразуватели, чрез които се въвеждат управляващите и за-
даващите параметри в електронния управляващ блок.
Помпата за бензин е с електрическо задвижване (зъбна, ролко-
ва или друга), осигуряваща постоянно налягане при достатъчен
дебит. Дюзите са с електромагнитно управление на момента на
отваряне и затваряне.
Електронният управляващ блок представлява едно решаващо
устройство, което в зависимост от стойността на постъпващите в
него параметри изработва електрически сигнали с определена
продължителност, чрез които се управляват дюзите. По този на-
чин се дозира горивото, а следователно и съставът на горивната
смес в съответствие с режима на работа на двигателя.
Преобразувателите превръщат контролираните параметри в
електрически сигнали, които се подавят в електронния управля-
ващ блок и дават информация за конкретните условия на смесо-
образуването.
Известните горивни уредби с електронно управление могат да
бъдат класифицирани по няколко признака.
В зависимост от управляващия параметър:
1. Уредби, управлявани в зависимост от разреждането зад дро-
селовата клапа. Това е най-старият тип системи.
2. Уредби, управлявани в зависимост от ъгъла на отваряне на
дроселовата клапа и честотата на въртене на двигателя. Отлича-
ват се с по-малка инертност от първите.
3. Уредби, управлявани в зависимост от разреждането в сму-
230
кателния тръбопровод и честотата на въртене на двигателя. Оси-
гуряват висока точност при регулиране.
4. Уредби, управлявани в зависимост от часовия разход на
въздух.
Според мястото на впръскване на горивото уредбите се раз-
делят на две групи:
1. Уредби с непосредствено впръскване, при конто по подобие
на дизеловите двигатели дюзите са поставени в цилиндрите и
горивната смес се образува направо там.
2. Уредби с впръскване на горивото в смукателния тръбопро-
вод. При тях горивната смес се образува в тръбопровода не-
посредствено преди постъпването й в цилиндрите. В сравнение с
първите при тези уредби дюзите работят при по-благоприятни
условия, което облекчава конструкцията им.
В зависимост от начина на впръскване уредбите се разделят на:
1. Уредби с циклично впръскване, при който горивото се по-
дава при всеки цикъл от работата на двигателя.
2. Уредби с непрекъснато впръскване, при конто дюзите рабо-
тят постоянно.
Тъй като разглеждането на всички видове уредби за впръск-
ване на гориво с електронно управление е трудно, тук ще бъде
описана само уредбата „Жетроник“ на фирмата „Бош“, която за-
сега е получила най-широко практическо приложение и се мон-
тира на различии марки автомобили („Мерцедес-Бенц*', „Фолкс-
ваген", „Опел“, „Ситроен", „Волво", „БМВ", „СААБ" и др.).
Тази уредба (фиг. 161) е с циклично подаване на горивото,
което се впръсква в смукателния тръбопровод непосредствено до
всмукателния клапан. Като управляващи параметра се използуват
положението на дроселовата клала и честотата на въртене на
двигателя. Допълнително се контролират температурата на за-
смукван-ия въздух и на охлаждащата течност.
Чрез ролковата помпа 2 бензинът от резервоара за гориво 1
през пречистващия филтър 3 се подава към дюзите 5. Посредст-
вом прецизния регулатор 4 налягането на бензина към дюзите се
поддържа на 2 kgf/cm2. Излишният бензин се връща обратно в
резервоара за гориво.
Дюзите за впръскване на гориво са щифтови (фиг. 162) и са
разположени в непосредствена близост до всмукателния клапан,
така че бензинът се впръсква направо в неговия отвор. Управле-
ние™ на дюзите се осъществява чрез електрически токов импулс
от специален прекъсвач, разположен в стандартния прекъсвач-
разпределител. Този импулс едновременно включва и един три-
гер в електронния управляващ блок. След определено време три-
231
герът се „преобръща“ и чрез електронно реле t прекъсва тока
към електромагнита на дюзата. По такъв начин се определи про-
дължителността на впръскване, т. е. съставът на горивната смес.
