Regulator napona bez bajpasa. Aktivni šant regulator. Zašto vam je potreban regulator napona?
Danas, impulsni AC-DC pretvarači imaju vodeću poziciju među analognim. Najpopularnija topologija za konverziju impulsa je topologija povratnog hoda. Drugi razlog njegove popularnosti je prilično jednostavan i jeftin način izgradnje višekanalnog napajanja, što se postiže jednostavnim dodavanjem dodatnih sekundarnih namotaja u transformator.
Tipično, povratna informacija se uzima od izlaza koji zahtijeva najprecizniju izlaznu toleranciju. Ovaj izlaz zatim određuje omjer napona za sve druge sekundarne namotaje. Međutim, zbog efekta curenja induktivnosti, nije uvijek moguće postići potrebnu točnost u podešavanju izlaznih parametara za različite kanale, posebno u slučaju malog opterećenja (ili nikakvog opterećenja) na glavnom kanalu i puno opterećenje sekundarnih kanala.
Post-regulatori i pred-loaderi mogu se koristiti za stabilizaciju izlaza sekundarnih kanala. Međutim, njihova upotreba povećava konačnu cijenu i smanjuje učinkovitost proizvoda, što ih čini manje atraktivnim za potrošače. Ovaj problem je posebno akutan zbog trendova pooštravanja standarda za izvore napajanja koji rade bez opterećenja ili u stanju pripravnosti.
Rješenje predstavljeno na slici 1 naziva se “Active Shunt Regulator” i omogućava vam da postignete parametre u skladu sa ulaznim standardima uz održavanje prihvatljivog budžeta za konačni uređaj.
Slika 1. Aktivni šant regulator za višekanalnu flyback topologiju
Shema funkcionira na sljedeći način. Dok su izlazi u granicama regulacije, razdjelnik napona R14 i R13 uključuje tranzistor Q5, koji isključuje Q4 i Q1. Kada struja teče kroz Q5 u ovom režimu rada, postoji blago predopterećenje na 5V izlazu.
Nazivna razlika napona između izlaza od 5 V i izlaza od 3,3 V je 1,7 V Kada opterećenje na izlazu od 3,3 V počne da povećava potrošnju struje bez odgovarajućeg povećanja struje na izlazu od 5 V, napon na izlazu od 5 V će se povećati. u odnosu na izlaz od 3.3V B. U trenutku kada razlika u nominalnim naponima prelazi 100mV, Q5 se zatvara, to uzrokuje otvaranje Q4 i Q1, što zauzvrat omogućava izlaznoj struji od 5V da napaja opterećenje na izlazu od 3,3V i smanji. razlika u pomaku napona.
Struja kroz Q1 određena je rezultujućom razlikom napona između glavnog i sekundarnog kanala i omogućava vam da održite originalni omjer napona bez obzira na opterećenje, čak i kada je izlaz 3,3. 100% opterećen, 5 V radi bez opterećenja. Konzistentnost Q5 i Q4 eliminiše temperaturni drift parametara, budući da se promjena VB-E jednog tranzistora kompenzira promjenom u drugom. Diode D8 i D9 nisu potrebne, ali smanjuju rasipanje snage u Q1, eliminišući potrebu za hladnjakom.
Budući da kolo reagira samo na relativne razlike između dva napona, ono je uglavnom neaktivno pri punom i malom opterećenju. Budući da je šant spojen sa izlaza od 5V na izlaz od 3,3V, gubitak aktivne snage u krugu je smanjen za 66% u poređenju sa šant regulatorom koji je spojen na masu. Kao rezultat toga, efikasnost ostaje visoka pri punom opterećenju, a potrošnja energije ostaje niska u cijelom rasponu opterećenja.
Relejni regulatori mogu biti ranžirni i neranžirni.
