Реле за регулатор на напрежението: принцип на действие. Характеристики, видове и принципи на работа на автомобилни генератори. Принцип на работа на релето на регулатора на генератора Схема на релето на регулатора на напрежението на генератора

Проблемите с „недостатъчното зареждане“, както и „презареждането“ на батерията по принцип, могат да бъдат причинени от много причини, но първата и най-често срещана при много автомобили (нашите ВАЗ не са изключение тук), както и при много мотоциклети , е изходът на реле-регулатора на генератора от сградата. Това устройство, въпреки своята компактност, ще защити вашата батерия и ще удължи експлоатационния й живот много повече. Ако обаче се повредят, това може просто да убие батерията за няколко седмици, така че ако видите бели ивици, а също така, двигателят не стартира след нощта, дори стартерът не „завърта“ - време е да проверите реле регулатор на вашата кола и ето как работи, направете го сами и днес ще ви разкажа подробно...

Да започнем с определението

Релеен регулатор е устройство, което регулира тока от генератора на автомобила, предотвратявайки презареждането на акумулатора, предпазвайки го от презареждане, което е вредно за акумулатора. По този начин това устройство значително удължава живота на батерията.

По същество това е просто стабилизатор на напрежение, който не позволява напрежението от генератора да надхвърли прага от 14,5 волта, това е много точно устройство и се изисква за всички видове автомобили. Въпреки това, той може да бъде разделен на два вида.

Видове реле-регулатори

За да преувеличим, има само два вида, но всеки работи на един и същ принцип, а именно „нарязва“ или повишава напрежението до желаното ниво.

• В комбинация с четка. Обикновено се монтира на самия генератор, в корпуса, където са разположени четките, има и реле-регулатор.

• Отделно. Обикновено се монтира на тялото на автомобила, проводниците преминават от генератора към него и едва след това към батерията.

Корпусите са неразглобяеми и плътни и от различен тип (често пълни с уплътнители или специални лепила), т.е. не подлежат на ремонт. Честно казано, те са доста евтини, особено за нашите ВАЗ, така че е по-лесно да си купите нов, отколкото да се занимавате със стар.

Това са най-често срещаните типове, разбира се, преди това имаше така наречените комбинирани с терминали, но те не се наложиха, защото устройството не е много удобно, така че няма да говоря за тях.

Ако вашето реле е „счупено“ и постоянно се зарежда, тогава си струва да го смените, но първо трябва да се уверите, че това е проблемът. Сега има само два начина за проверка: - без да го сваляте на самата кола и проверка на вече свалено реле. Нека разгледаме и двата варианта.

Как да проверите релето - регулатор, без да го сваляте от колата?

Косвени знаци

Ако вашият „регулатор“ не работи, ще го забележите много бързо, особено ако навън е зима и мраз. Факт е, че ще има или „подценка“. При недостатъчно зареждане - просто няма да запалите колата си - идвате на паркинга, вкарвате ключа и колата едва върти двигателя или изобщо не пали, понякога дори светлините изгасват.

При презареждане – ще се случи почти същото, само че причината ще е изкипяването на електролита от кутиите на акумулатора. Косвено може да се определи от бързото намаляване на електролита в банките и бяло покритие върху горната част на батерията, както и върху части от тялото под нея. Струва си да помислите за това и да проверите релето на регулатора.

Това обаче не е нашият метод, трябва да се уверим по-точно.

Правилен метод

За да направим това, ще използваме нашия волтметър; трябва да измерим напрежението на клемите на батерията при работещ двигател. Като начало бих искал да отбележа, че когато двигателят не работи, трябва да е в рамките на 12,7V, може би малко по-малко, но ако вече имате 12V, тогава батерията трябва да се презареди! Или потърсете причини за недозареждане.

• Стартирайте двигателя
• Настройваме го на стойност до 20 волта

• Свързване на сондите към клемите
• Ако напрежението е приблизително 13,2 - 14V, това е нормално.
• Увеличаваме скоростта (да речем до 2000 - 2500), напрежението ще започне да се увеличава от около 13,6 до 14,2 V, това също е нормално.
• След това се опитваме на максимална скорост (повече от 3500), напрежението трябва да бъде от 14 до 14,5 V, но не повече!

Ако имате отклонения, нагоре или надолу, а именно при всяка скорост напрежението остава 12,7 V или дори пада до 12 V, тогава това показва неизправност на релейния регулатор.

Също така, ако напрежението е по-високо от 14.5V, например - 15 - 16V, отново реле-регулаторът е дефектен и трябва да се смени.