Интервалът от време, през който е включен тригерът, се изменя
Фиг. 1б I. Принципна схема на горивна уредба с електронно управление
на фирмата „Бош“
/ — резервоар з! гориво, 2 — бекзчнова помпа, 3 — филтър, 4 — регулатор на наля-
гането. 5 — дюзи, 6 — смукателен тръбс провод, 7 — дроселова клапз, 8 — датчик на
дроселовата клапа, 9 — прекъевач-разпределител, 10 — електронен управляваш блок,
// — датчик в* разреждането в ему кате аиия, тръбопровов, 12 —датчик за температу-
рата на засмуквания въздух, 13 — датчик за температурата нз охлаждащата течност,
14 — регулатор на въздуха в устройството за празен ход, 15 — акумулаторна батерия.
1д — дюза, облекчаваща първоначалното пускане на двигателя
в зависимост от сигналите на датчиците за температура 72, 13
за разреждането в смукателния тръбопровод 11 и от датчика на
дроселовата клапа 8.
За обогатяване на горивната смес при частични натоварвания в
датчика за разреждането в смукателния тръбопровод II е пред-
232
виден мембранен превключвател, който затваря контактите си
щом разреждането се намали под 50 mm Hg стълб. С това се
увеличава интервалът от, време, през^който е включен тригерът.
В уредбата е предвидено устройство за празен ход 14, чрез
Фиг. 162. Принципнэ усройаво на дюза за впръскване на бензин с елек-
тромагнитно управление
/ — съединителек маркуч, 2 — филтър, 3 — бобина на електромагнита, 4 — котва на
електромагнита, 5 — игла на дюз а га
което се регулира подаването на допълнителен въздух зад дро-
селовата клапа. То се управлява от термобиметална пластина, реа-
гираща на температурата на охлаждащата течност. Когато тя
достигне температура 50 до 70°С, се прекъсва притокът на до-
пълнителен въздух.
За облекчаване на първоначалното пускане на двигателя е пред-
видена допълнителна дюза, впръскваща гориво в смукателния тръ-
бопровод. Действието на тази дюза се управлява от електронния
блок в зависимост от температурата на засмукания въздух и на
охлаждащата течност.
За да се намали количеството на изгорелите газове и разхода
на гориво, в датчика на дроселовата клапа 8 е предвиден из-
ключвател, чрез който се прекъсва подаването на гориво при
затваряне на дроселовата клапа (принудителен празен ход на
двигателя). Действието на този изключвател се прекратява, кога-
то честота на въртене се намали под 1200 об/min с цел двига-
телят да не спира при натискане на съединителя.
Експлоатационните изпитания, които е провела фирмата „Бош“
с такава уредба, монтирана на автомобил „Фолксваген“ 1600, са
показали намаляване съдържанието на въглероден окис в изго-
релите газове (0,3 до 1,1 °/0) и намаляване на разхода на гориво
с 1,0 до 1,3 литра на 100 km. Освен това е било установено
увеличаване на мощността и подобряване на динамичността на
автомобила.
238
Глава VII
ЕЛЕКТРОННИ АНТИБЛОКИРОВЪЧНИ СПИРАЧНИ УРЕДБИ
Спирачните уредби на съвременните автомобили са достатъчно
ефективни и надеждни, но все пак при тях спирачната сила, с
която се действува на колелата при конкретните условия на дви-
жение (скорост, траектория), и състоянието на пътното покритие
се определят от водача. Правилната оценка на всички фактори и
прилаганата за случая най-оптимална сила е много трудно и се
отдава само на шофьорите от висока класа. Повечето водачи при
опасност, без да отчитат конкретната обстановка, инстинктивно на-
тискат с всички сили спирачния педал и с това постигат обратен
ефект — вместо бързо и безопасно спиране колелата на автомо-
мобила блокират и той се ,,пързаля“ без управление. Обстанов-
ката често се усложнява и от това, че независимо от изправната
спирачна уредба по една или друга причина спирачната сила,
приложена на различните колела, не е еднаква.
Приплъзване f %
Фиг. 163. Зависимост на коефициен-
та на триене р от относителното
приплъзване между колелото на ав-
томобила и пътя
1 — сух асфалт, 2 — мокър асфалт с тън-
ка водна ципа, 5 —мокър асфалт с много
вода, 4 — сняг, 5— утъпкан сняг, 6 — лед
Въпросите, евързани със еппрането и устойчивое гта на авто-
мобила, се свеждат до взаимодействие то между пътя и колелата,
тъй като практически в мястото на техния контакт се предават
всички сили, действуващи на автомобила. При спиране движение-
234
то на колелата се задържа и между тях и пътя възниква отно-
сително приплъзване, създаващо спирачната сила.