1) Najjednostavniji i najjeftiniji RR su šant RR. Princip njihovog rada je sljedeći: kada je zadana amplituda napona prekoračena, faze generatora se ranžiraju (kratko spajaju) i stvaraju kratki spoj. Drugim riječima, vozimo auto i stalno držimo puni gas, a brzinu regulišemo ne ispuštanjem gasa, već pritiskom na kočnicu. Apsurdno zar ne? A upravo ovako radi šant relej-regulator. Naravno, takav blok nije posebno pouzdan. Povećano stvaranje topline iz same jedinice, žica i konektora često dovodi do topljenja, kratkog spoja i kvara cijelog kola, od generatora-releja-regulatora do akumulatora i kutije sa osiguračima. Za takav blok, što je veće opterećenje potrošača, to bolje. Budući da se u ovom slučaju shunt kola rjeđe uključuju. I obrnuto, bez priključenih potrošača, sva snaga generatora će se raspršiti na šant krugu, što će dovesti do brzog kvara jedinice. U trenutku kada snaga generatora znatno premašuje ukupnu snagu potrošača, shunt kola su stalno u funkciji. Na izlazu takvog relejnog regulatora, napon ima oblik pile (kao na slici), a ne konstantan kako bi trebao biti. Ovaj napon puni bateriju mnogo sporije, a čak i svjetlo prigušuje kako se broj okretaja motora povećava. Mislim da su mnogi ljudi primijetili ovu sliku - ovo je šant relej-regulator. Prednosti takvog bloka su niska cijena i jednostavnost proizvodnje. U velikoj većini elektronskih kola upravo ti blokovi lutaju po forumima. Fabrike često postavljaju takve jedinice na motorne sanke sa kombinovanom električnom opremom, kada uređaj istovremeno ima i direktni i izmjenični napon za različite potrošače.
2) Pa, drugi tip RR nije ranžirni. Neću opisivati sklop ovih blokova, samo ću reći da se princip regulacije zasniva na isključivanju izlaznog napona iz RR-a kada se prekorači postavljena amplituda. Kada se napon vrati (smanji) u normalu, uključuje se i tako hiljadama, pa čak i desetinama hiljada puta u sekundi. Na taj način se postiže visoka naponska stabilnost čiji oblik teži ravnoj horizontalnoj liniji (vidi sliku). Generator uzima tačno onoliko koliko je potrebno potrošačima. Proizvodnja topline je znatno manja, što znači da je pouzdanost takve jedinice veća. Prednosti takvog bloka su očigledne.
Ovaj članak će raspravljati o metodama za prijenos podataka putem žica za napajanje uređaja. Posebna pažnja posvećena je problemima koje treba riješiti proizvođač ovakvih komunikacionih uređaja. Dati su primjeri implementacije prijemnih i odašiljačkih dijelova za komunikacione vodove preko jednosmjernih strujnih žica, kao i implementacije komunikacijskog kanala preko AC strujnih žica od 220 volti sa frekvencijom od 50 herca. Opisani su tipični algoritmi za rad upravljačkog mikrokontrolera.
Malo istorije
Ideja o prenošenju kontrolnih signala preko žica za napajanje nije nova. Još 30-ih godina prošlog stoljeća izvedeni su hrabri eksperimenti za prenošenje takvih signala kroz žice gradske elektroenergetske mreže. Dobiveni rezultati nisu bili baš impresivni, ali ne treba zaboraviti da je u to vrijeme vladala tehnologija lampe i da baza elemenata nije bila toliko raznolika. Uz sve tehničke probleme, dodani su i organizacijski: nije postojao jedinstven standard - svaki programer je sve radio za sebe: korištene su različite frekvencije i modulacije. Sve je to kočilo razvoj ove komunikacijske industrije.
Princip rada predajnih i prijemnih uređaja
Princip rada takvih uređaja je prijenos visokofrekventnih signala kroz DC ili AC žice za napajanje. U vodovima za naizmjeničnu struju signali se najčešće prenose u trenutku kada izmjenična struja prijeđe nulu, odnosno kada je napon napajanja odsutan ili je minimalan. Činjenica je da je nivo smetnji u ovom trenutku minimalan. U ovom slučaju, nama koristan signal se prenosi kao između niza smetnji.