За да бъда напълно честен, не винаги релето показва неизправност, често самият генератор се проваля. Ако „регулаторът“ е разположен отделно, първо трябва да го смените; ако нищо не се е променило, извадете генератора и напълно проверете системата. Ако четката е комбинирана с релето, тогава генераторът трябва да бъде премахнат!

Проверка на комбинирания реле-регулатор на автомобила

Първо ще проверим комбинираната верига реле-регулатор заедно с четката. Сега те са инсталирани на много чуждестранни автомобили и между другото на много домашни автомобили (често с етикет Y212A).

Както разбирате, необходимо е да премахнете генератора и да го разглобите, тъй като този комбиниран възел е закрепен отзад до вала на генератора, по който се движат тези четки. За това:

• Търсим специален „прозорец“ на гърба на генератора, където са потопени четките.
• Развийте закрепващия болт.
• Отстранете четката.
• Ние го почистваме - като правило, той ще бъде покрит с графитен прах, четките са направени от графит, използвайки специален карбон.

След това трябва да го проверим, но за това сглобяваме определена верига, препоръчително е да използвате захранване с регулируем товар или зарядно устройство. Също така трябва да вземем обикновена 12V крушка от кола, например от „размери“, ще ни трябват проводници, за да сглобим цялата система.

Може да се нуждаем от батерия, защото много зарядни не работят без нея. Но от проводника от батерията свързваме реле-регулатора, към четките на който свързваме 12V крушка, това може да се направи с малки щипки тип "крокодил", основното е да не се счупят графитните елементи. Малка схема за разбиране.

Ако свържете всичко в спокойно състояние, светлината просто ще светне и ще остане включена, това е нормално, тъй като четката е проводник на електричество от вала. Позволете ми да ви напомня, че в спокойно състояние напрежението на четките ще бъде приблизително 12,7 V.

Сега трябва да повишим напрежението на зарядното устройство до 14,5 V, лампата ще светне, но когато се достигне този праг, тя трябва да изгасне! Тоест, 14,5 V е вид „прекъсване“ за по-нататъшно увеличаване на напрежението! Ако намалите стойността, лампата трябва да светне отново. Тогава вашият реле-регулатор работи, издържал е теста.

Ако напрежението достигне 15 - 16V и лампичката свети, това означава, че релето е повредило и трябва да се смени! Не предизвиква „прекъсване“ и ще помогне за презареждане на батерията. Ето една проста проверка. Сега кратко видео по темата.

Тестване на индивидуално реле

По същия начин можете да проверите нов тип регулатор, тоест отделен, тук процесът на проверка е много по-лесен. Например, нека вземем модел като Y112B; те са били инсталирани на много домашни автомобили преди (VAZ).

Това е отделен елемент, така че просто го развиваме от тялото (понякога от капака на генератора) и го прикрепяме към нашата стойка. Още веднъж бих искал да ви напомня, че е препоръчително да имате 12V захранване, след това процесът на тестване ще бъде много по-лесен. Ако не, използваме зарядно устройство (с режими на настройка) и го свързваме според долната схема.

Проверката е същата, увеличаваме напрежението до 14,5 V, лампата трябва да изгасне, ако не, или се изключва при много по-високо напрежение, тогава релето е неуспешно и трябва да бъде сменено.

Стар тип или чек 591.3702-01

Това е много стар тип реле, инсталирано е на автомобили "пени", както и на много автомобили със задно задвижване. Той също винаги е бил отделно монтиран на тялото, но проверката тук е малко по-различна по отношение на контактите.

Ако вземете техните маркировки, тогава има само две от тях - „67“ и „15“. Първият контакт "67" е минус, както и самото тяло на релето, но "15" е плюс. Принципът на работа е същият, свързваме нашето зарядно устройство - започваме да проверяваме, увеличаваме напрежението до 14,5 V, след което гледаме лампата. Ако се изключи добре, не, лошо е, сменете го.

Ориз. 1.Методи за управление на тока на възбуждане: G - генератор с паралелно възбуждане; W в - намотка на възбуждане; R d - допълнително съпротивление; R - баластово съпротивление; K - токов ключ (регулиращо тяло) във веригата на възбуждане; a, b, c, d, e са посочени в текста.

Модерен автомобилен двигател с вътрешно горене (ICE) работи в широк диапазон на скоростта (900: .. 6500 об / мин). Съответно скоростта на ротора на автомобилния генератор се променя и следователно неговото изходно напрежение.