Обикновено сцеплението на автомобилното колело с пътя се
характеризира със зависимостта на коефициента на триене р, меж-
Фиг. 164. Нарушаване устой-
чивостта на автомобила при
спиране в завой
ду гумите и пътното покритие и от относителното им приплъз-
ване. Тази зависимост при спиране на прав участък с еднородно
покритие е достатъчно добре проучена от много изследователи.
Както се вижда от кривите (фиг. 163), коефициентът на триене
има най-голяма стойност и следователно максимално забавяне на
автомобила при спиране върху сух път с асфалт или бетон се
постига при приплъзване 5 до 25%. При това забавянето е
О—15% по-голямо отколкото при пълното блокиране на колела-
та (крива /). При спиране върху мокро пътно платно обаче мак-
сималното забавяне на автомобила се постига при 30 до 50%
приплъзване, като превишава забавянето при пълно блокиране на
колелата средно с 30 до 50 %. От това става ясно, че блокира-
нето на колелата не е най-ефективният начин за спиране.
В тази връзка обаче съществува и един друг много важен
проблем. Това е въпросът за устойчивостта на автомобила, т. е.
запазване на неговата управляемост. Всеки шофьор знае, че при
спиране на завой автомобилът е неустойчив и „поднася“. Ако
<коростта е висока, възникналите напречни сили могат да дове-
дат до рязко изменяне на траекторията на движение и автомо-
билът да загуби управление (фиг. 164), като това често води до
катастрофи или тежки аварии.
235
За да бъде автомобилът управляем, е необходимо върху ко-
лелата му да действуват странични сили, породени от „реакция-
та“ на пътя. Това са също сили на триене, поради което се под-
чиняват на същите закономерности, както силите при спиране на
автомобила. За разлика от тях обаче устойчивостта на автомо-
била е максимална при отсъствие на приплъзване между гумите
и пътното платно. Коефициентът на триене в напречна посока
намалява рязко дори при малки приплъзвания и е почти равен на
нула при блокиране на колелата (100% приплъзване).
Следователно проблемът за най-ефективното спиране може ед
се формулира най-общо като получаване на максимално забавяне
при запазване на висока напречна устойчивост на автомобила или
както се вижда от фиг. 165, относителното приплъзване между
гумата на автомобила и пътното платно трябва да се поддържа
в граничите 5 до 10%, независимо с каква сила шофьорът на-
тиска спирачния педал.
Фиг. 165. Зависимост на коефициенга
на триене при спиране (/) и в напреч-
на посока (2) от относителното прн-
плъзване между колелото на автомо-
била и пътя
За разрешаването на този проблем през последните години бя-
ха разработени много и различии уредби, получили общото на-
именование антиблокировъчни спирачни уредби. Практическото
приложение на всяка конкретна антиблокировъчна уредба се оп-
редели в съответствие със следиите изисквания:
236
1. Да повишава устойчивостта и управляемостта на автомобила
при спиране в различии условия (при всички възможни състоя-
ния на пътното платно).
2. Да създава възможност за по-ефективно спиране на автомо-
била, т. е. за по-малък спирачен път.
3. Да не изисква допълнителни манипулации и промени в про-
фесионалните навици на шофьора.
4. С достатъчно прости и сигурни средства трябва да гаранти-
ра нормална работа на спирачките на автомобила при отказ в
антиблокировъчната уредба.
5. Цената на уредбата не трябва да бъде висока.
6. Внедряването й на автомобила не трябва да води до значи-
телно повишаване сложността и обема па неговото поддържане.
Принципът на действие на антиблокировъчните спирачни уред-
би се състои в следното. Когато при спиране в колелото на ав-
томобила се появи тенденция за блокиране, автоматически се на-
Фиг. 166. Действие на антиблокировъчната
спирачна уредба
а — изменение на скоростта на автомобилното
колело (/) и на автомобила (2), б — иамененге
на нвлягането към спирачките
малява прпложената към него спирачна сила. Скоростта му се
увеличава, но в следващия момент стойността на спирачната си-
ла се възстановява. Следва ново забавяне, отново намаляване на
спирачната сила и процесът се повтаря така, че приплъзването
237
между колелото на автомобила и пътното платно се запазва ви-
наги в едни зададени граници (10—20%).
За изпълнение на тези функции антиблокировъчните спирачни
уредби съдържат три основни елемента-датчици на колелата,
електронен управляващ блок и изпълнителен механизъм (фиг. 167).