Prijenos visokofrekventnog signala preko mreže naizmjenične struje
Transformator se najčešće koristi za prijenos visokofrekventnog signala u električnu mrežu. Prijemni dio se obično sastoji od komunikacijskog transformatora i kola na kojem su izolirani potrebni visokofrekventni signali.
Metoda prijenosa visokofrekventnih signala u mrežu naizmjenične struje
U strujnim krugovima istosmjerne struje koristi se slična metoda prijenosa visokofrekventnih signala, ali princip generiranja takvog signala je drugačiji: snažan prekidač (tranzistor) svojim prijelazom nakratko zaobilazi mrežu. Postoji blagi pad napona mreže (slika 3).
Metoda za generisanje visokofrekventnih signala u DC mrežama
Na prijemnoj strani je instaliran osetljiv detektor koji detektuje ove padove napona u liniji. Zatim se ovi signali dovode na ulaz pojačala s AGC funkcijom, nakon čega se primljeni signali prenose u logički blok, koji se može implementirati ili na integracijske mikro krugove malih razmjera ili na univerzalni mikrokontroler ili specijalizirani mikro krug koji uključuje sve gore navedene komponente. U posljednje vrijeme mikrokontroleri se sve više koriste za takve zadatke zbog svoje niske cijene i velikih mogućnosti. Štoviše, korištenje programabilnih uređaja omogućava vam da promijenite svrhu takvih uređaja tako što ćete u njih učitati novi program - to je mnogo jednostavnije i jeftinije od izrade novog elektroničkog uređaja s desetak mikro krugova...
Blok dijagram modernog PLC modema
Prednosti i mane ove vrste komunikacije
Prednost ove vrste komunikacije je dijeljenje postojećeg ožičenog dalekovoda. Odnosno, nema potrebe za instaliranjem komunikacijske linije, a utičnica postoji u gotovo svakoj prostoriji.
Nedostaci uključuju tehničku složenost uređaja i malu brzinu pri prijenosu podataka na udaljenosti većoj od 100-300 metara.
Također, ne zaboravite da se ovaj komunikacijski kanal može organizirati samo između onih uređaja koji su povezani na istu fazu mreže i samo unutar jedne transformatorske podstanice - visokofrekventni signali ne mogu proći kroz namotaje transformatora električne podstanice.
U principu, posljednje ograničenje je djelomično otklonjeno upotrebom pasivnih ili aktivnih repetitora visokofrekventnih signala. Koriste se kako za prijenos signala u drugu fazu, tako i za prijenos signala na liniju drugog transformatora.
Tehničke poteškoće implementacije komunikacijskog kanala
Organiziranje pouzdanog komunikacijskog kanala preko električne mreže je netrivijalan zadatak. Činjenica je da mrežni parametri nisu konstantni, već se mijenjaju ovisno o dobu dana: broju uređaja povezanih na mrežu, njihovoj vrsti i snazi. Još jedna negativna karakteristika električnih mreža zemalja bivšeg SSSR-a je "hegemonija" - moćne transformatorske stanice koje napajaju čitava naselja! Shodno tome, stotine pretplatnika su priključene na jednu fazu transformatora, a svaki od njih ima veliki broj raznih uređaja u svom stanu. To su i uređaji sa transformatorskim napajanjem i uređaji sa prekidačkim izvorima napajanja. Potonji se često provode uz prekršaje u smislu elektromagnetnog zračenja – smetnje, koje stvaraju veoma visok nivo smetnji u elektroenergetskoj mreži zgrade i grada posebno.
U mnogim zemljama, kompaktni transformatorski uređaji se koriste za napajanje zgrada. Jedan takav transformator napaja od 3 do 7 stanova ili kuća. Samim tim, kvalitet električne energije koja se isporučuje pretplatnicima je znatno viši nego u našim električnim mrežama. Također, otpor između fazne žice i neutralnog je veći. Svi ovi faktori nam omogućavaju da imamo bolje uslove za prenos podataka po stanu ili zgradi nego u našim uslovima.
