Regulatorul de tensiune menține tensiunea la bornele alternatorului în limitele admisibile în toate condițiile de funcționare (turații diferite, consumuri diferite, temperaturi diferite). De reținut că pe timpul funcționării alternatorului, bateria nu furnizează energie electrică, doar se încarcă.
Principiul de funcționare
Modulul regulator este atașat alternatorului auto, care dispune de regulă de un redresor suplimentar (încă trei diode), pentru alimentarea schemei de excitație doar când alternatorul este rotit.
Toate regulatoarele de tensiune funcționează pe acelaș principiu – măresc sau micșorează curentul în înfășurarea de excitație (de pe rotor), pentru a mări sau micșora după nevoie tensiunea generată. În acest scop, valoarea tensiunii este supravegheată într-un anume fel.
Particularitatea acestor regulatoare o reprezintă funcționarea în comutație a circuitului electronic și a bobinei de excitație în ansamblu. Toate elementele semiconductoare din schemă funcționează în regim comutație. Prin aceasta se realizează de fapt un anumit timp de conectare a bobinei în circuitul de alimentare. În trecut, până la apariția regulatoarelor cu semiconductori, comutarea era realizată de un releu electromagnetic special, capabil să lucreze cu o frecvență mai ridicată. Probabil de aici denumirea care (mai) există pe la noi : releu regulator auto.
Exemplu – schema Regulatorului de tensiune tip Dacia
Din divizorul de tensiune 1k – 620*ohm se culege o fracțiune din tensiunea alternatorului (tensiunea bordului). Această valoare va fi comparată cu tensiunea nominală de stabilizare a diodei zener (DZ). Dacă tensiunea la bornele DZ este mai mică decât tensiunea ei de stabilizare (7,5V), dioda se va menține blocată.
Tranzistorul T1 este blocat și el, deoarece prin joncțiunea b-e nu trece curent. În schimb tranzistorul T2 (tip Darlington) este deschis puternic, cu un curent de bază mare (mult minus în bază, prin rez. 3k), iar bobina de excitație este alimentată.
DZ se va deschide după ce tensiunea la bornele ei depășește valoarea tensiunii de stabilizare. Acum se deblochează Tz.1, deoarece curentul prin DZ curge prin joncțiunea b-e. În stare puternic deschisă, joncțiunea e-c a Tz.1 aduce +14V în baza Tz.2, care se va bloca. Bobina de excitație este decuplată din circuitul de alimentare.
Curentul de excitație (prin bobină) începe să scadă (linear), tensiunea furnizată de alternator se reduce. DZ se blochează din nou, la fel și Tz.1. Tz.2 se deschide din nou, bobina de excitație este din nou cuplată în circuitul de alimentare, curentul de excitație începe să crească (linear), tensiunea alternatorului crește din nou, ș.a.m.d.
Când curentul de excitaţie începe să scadă, tensiunea generată se reduce. O scădere de 0,05-0,12V este suficientă ca DZ și Tz.1 să intre în stare de neconducţie, Tz.2 se va deschide şi în bobină curentul începe iar să crească. Se arată că acest proces se poate repeta cu o frecvență de 200-300 Hz, funcţie de magnetismul remanent al rotorului și funcție de regimul de lucru al alternatorului. Frecvența minimă de comutație este cca. 25-50 Hz.
În esență deci, reglarea în comutație a tensiunii alternatorului constă în modificarea timpului de cuplare a bobinei de excitație în circuitul de alimentare.
Dacă turația alternatorului crește sau consumul se reduce, timpul de cuplare a excitației se reduce, dacă turația scade sau consumul crește – timpul de cuplare va crește.
Tz.2 de comutaţie este saturat în stare deschisă, astfel că, de exemplu, la Ic = 3 А, pe joncțiunea e-c cad cca. 0,25 V. În cazul unor bune calități de comutație şi a unui regim de comandă cu impulsuri abrupte, puterea disipată pe Tz.2 nu depăşeşte de exemplu 0,5 W la turaţii medii şi mari şi 0,8 W la turaţii joase. Astfel, n-ar necesita răcire, însă în schemă se menționează „cu radiator”.
Dioda paralel pe bobina de excitație „scurtcircuitează” vârfurile de tensiune negativă mari prezente la decuplarea alimentării bobinei.
Condensatorii din schemele regulatoarelor de regulă previn intrarea în regim de autooscilație și influențele unor paraziți de înaltă frecvență, sau favorizează comutația mai rapidă a tranzistorilor, diminuând pierderile de putere în aceștia. În diferite scheme mai pot apare și alte componente, care contribuie la o mai bună funcționare a regulatorului.