Фиг. 167. Функционална с>ема на ашиб.юкировъчна спирачна
уредба
Датчиците реагират на честота на въртене на автомобилните ко-
лела и създават сигнал, пропорционален на неговото забавяне.
Фиг. 168. Конструкция на индуктивен датчик на колелого («) и i
изходящия му сигнал (б)
1 — магьитопровод, 2 — намотка, d — постоянен магнит. 4 — зъбен ротор .
Най-разпространени понастоящем са безконтактните датчици от ин-
дукционен тип. Те се състоят (фиг. 168 а) от неподвижен магнитопро-
вод с намотка, постоянен магнит и зъбен ротор. При въртенето на ро-
238
тора в зависимост от взаимното разположение между неговите зъби
и магнитопровода се изменя магнитного поле около намотката. В
резултат на това в нея се индуктира променливо напрежение с
приблизително синусоидална форма. Стойността на това напре-
жение е пропорционална на честотата на въртене на ротора, а
честотата му — на броя на неговите зъби (фиг. 168#). Необходи-
мо е да се отбележи, че колкото честотата на получаваното от
датчика напрежение е по-висока, толкова по-точно ще се контро-
лира честотата на въртене на автомобилното колело, т. е. за по-
малък път ще се получи информация за забавянето му. Не е це-
лесъобразно обаче броят на зъбите на ротора да бъде много
голям, тъй като се намалява стойността на получаваното от дат-
чика напрежение (при равни други условия), а това намалява
чувствителността на уредбата и увеличава възприемчивостта й към
външни смущения. В известимте понастоящем конструкции дат-
чици роторите имат 60, 90 или 120 зъба.
На автомобилите датчиците се монтират така, че магнитопро-
водът с намотката и постоянная магнит да бъдат неподвижни.
Роторът се закрепва към главината на колелото или на друго
подходящо място в една равнина с магнитопровода, като между
тях се оставя малка въздушна междина.
Освен индуктивни в антиблокировъчните спирачни уредби се
използуват и други типове датчици-тахогенератори, генератори на
импулси и други, но винаги само безконтактни.
Електронният управляващ блок е най-важният елемент от анти-
блокировъчната спирачна уредба. Той представлява решаващо
устройство, в което се определи действителното забавяне на ав-
томобилните колела, сравнява се със зададената стойност и в за-
висимост от получения резултат израбогва сигнал, който автома-
тично управлява изпълнителния механизъм. Сигналът от датчика
на колелото се подава на едно формиращо стъпало, което изра-
ботва серия импулси с празоъгълна форма, постоянна амплитуда
и честота, равна на честотата на сигнала. Тези импулси пос'гъп-
ват в преобразувател, на изхода на който се получава напреже-
ние със стойност, строго пропорционална на честотата на импул-
сите. По-нататък това напрежение се диференцира и в крайна
сметка се получава сигнал, пропорционален начестотатанавърте-
не на колелото. Този сигнал (електрическо напрежение) постъпва
в логически схема, където неговата стойност се сравнява с едно
постоянно напрежение, съответствуващо на зададеното приплъз-
ване между колелото на автомобила и пътното платно. В зави-
симост от стойността и знака на получената разлика се подава
съответна команда, задействуваща изпълнителния механизъм. Той
239
намалява или увеличава силата към снирачката на автомобилното
колело.
Схемата на електронния управляващ блок е доста сложна. Тя
съдържа няколко десетки транзистора, диоди, различии други
Фиг. 169. Функционална схема на антиблокпр.»-
въчна затворена спирачна уредба
/ — главен спирачен нилиндър, 2 — стопорен кран, 3 —
**одулатор, 4 — спирачен цилиндър на колелото, 5—дат-
чик на колелою, 6 — електронен управлянэщ блок
полупроводникови елементи и още по-голям брой пасивни еле-
менти (резистори, кондензатори и бобини). Напоследък, за да се
намалят размерите и масата на електронните управляващи бло-
кове, се изработват с интегрални схеми.
Изпълнителният механизъм е също важен елемент на антибло-
кировъчната спирачна уредба, тъй като от неговите възможности
се определи действието на цялата уредба. Предназначение™ на
изпълнителния механизъм е да изменя налягането в спирачната
уредба в съответствие със сигнала, получен от електронния уп-
равляващ блок.