Veliki broj uređaja povezanih na mrežu dovodi do niskog otpora između fazne žice i nule, a može biti i 1-3 oma; Slažete se da je vrlo teško "zamahnuti" opterećenje tako malog otpora. Osim toga, ne zaboravite da su mreže vrlo velike površine, stoga imaju veliki kapacitet i induktivnost. Svi ovi faktori određuju sam princip izgradnje takvog komunikacionog kanala: snažan izlaz predajnika i visoka osjetljivost prijemnika. Zbog toga se koriste signali visoke frekvencije: mreža ima veći otpor za visoke frekvencije.
Ništa manji problem nije i loše stanje elektroenergetskih mreža, kako općenito, tako i unutar zgrada. Potonji se često provode s kršenjima, pa se čak i minimalni zahtjev krši: glavni vod je napravljen debljom žicom od odlaznih vodova za dovod u prostorije. Električari poznaju takav parametar kao "otpor petlje faza-nula". Njegovo značenje se svodi na jednostavan odnos: što je bliže električnoj trafostanici, to bi žice trebale biti deblje, odnosno poprečni presjek provodnika bi trebao biti veći.
Ako je poprečni presjek žica odabran pogrešno, polaganje glavne linije se vrši "kako se dogodi", tada otpor linije prigušuje visokofrekventne signale. Situacija se može ispraviti ili poboljšanjem osjetljivosti prijemnika ili povećanjem snage predajnika. I prvo i drugo su problematični. Prvo, postoje smetnje u komunikacijskoj liniji, tako da povećanje osjetljivosti prijemnika na nivo smetnji neće povećati pouzdanost prijema signala. Povećanje snage odašiljača može ometati rad drugih uređaja, tako da ni to nije lijek.
Zajednički standardi. Standard X10
Najpoznatiji od standarda za prijenos komandi preko električne mreže je X10. Ovaj standard je davno, 1975. godine, razvila škotska kompanija Pico Electronics. Podaci se prenose pomoću rafala impulsa frekvencije od 120 kHz i trajanja od 1 ms. Oni su sinkronizirani s trenutkom prolaska naizmjenične struje kroz nulu. Jedan bit informacije se prenosi po prelasku nule. Prijemnik čeka na takav signal 200 µs. Prisutnost bljeskavog pulsa u prozoru znači logičku „jedinicu“, njegovo odsustvo znači logičku „nulu“. Bitovi se prenose dva puta: prvi put u direktnom obliku, drugi put invertirano. Tipično, moduli se implementiraju kao zasebni uređaji, ali sada se sve više implementiraju ne na osnovu različitih komponenti, već pomoću mikrokontrolera. Ovo smanjuje veličinu prijemnika, omogućavajući da se pametni hardver ugradi čak i u utičnicu sijalice ili zvono na vratima.
Kao što je ranije spomenuto, signal visoke frekvencije ne može se širiti izvan transformatorske podstanice i faze. Stoga se za ostvarivanje komunikacije u drugoj fazi koriste takozvani aktivni repetitori. Ali mora se uzeti u obzir da prijemnik sluša signal samo u određenim trenucima. Stoga koriste ili “pametne” prijemnike sa promijenjenim parametrima
Ovaj komunikacijski standard ima i prednosti i nedostatke. Prvo, razvio ga je davno, tada nije bilo mikrokontrolera, a sva kola su bila analogna, koristeći brojne komponente. Stoga je komunikacijski protokol vrlo male brzine: ne prenosi se više od jednog bita u jednom mrežnom periodu. Činjenica je da se bit prenosi dva puta: u prvom poluciklusu se prenosi u direktnom obliku, au drugom poluciklusu - inverzno. Drugo, neke komande se šalju u grupama. Ovo dodatno povećava vrijeme komunikacije.
Još jedan značajan nedostatak ovog protokola je nedostatak potvrde o prijemu komande od strane uređaja. Odnosno, nakon što smo poslali komandu, ne možemo biti sigurni u njenu zagarantovanu isporuku primaocu. Ovo također ne promovira širenje ovog standarda.