Зависимостта на изходното напрежение на генератора от оборотите на двигателя с вътрешно горене е неприемлива, тъй като напрежението в бордовата мрежа на автомобила трябва да бъде постоянно не само при промяна на скоростта на двигателя, но и при промяна на тока на натоварване. Функцията за автоматично регулиране на напрежението в автомобилен генератор се изпълнява от специално устройство - регулатор на напрежението на автомобилния генератор. Този материал е посветен на разглеждането на регулаторите на напрежението на съвременните автомобилни алтернатори.

Регулиране на напрежението в генератори с електромагнитно възбуждане

Методи на регулиране. Ако основното магнитно поле на генератора се индуцира от електромагнитно възбуждане, тогава електродвижещата сила E g на генератора може да бъде функция на две променливи: честотата на въртене на ротора n и тока I в намотката на възбуждане - E g = f( n, аз в).

Именно този вид възбуждане се осъществява във всички съвременни автомобилни генератори за променлив ток, които работят с паралелна възбудителна намотка.

Когато генераторът работи без товар, неговото напрежение U g е равно на неговата електродвижеща сила EMF E g:
U g = E g = SF n (1).

Напрежението U g на генератора при ток на натоварване I n е по-малко от емф E g с размера на спада на напрежението върху вътрешното съпротивление r g на генератора, т.е. можем да напишем това
E g = U g + I n r g = U g (1 + β) (2).

Стойността β = I n r g /U g се нарича коефициент на натоварване.

От сравнението на формули 1 и 2 следва, че напрежението на генератора
U g = nSF/(1 + β), (3)
където C е постоянен проектен фактор.

Уравнение (3) показва, че както при различни честоти (n) на въртене на ротора на генератора (n = Var), така и при променящ се товар (β = Var), постоянното напрежение U g на генератора може да се получи само чрез a съответната промяна в магнитния поток F.

Магнитният поток F в генератор с електромагнитно възбуждане се формира от магнитодвижещата сила F in = W I във възбуждащата намотка W in (W е броят на навивките на намотката W in) и може лесно да се контролира с помощта на тока I в намотка на възбуждане, т.е. Ф = f (I в). Тогава U g = f 1, което ви позволява да поддържате напрежението U g на генератора в рамките на зададените контролни граници за всякакви промени в неговата скорост и натоварване чрез подходящ избор на контролната функция f (I in).

Функцията за автоматично регулиране f(Iv) в регулаторите на напрежение се свежда до намаляване на максималната стойност на тока Iv във възбудителната намотка, което се получава, когато Iv = U g /R w (Rw е активното съпротивление на възбудителната намотка) и може да се намали по няколко начина (фиг. 1): чрез свързване към намотката W паралелно (a) или последователно (b) на допълнително съпротивление R d: чрез късо съединение на възбудителната намотка (c); прекъсване на веригата на възбудителния ток (d). Токът през възбуждащата намотка може да се увеличи чрез късо съединение на допълнителното серийно съпротивление (b).

Всички тези методи променят тока на възбуждане на стъпки, т.е. Има периодично (дискретно) регулиране на тока. По принцип е възможно и аналогово регулиране, при което стойността на допълнителното последователно съпротивление във възбудителната верига се променя плавно (d).

Но във всички случаи напрежението Ug на генератора се поддържа в зададените контролни граници чрез съответно автоматично регулиране на стойността на възбудителния ток.

Дискретно - импулсно регулиране

В съвременните автомобилни генератори магнитодвижещата сила F в намотките на възбуждане, а оттам и магнитният поток F, се променя чрез периодично прекъсване или рязко намаляване на тока на възбуждане I с контролирана честота на прекъсване, т.е. използва се дискретно-импулсно регулиране на работното напрежение U g на генератора (преди това се използва аналогово регулиране, например във въглеродни регулатори на напрежение).

Същността на дискретно-импулсното регулиране ще стане ясна от разглеждането на принципа на работа на генераторен агрегат, състоящ се от прост контактно-вибрационен регулатор на напрежението и генератор на променлив ток (ACG).

Ориз. 2.Функционална (а) и електрическа (б) диаграми на генераторна установка с регулатор на вибрационно напрежение.

Функционална схема на генераторна установка, работеща заедно с бордова батерия (AB), е показана на фиг. 2а, а електрическата схема е на фиг. 26.