Голяма част от антиблокировъчните уредби, получили практи-
ческо приложение, се използуват на автомобили, снабдени с обик-
новени спирачни уредби, наричани още затворени. При тях наля-
гането на спирачната течност, когато спирачният педал е натиснат
се изменя чрез затваряне на тръбояровода посредством стопорен
клапан и увеличаване на обема на уредбата между него и спп-
рачните цилиндри. При следващата команда, получена при уско-
ряване на колелото, стопорният клапан се отваря и обемът на
уредбата, а следователи© и налягането на спирачната течност, се
възстановяват. Осъществява се посредством специален апарат,
който може да се нарече модулятор, работещ синхронно със
стопорния клапан (фиг. 169).
240
Значите 1но по-лесно се осъществява изменение на налягането
на спираччата течносг в т. нар. открити спирачни уредби, които
се управляват от спирачния педал, но налягането в тръбопровода
се създава от помпа. В този случай се използуват само два кла-
2
Фиг, 170. Функционална схема на антиблокиро-
въчна отворена спирачна уредба
/ — помпа, 2 — резер^оао, 3 хидроякумулаюр, 4 —
главен спирачен пилиндър, 5 — клапан, 6 — спир. чей
цилинд р на колелито, 7 — датчик на килелото, 8 —
елекаронен управляват. блок
пана. Единият от тях запушва тръбопровода към спирачния ци-
линдър, а чрез другия се отвежда част от затворената спирачна
течност към резервоара на помпата (фиг. 170). При следващата
команда клапаните сработват обратно, като тяхното действие е
синхронизирапо.
Обикновено след помпите се намира хидроакумулатор, пред-
ставляващ цилиндър и бутало със силна противодействуваща
пружина. Хидроакумулаторът се зарежда до високо налягане и
захранва спирачната уредба в случайте, когато разходът на спи-
рачна течност превиши дебита на помпата (например при про-
дължително спиране). Освен това чрез хидроакул/улатора се пре-
махва бавното „пропадане“ на спирачния педал, което се забелязва
при действието на антиблокировъчната уредба.
Конструктивно елементите на изпълнителния елемент могат да
16 Електроника в автомобила
241
фъдат разработени по различен начин. Обща е обаче тенденция-
ja да се увеличава честотата, с която се изменя налягането, по-
давано към спирачките. Колкото тази честота е по-голяма, толко-
ва по-дълго време автомобилното колело ще се движи с
приплъзване, при което спирачната сили е най-голяма и следова-
телно спирането на автомобила ще бъде най-ефективно (фиг. 163).
Антиблокировъчни уредби се монтират и на автомобили с
пневматични спирачни уредби, които могат да се разглеждат ка-
то открити. При тях отпада ж обходимостта от монтиране на до-
пълнителна помпа и резервоар към нея, тъй като във всички
случаи автомобилите разполагат с компресор, а въздухът при
намаляване на налягането в спирачните камери се изхвърля на-
право в атмосферата.
От гледна почка на най-голяма ефективност и устойчивост на
автомобила при спиране е необходимо всяко от неговите колела
да има отделен датчик и изпълнителен механизъм. Това обаче
значително усложнява и оскъпява антиблокировъчната уредба.
Ето защо се използуват различии компромисни решения, при кои-
то уредбата получава приемлива цена и същевременно ефектът
от нейното използуване остава задоволителен. Те се свеждат
главно до намаляване броя на датчиците и изпълнителните ме-
ханизма Широко разпространение е получил вариантът, при кой-
то всяко колело има датчик за честотата на въртене, а управле-
ние™ на спирачките се осъществява общо за двете колела на
всеки мост поотделно.
Особено целъсъсбразно е използуването на антиблокировъчни
спирачни уредби на автомобили с ремаркета (автовлакове), къде-
то броят на мостовете е увеличен и възможността за загубване
на устойчивост при спиране е по-голяма.