Vlastito iskustvo. Reinventing the wheel
Nakon što sam u realnim uslovima testirao brojne gotove uređaje koji omogućavaju prenos komandi preko elektroenergetske mreže, došao sam do razočaravajućeg zaključka: kod kuće, sa ograničenim budžetom, bez specijalizovanih uređaja i (šta se tu krije?) znanja, to će biti slučaj. nije moguće izmisliti nešto genijalno. Ali ništa i ništa vas ne sprečava da napravite lep zanat za sebe, pod vašim specifičnim uslovima. To znači i opseg primjene takvog proizvoda, udaljenosti na koje se komande moraju prenositi, kao i funkcionalnost takvog uređaja.
Završimo neke formalnosti u obliku neke vrste tehničke specifikacije za naš projekat:
- uređaj mora prenositi podatke putem žica električne mreže;
- podaci se moraju prenositi tokom trenutnih "pauza", tj. kada je napon mreže minimalan;
- pouzdanost komunikacijskog kanala je osigurana kako u hardveru (optimalni nivo signala na prijemnoj tački) tako i u softveru (podaci se prenose kontrolnom sumom za otkrivanje oštećenja primljenih podataka, komande se prenose više puta, činjenica da je prijemni uređaj je primio komandu potvrđuje se slanjem odgovarajućeg signala nazad na host uređaj);
- Pojednostavit ćemo do potrebnog nivoa i protokole za razmjenu podataka između uređaja u mreži i vrstu modulacije. Pretpostavimo da se jedan bit podataka prenosi za 1 milisekundu. Jedinica će se prenositi u obliku rafala impulsa ovog trajanja, a nula će se prenositi u njenom odsustvu;
- na mreži svi uređaji slušaju signale, ali samo uređaj kojem je takva komanda upućena izvršava primljenu komandu. Odnosno, svaki uređaj ima svoju individualnu adresu - broj.
Sama kola izvršnog dijela takvih uređaja mogu biti drugačija. Zanima nas sklop prijemnog i predajnog dijela.
Na slici je prikazan dijagram stvarnog uređaja koji prenosi komande preko električne mreže. Izvršni dio uređaja kontroliše svjetlinu lampe, odnosno radi se o dimeru.
Pogledajmo pobliže dijagram. Transformator T1 i diodni most D1-D4 osiguravaju napajanje uređaja. Čvor R8\R11, dioda D6 i tranzistor Q1 omogućavaju formatiranje signala koji pokazuje minimalni napon u elektroenergetskoj mreži (frekvencija 100 Hz). Tasteri S1-S3 se koriste za lokalno upravljanje radom dimmera: mijenjaju svjetlinu lampe, omogućavaju vam da sačuvate ovaj parametar kao zadani, kao i vrijeme uspona i pada lampe. LED prikazuje režime rada dimera i činjenicu da se signali primaju. Preostale LED diode prikazuju svjetlinu lampe i vrijeme promjene svjetline.
Otpornici R11 i R12 čine djelitelj napona i koriste se za podešavanje "osjetljivosti" prijemnog dijela uređaja. Promjenom omjera otpora ovih otpornika, možete utjecati na odgovor uređaja i na smetnje i na korisni signal.
Komunikacioni transformator T2 služi za galvansku izolaciju prijemnih i odašiljačkih delova uređaja, a takođe prenosi visokofrekventne signale u elektroenergetsku mrežu zgrade.
Predajni dio je napravljen od tranzistora Q2 i jednog od namotaja transformatora T2. Obratite pažnju na zener diodu D5 - ona štiti tranzistorski spoj od kvara tijekom kratkotrajnih visokonaponskih smetnji u mreži.
Prijemni dio je nešto složeniji: jedan od namotaja transformatora T2, zajedno s paralelnim oscilatornim krugom L1\C2, čine složeno kolo prijemnog puta. Diode D8 i D9 štite ulaz mikrokontrolera od ograničenja napona. Zahvaljujući ovim diodama, napon ne može premašiti vrijednost napona napajanja (u našem slučaju 5 volti) i ne može postati negativan ispod minus 0,3-0,5 volti.