Генераторът се състои от: фазови намотки W f на статора ST, въртящ се ротор R, токоизправител VP на полупроводникови диоди VD, възбуждаща намотка W в (с активно съпротивление R w). Роторът на генератора получава механична ротационна енергия A m = f (n) от двигателя с вътрешно горене. Регулаторът на вибрационно напрежение RN е направен на електромагнитно реле и включва превключващ елемент CE и измервателен елемент IE.

Превключващият елемент CE е вибриращ електрически контакт K, който създава или прекъсва допълнително съпротивление Rd, което е свързано последователно с възбудителната намотка W на генератора. При задействане на превключващия елемент (отваряне на контакт К) на изхода му се генерира сигнал τR d (фиг. 2а).

Измервателният елемент (IE, на фиг. 2а) е онази част от електромагнитното реле, която изпълнява три функции:

1. сравнителна функция (CS) на механичната еластична сила F n на възвратната пружина P с магнитодвижещата сила F s = W s I s на намотката на релето S (W s е броят на навивките на намотката S, I s е ток в намотката на релето), а резултатът от сравнението е формираните в междина с период T (T = t p + t h) трептения на котвата N;
2. функцията на чувствителния елемент (SE) във веригата за обратна връзка (DSP) на регулатора на напрежението, чувствителният елемент във вибрационните регулатори е намотката S на електромагнитното реле, свързано директно към напрежението U g на генератора и към батерията (към последния чрез контактния ключ VZ);
3. функцията на главно устройство (SD), което се осъществява с помощта на възвратна пружина P с еластична сила F p и опорна сила F o.

Работата на регулатор на напрежение с електромагнитно реле може да бъде ясно обяснена с помощта на скоростните характеристики на генератора (фиг. 3 и 4).

Ориз. 3.Промяна на U g, I c, R b във времето t: a - зависимостта на текущата стойност на изходното напрежение на генератора от времето t - U g = f (t); b - зависимост на стойността на тока във възбудителната намотка от времето - I in = f (t); c - зависимост на средноаритметичната стойност на съпротивлението във възбудителната верига от времето t - R b = f(t); I е времето, съответстващо на честотата (n) на въртене на ротора на генератора.

Докато напрежението U g на генератора е по-ниско от напрежението U b на батерията (U g

С увеличаване на оборотите на двигателя напрежението на генератора се увеличава и при достигане на определена стойност U max) > U б) магнитодвижещата сила F s на намотката на релето става по-голяма от силата F p на възвратната пружина P, т.е. F s = I s W s > F p Електромагнитното реле се задейства и контактът K се отваря и към веригата на намотката на възбуждане се свързва допълнително съпротивление.

Дори преди контакт K да се отвори, токът I във възбудителната намотка достига максималната си стойност I in max = U g R w > I vb, от която веднага след отварянето на контакт K започва да пада, клонейки към минималната си стойност I в min = U g /(R w + R d). След спада на тока на възбуждане напрежението на генератора започва да намалява съответно (U g = f(I in), което води до спад на тока I s = U g /R s в намотката на релето S и контакт K е отваря се отново от силата на възвратната пружина P (F p > F s) Докато контактът K се отвори, напрежението на генератора U g става равно на минималната си стойност U min, но остава малко по-високо от напрежението на батерията (U g min > U b).

Започвайки от момента на отваряне на контакт K (n ​​= n min, фиг. 3), дори при постоянна честота n на въртене на ротора на генератора, котвата N на електромагнитното реле влиза в режим на механични собствени трептения и контакт K , вибриращ, започва периодично, с определена честота на превключване f до = I/T = I/(t p + t h), след което затваря и след това отваря допълнителното съпротивление R d във веригата на възбуждане на генератора (зелена линия в секцията n = n av = const, фиг. 3). В този случай съпротивлението R във веригата на възбудителния ток се променя стъпаловидно от стойността на R w до стойността на R w + R d.

Тъй като по време на работа на регулатора на напрежението контактът K вибрира с достатъчно висока честота f до комутация, тогава R in = R w + τ r където стойността на τ r е относителното време на отвореното състояние на контакта K, което се определя по формулата τ r = t r /( t з + t р), I/(t з + t р) = f к - честота на превключване. Сега средната стойност на тока на възбуждане, установена за дадена честота на превключване f, може да се намери от израза:

I in avg = U g avg /R in = U g avg /(R w +τ r R d) = U g avg /(R w + R d t r /f k),
където R in е средната аритметична (ефективна) стойност на пулсиращото съпротивление във веригата на възбуждане, която с увеличаване на относителното време τ p на отвореното състояние на контакт K също се увеличава (зелена линия на фиг. 4).

Ориз. 4.Скоростни характеристики на генератора.