242
Приложена* 1
Кл»э / /Допу- / СТЯМО / обратно /напрежение Иапра- вителна схема Номинално променливо напр же- ние, V Номинално ялпрквено напреже- ние, V Номинален изправен ток, А
размер на селеновите клетки mm/mm
зохзо j 40Х-Ю J 63X53 ! 75X75 S0X9J 10ЭХЮЭ 100X203 | 100X300 j 103X403
в / /и — 20V М ОТ 20 до 160 от 14 до 115 0,3 0,6 от 0,6 до 3,6 — ’ 3,0 от 4,0 до 2 ,5 от 8,0 । до 36,0 от 12,0 до 65,0 GT 16,0 до 86,0
Т от 17,5 до 70,0 от 18 до 74 — 1 — 1 — — i 4,5 от 6,0 до 16,0 12,0 18,0 от 24,0 j до 65,0 1
Г / /ия-ПЧ м от 25,0 до 200 от 22,0 до 88 от 18 до 150 0,3 | 0,6 1,2 2,4 3,0 от 4.0 । до 21,5 от 0,8 до 36,0 ог 12,0 до 65,0 от 16,0 до 86,0
т от 24,0 до 96,0 от 22,0 до 180 — 1 । — — 3,6 4,5 ! от 6,0 до 16,0 12,0 18,0 от 24,0 до 65,0
д / /41,-30 V м от 30,0 до 240 0,3 0,6 1,2 2,4 ! 3,0 1 от 4,0 j до 21,5 от 8,0 до 36,0 от 12,0 до 65,0 от 16,0 до 8b,0
т от 26,0 до 104 от 29,0 до 115 — 1 — — 3,6 4,5 1 । ; от 6.0 1 до 16,0 । 12,0 18,0 от 24,0 до 65,0
1 / /и, -35 V м от 35,0 до 280 от 26,0 до 210 0,15 s 0,6 — 2,4 — от 4,0 до 21,5 i —
т от 30,0 до 120 от 33,0 до 130 — — | з,б: рт 6,0 до 16,0 — । 1 “ 1
Продължеяие на прилсюк. 1
------------------------
Клас / /Д.опу / СТИМО / обратно / напрежение /ва една клетка Изпра- вителна схема Номинално □роменливо нзпреже- ние, V Номинално изправено напреже- нне, V Номинглен изправен ток. А
размер на селеновите клетки mmXtnm
зохзо 40X40 60X60 75X75 9?Х?0 юэх’.оэ 100X200 kpxsoo ЮЭХЮ0
и / М от 40,0 до 320 ОТ 31,0 до 250 0,15* 0,6 — 2,1 — от 4,0 до 21,5 — 1 _ —-
/ил -40 V Т от 34,0 до 136 от 39,0 до 155 — — — 3,6 — от 6,0 до 160 1 1 — —
К / М от 45,0 до 3£0 от 35,0 до 285 0,15* 0,6 — 2,4 1 — 1 от 6,0 до 21,5 1 — —
/щ «45 V 11 от 38,0 до 152 от 45,0 до 180 1 ~ i — । 3,6 ! _ 1 от 6,0 до 16,0 i — - ' —
* Прсрчените стойности се отнасят за селенови клетки с диаметър 25 mm
Литература
1. Александров, А. П. Фоточувствителни елементи. С., Техника, 1969.
2. Балагуров, В. А. Апараты зажигания. М., Машиностроение, 1968.
3. Банников, С. П. Электрооборудование автомобилей. М., Транспорт, 1970.
4. Боровский, Б. Е„ М. Д. Попов и М. Я. Пронштейн, Справочная
книга автомобилиста. Л., Лениздат, 1975.
5. Боровских, Ю. И. Электрооборудование автомобилей. М., Транспорт, 1971,
б. Б уды ко, Ю. И., Ю. В. Дух нин и др. Аппаратура впрыска легкого
топлива автомобильных двигателей. Л., Машиностроение, 1975.
7. Василевский, В. И., Ю. А. Купе ев. Автомобильные генераторы. М.,
Транспорт, 1971.
8. В и т а н о в, К. В. Полупроводникови схеми в бита и всекидневието. С.
Техника, 1972.
9. В помощь радиолюбителю. М., ДОСААФ, 1973, вып. 43.
10. В помощь радиолюбителю. М. ДОСААФ, 1974, вып. 45.
11. Галкин, Ю. М. Электрооборудование автомобилей и тракторов. М.» Ма-
шиностроение, 1967.
12. Глезер, Г. Н., И. М. Опарин и Э. Л. Хейман. Электронные систе-
мы зажигания автомобилей. М., Машиностроение, 1957.
13. Д о н е в с к а, Л. А. Варистори и термистори. С., 1969.
14. Жеребцов, И. П. Основы электроники. М., Энергия, 1967.
15. Ковалев, В. Г. Электронные регуляторы напряжения для автомобилей.
М., Энергия, 1971.