Proces prijema signala odvija se na sljedeći način. Tasteri za prozivanje i rad sa ekranom nemaju nikakve posebne karakteristike. Stoga, neću opisivati njihov rad.
Potprogram za prijem čeka trenutni signal prelaska nule. Po nastanku ovog događaja pokreće se postupak anketiranja analognog komparatora, koji traje oko 250 mikrosekundi. Ako nisu primljeni signali, potprogram počinje s radom od samog početka.
Kada se primi bilo koji signal (komparator je na svom izlazu izdao logički), pokreće se postupak analize primljenog signala: za određeno vrijeme komparator se proziva za prisustvo dugog signala. Ako primljeni signal ima potrebno trajanje, tada se primljeni signal smatra pouzdanim. Nakon toga se pokreće procedura za prijem potrebnog broja bitova podataka koje prenosi udaljeni uređaj.
Nakon primanja svih podataka, analizira se da li se poklapaju sa kontrolnim sumom prihvaćenim u istoj parceli. Ako su podaci primljeni pouzdano, tada se naredba prepoznaje kao valjana i izvršava. U suprotnom, primljeni podaci se zanemaruju i program se ponovo izvršava.
Proces odašiljanja signala u mrežu također u potpunosti obavlja mikrokontroler. Ako je potrebno prenijeti podatke, potprogram čeka na početni uvjet: primanje trenutnog signala prelaska nule. Nakon primitka ovog signala, održava se pauza od 80-100 mikrosekundi, nakon čega se paket impulsa potrebne frekvencije i trajanja prenosi u elektroenergetsku mrežu. Visokofrekventni signali prolaze kroz mali kapacitet visokonaponskog kondenzatora C1 u mrežu gotovo bez gubitaka. Raflovi potrebne frekvencije se generišu pomoću hardverskog PWM generatora dostupnog u ovom mikrokontroleru. Kao što su eksperimenti pokazali, najoptimalnija frekvencija prijenosa signala je u rasponu od 90-120 kHz. Ove frekvencije su dozvoljene za upotrebu bez potrebe za registracijom kod nadležnih nadzornih organa u Rusiji i Evropi. (CENELEC standard)
A sada odgovor na najčešće postavljano pitanje: koji je domet komunikacije između ovakvih uređaja? Odgovor je jednostavan: na domet komunikacije utječu brojni faktori: kvalitet dalekovoda, prisutnost "uvijanja" i montažnih kutija, vrsta opterećenja i njegova snaga...
Iz prakse: u malom gradu, na dalekovodu koji napaja 30-50 privatnih kuća, ujutro i tokom dana (kada se koristi manje električnih uređaja), domet komunikacije je mnogo veći nego u velikom gradu sa stotinu stanovi u istoj fazi.
Odgovorit ću i na drugo uobičajeno pitanje: kako povećati domet komunikacije? Da biste to učinili, možete povećati snagu signala koji se prenosi na električnu mrežu, kao i poboljšati prijemni dio uređaja.
Pojačalo snage može se napraviti pomoću uobičajenog mikro kruga TDA2030 ili TDA2003 (iako su parametri koje je deklarirao proizvođač različiti, dobro rade).
Prijemni dio je teže modificirati:
- dodati ulazno pojačalo i AGC;
- dodajte uskopojasne filtere na ulazu uređaja. Najjednostavnije rješenje je ovo: serijski krug podešen na potrebnu frekvenciju.
Generator je električna mašina koja pretvara mehaničku rotaciju u energiju izmjenične struje. Naizmjenična struja koju proizvode zavojnice generatora ispravlja se diodama i puni baterije čamca. Regulator napona održava konstantan napon na izlazu iz generatora, a za trostepeno punjenje ugrađen je eksterni ili šant regulator. Bez toga je nemoguće brzo punjenje baterija dubokog pražnjenja iz generatora brodskog motora.