16. М о р гу л е в, А. С., Е. К. Сонин. Полупроводниковые системы зажига-
ния. М., Энергия, 1972.
17. Покровский, Г. П. Электроника в системах питания автомобильных
двигателей, М., Машиностроение, 1972.
18. Синельников, А. X. Электроника в автомобиле. М., Энергия, 1969.
19. Радио. М., 1969.
20. Радио, Телевизия, Електроника. С., 1969, 1970, 1971, 1972, 1973
21. Funkmateur. 1970, № 1
22. Auto-mot und Zubechdr. 1973» № 26.
24&
СЪДЪРЖАНИЕ
Въведение............................................................. 5
Глава I. Полупроводникови елементи.................................... 7
1.1. Общи сведения за полупроводниковите елементи................ 7
1.9. Полупроводникови диоди............................ 14
1.3 Транзистори................................................... 33
1.4. Теристори.................................................... 44
1.5. Интегрални схеми............................................. 43
1.6. Термистори................................................... 51
Глава П. Автомобилям генератори за променлив ток................ 55
2Л Общи сведения и видове генератори за променлив ток............. 55
2.2. Принцип на действие и вид ве генератори за променлив ток ... 56
2.3. Генератори за променл>в ток с електромагнитно възбуждане ... 58
2.4. Полупрого шикови изправители и възбуждане на генераторите за
променлив ток..................................................... 70
2 5. Параметри и характеристики на генераторите за променлив ток . . 85
2.6. Особености на експлоатацията и обслужването на автомобилнмте ге-
нераюри за променлив ток..................................... ... 90
2.7. 11рактически конструкции на автомобилни генератори за променлив ток 98
Глава Ш. Електронни реле-регулатори................................. 106
3.1. Общи сведения................................................ 106
3-2. Контактноиранзисторни реле-регулатори........................ 109
3 3. Безконтактни реле-регулатори................................. 115
3.4. Особености на експлоатацията и обслужването на електронните реле-
регулатори .................................................. 123
3.5. Практически схеми на електронни реле-регулатори.............. 126
Глава IV. Електронни запалителни уредби............................. 144
4.1. Общи сведения . . •.......................................... 144
4.2. 1 р^нзисторни запалителни уредби............................. 151
4.3. Кондензаторни запалителни уредби............................ 16(У
4.4. Безконтактно управление в електронните запалителни уредбч . . . 174
4.5. Автоматично ре«улиране на изпреварването на запалване при «вен-
тро н ните запалителни уредби .................................... 178
4.6. Особености на експлоатацията и поддържаилз на електронните запа-
лителни уредбн ................................................... 180
4.7. Практически схеми на електронни запалителни уредби........... 183
Глава V. Електронни устройства за сигнализация и защита .... 203
5.1. Полупроводникови релета за пътепоказатели . . , ............• 206
246
5.2. Електронни оборотомери....................................... 2°7
5.3. Електронен сигнализатор за температурата на двигателя........ 211
5.4. Електронни устройства за защита на авюмобилите от кражба . . . 212
5.5. Зашита на електрическата инсталация ог пренапрежение..........218
5.6. Електронен ограничит ел на честотата нз въртене на двигателя . 221
57. Електронни схеми за импулсно командуване на стъклочистачките . 223
Глава VI. Горивна уредба с електронно управление................ 227
Глава VII. Електронни антиблокировъчни спирачни уредби.......... 234
Приложение.......................................................... 243
Литература.......................................................... 245
247
ЕЛЕКТРОНИКА В АВТОМОБИЛА
Автор инж. Борислав Василев Трайков
Рецензенти: к. т. н. инж. Николай Ленинов Ресиловски
к. т. н. инж. Атанас Иванов Шишков
Първо издание
Научен редактор инж. Румяна Личева
Художник Красимира Коцева
Художник-редактор Мария Димитрова
Технически редактор Дора Мечкова
Корекюр Мерияна Тотева
Дадена за набор на 30. VII. 1976 г.
Подписана за печат на Р, I. 1977 г.
Излязл! от печаг на 28. I. 1977 г.
Формат 60x84/16
Печатни коли 15,50
Ждателски коли 14,46
Литературна трупа 111-2
>904070260
Тематичен № -5-да—
Издателски № 9802
Тираж 11089
Цена 0,91 лв.
Държавно издателство .Техника', бул. Руски б — София
Държавна печатница ,Г. Димитров* — Шумен, пор. № 1063
Цена 0,91 лв.