Najjednostavniji generator
Najjednostavniji generator je metalna šipka sa žicom namotanom oko nje. Ako se trajni magnet pomakne ispod štapa, štap će se magnetizirati u različitim smjerovima, a naizmjenično magnetsko polje koje nastaje u žici će uzrokovati strujne impulse naizmjeničnog polariteta.
Struja koja nastaje u vodiču direktno je proporcionalna jačini magnetskog polja, brzini kretanja magneta i broju zavoja žice oko štapa.
Generator će poprimiti svoj uobičajeni izgled ako se translacijsko kretanje magneta zamijeni rotacijskim i zavojnice u kojima nastaje struja postave u krug. Međutim, struju u takvom generatoru bit će moguće regulirati samo brzinom motora, a to je vrlo nezgodno. 
Kako radi regulator napona na motoru čamca?
Pravi generator se kontrolira promjenom snage magneta. Da biste to učinili, umjesto trajnog, koristi se elektromagnet, u čijoj je željeznoj jezgri koncentrirano magnetsko polje, stvoreno strujom koja teče kroz zavojnicu. Snaga magnetskog polja je proporcionalna struji u pobudnom zavojnici, stoga promjena struje u zavojnici povećava ili smanjuje snagu generatora. Uređaj koji kontrolira struju pobude i snagu generatora naziva se regulator napona. 
Elektromehanički regulatori su prvi uređaji ovog tipa. Struja pobude teče kroz polugu releja, koja se rotira u odnosu na tačku F i zatvara tačke "paljenja" i "uzemljenja". „Paljenje“ je povezano na pozitivni terminal akumulatora preko ključa za paljenje motora. Opruga za podešavanje drži polugu releja na kontaktu za paljenje.
Ako je napon baterije nizak, struja pobude je maksimalna i generator proizvodi maksimalnu struju. Kada napon baterije poraste na podešenu vrijednost (između 13,8 i 14,2 volta) struja koja teče od paljenja do mase kroz zavojnicu releja se povećava, relej radi, gura ručicu prema dolje i otvara kontakt. Struja pobude pada na nulu, izlaz iz generatora pada na nulu, napon baterije pada i relej zatvara kontakt za paljenje. Proces počinje iznova.
Što je veći napon na bateriji, kontakt duže ostaje u donjem položaju. Izlaz generatora se prebacuje između maksimuma i nule stotine puta u sekundi, održavajući prosječni napon konstantnim dok struja teži nuli (plus struja koju povlači priključeno opterećenje). Napon punjenja baterije u elektromehaničkom regulatoru se podešava zatezanjem opruge.
Princip rada elektronskog regulatora napona je sličan. Ako je napon na bateriji nizak, tada je napon na bazi tranzistora 1 nizak i on se isključuje. U ovom stanju tranzistor 1 djeluje kao veliki otpor između baze tranzistora 2 i mase, tako da je napon na bazi tranzistora 2 visok i on je uključen. Tranzistor 3 pojačava struju kolektor-emiter tranzistora 2 za dvadeset ili više puta, uzrokujući visoku struju u pobudnom kalemu i maksimalnu izlaznu struju generatora.
Nakon što se napon na bateriji poveća, tranzistor 1 se uključuje. Otpor između baze tranzistora 2 i mase se smanjuje i tranzistori 2 i 3 se isključuju, prekidajući tok struje u pobudnom svitku. Bez pobudne struje, generator prestaje proizvoditi struju.
Tranzistori se pale i gase stotine puta u sekundi. Prosječna struja pobude i izlazna struja generatora zavise od toga koliko dugo je sistem u uključenom i isključenom stanju.
Zašto vam je potreban regulator napona?
Standardni regulatori napona vanbrodskog generatora su regulatori u automobilskom stilu koji dobro rade pod sljedećim uvjetima:
- baterija je starter baterija sa tankim pločama
- Baterija je skoro uvek potpuno napunjena
- Temperaturna razlika između regulatora i baterije je mala
- Pad napona između baterije i generatora je manji od 0,1 volta
U automobilima, prilikom pokretanja motora, baterija se prazni za 5-10%, nakon čega je, čak i u praznom hodu, snaga generatora dovoljna za napajanje svih potrošača i punjenje baterije. Budući da se starter akumulator ne isprazni značajno, njegovo punjenje ne traje mnogo vremena, a druga faza punjenja potrebna za vučne akumulatore postaje nepotrebna.
Regulatori napona vanbrodskih motora su punjači sa ograničenjem maksimalne struje i naponom od 13,8 - 14,2 volti. Ali napon od 13,8 volti je veći od preporučenog napona faze punjenja za održavanje za baterije dubokog pražnjenja, a napon od 14,2 je niži od napona faze zasićenja.
Generator sa standardnim regulatorom nikada neće u potpunosti napuniti bateriju dubokog pražnjenja, već će je samo prepuniti i oštetiti ako je dugo vremena priključena na bateriju.
Šta mogu učiniti vanjski regulatori napona
Vodootporni regulator napona proizvođača Sterling Power. Maksimalna struja generatora je 120 A. Regulator napona je pogodan za sve vanbrodske motore - Honda, Suzuki, Yamaha i drugi. Pametni regulator napona motora čamca kontrolira punjenje akumulatora vučnih čamaca. Puni se u tri faze, koje se nazivaju faza punjenja zasićenja, apsorpcije i održavanja.
Grafikoni napona i struje tokom tri faze punjenja baterije dubokog pražnjenja. Do punjenja dolazi kada napon baterije padne ispod 12,8 volti U fazi zasićenja, kada se puni jednosmernom strujom, baterija brzo dobije 75-80% svog nominalnog kapaciteta, a napon na njenim terminalima raste na 14,4-14,8 volti (u zavisnosti od tipa). U ovom trenutku regulator prelazi na fazu apsorpcije. U ovoj fazi, punjenje se odvija sporije i struja punjenja se postepeno smanjuje kako bi odgovarala trenutnom stanju baterije. Nakon što struja padne na 1-2% kapaciteta, punjenje je završeno i regulator prelazi u režim održavanja punjenja, tokom kojeg prati napon na bateriji i puni se ako napon padne ispod 13 volti.
- Kako bi se izbjeglo oštećenje baterije tijekom punjenja, vanjski regulatori napona opremljeni su ugrađenim termalnim senzorima. Punjenje se zaustavlja ako temperatura baterije poraste na 50 stepeni.
- Baterije različitih tipova i veličina zahtijevaju različite krivulje punjenja i različite vrijednosti napona i struje, tako da pametni regulatori imaju unaprijed postavljene načine za punjenje tekućih kiselinskih, AGM i gel baterija.
- Paralelno sa standardnim na vanbrodskom motoru je ugrađen eksterni regulator napona koji se uključuje u slučaju kvara pametnog regulatora.
Nedostaci šant regulatora
Iako su pametni regulatori prikladni za sve vrste brodskih generatora i baterija, instalacija može izgledati teško za one koji nemaju prethodno znanje o elektrotehnici. U nekim slučajevima, da biste spojili regulator, morat ćete odrediti vrstu generatora koji se koristi i ukloniti ga iz motora. Osim toga, ne preporučuje se ugradnja regulatora napona šanta na nove vanbrodske motore, kako se ne bi narušilo njihovo jamstvo.
Sterling Power Alternator punjač do 120 A (12 Volti) omogućava dubinsko punjenje baterije i višestruko povezivanje baterija do pet puta brže Poteškoće pri instalaciji i problemi s jamstvom mogu se izbjeći ako koristite one na brodu koje pokreće generator brodskog motora. Također pune baterije u tri faze, rade sa generatorima do 400 A i proizvode napone od 12, 24 ili 36 volti. Snažni modeli imaju ugrađene podijeljene diode za povezivanje više baterija.
Vodootporni punjač Sterling Power BBW 1212. Struja punjenja do 25 ampera. Pokreće ga generator brodskog motora. Priključuje se na starter akumulator i počinje raditi tek nakon što je potpuno napunjen Postavi pitanje,
i dobiti savjete o vanbrodskim elektromotorima, baterijama ili punjačima za čamac ili jahtu