Процеси при превключване с възбудителен ток

Нека разгледаме по-подробно какво се случва по време на превключване с тока на възбуждане. Когато контактът K е затворен за дълго време, максималният ток на възбуждане I in = U g / R w протича през намотката на възбуждане W.

Въпреки това, възбуждащата намотка W на генератора е електропроводима намотка с висока индуктивност и масивна феромагнитна сърцевина. В резултат на това токът през възбуждащата намотка след затваряне на контакт K се увеличава с забавяне. Това се случва, защото скоростта на нарастване на тока се възпрепятства от хистерезис в сърцевината и самоиндуктивната едс на намотката, противодействаща на нарастващия ток.

Когато контактът K се отвори, токът на възбуждане се стреми към минимална стойност, чиято стойност при дълго отворен контакт се определя като I in = U g /(R w + R d). Сега ЕМП на самоиндукция съвпада по посока с намаляващия ток и донякъде удължава процеса на неговото намаляване.

От горното следва, че токът в намотката на възбуждане не може да се промени мигновено (рязко, като допълнително съпротивление R d) нито при затваряне, нито при отваряне на веригата на възбуждане. Освен това, при висока честота на вибрация на контакта K, токът на възбуждане може да не достигне своята максимална или минимална стойност, доближавайки се до средната си стойност (фиг. 4), тъй като стойността t r = τ r / f k нараства с увеличаване на честотата f k превключване, и абсолютното време t от затвореното състояние на контакт K намалява.

От съвместното разглеждане на диаграмите, показани на фиг. 3 и фиг. 4, следва, че средната стойност на тока на възбуждане (червена линия b на фиг. 3 и фиг. 4) с увеличаване на скоростта n намалява, тъй като в същото време средноаритметичната стойност (зелена линия на фиг. 3 и фиг. 4) от общото, пулсиращо във времето съпротивление R във веригата на възбуждане (закон на Ом). В този случай средната стойност на напрежението на генератора (U ср. на фиг. 3 и фиг. 4) остава непроменена, а изходното напрежение U g на генератора пулсира в диапазона от U max до U min.

Ако натоварването на генератора се увеличи, тогава регулираното напрежение U g първоначално пада, докато регулаторът на напрежението увеличава тока в намотката на възбуждането толкова много, че напрежението на генератора се покачва обратно до първоначалната си стойност.

По този начин, когато токът на натоварване на генератора се промени (β = V ar), процесите на регулиране в регулатора на напрежението протичат по същия начин, както при промяна на скоростта на ротора.

Регулирана пулсация на напрежението. При постоянна честота n на въртене на ротора на генератора и при постоянен товар, работните пулсации на възбудителния ток (ΔI на фиг. 46) предизвикват съответни (във времето) пулсации на регулираното напрежение на генератора.

Амплитудата на пулсациите ΔU g - 0,5 (U max - U min)* на регулатора на напрежението U g не зависи от амплитудата на пулсациите на тона ΔI във възбуждащата намотка, тъй като се определя от контролния интервал, определен с помощта на измервателен елемент на регулатора. Следователно пулсациите на напрежението Ug при всички скорости на ротора на генератора са почти еднакви. Скоростта на нарастване и спадане на напрежението U g в интервала на регулиране обаче се определя от скоростта на нарастване и спадане на възбудителния ток и в крайна сметка от честотата на въртене (n) на ротора на генератора.

* Трябва да се отбележи, че пулсацията 2ΔU g е неизбежен и вреден страничен ефект от работата на регулатора на напрежението. В съвременните генератори те са свързани към земята чрез шунтов кондензатор Сш, който е инсталиран между положителния извод на генератора и корпуса (обикновено Сш = 2,2 μF)

Когато натоварването на генератора и скоростта на въртене на неговия ротор не се променят, честотата на вибрациите на контакта K също не се променя (f к = I/(t з + t р) = const). В този случай напрежението U g на генератора пулсира с амплитуда ΔU р = 0,5(U max - U min) около средната си стойност U ср.

Когато скоростта на ротора се промени, например към увеличение или когато натоварването на генератора намалява, времето t от затворено състояние става по-малко от времето t p на отворено състояние (t

С намаляване на честотата на ротора на генератора (n↓) или с увеличаване на натоварването (β), средната стойност на тока на възбуждане и неговата пулсация ще се увеличи. Но напрежението на генератора ще продължи да се колебае с амплитуда ΔU g около постоянна стойност U g ср.

Постоянността на средната стойност на напрежението Ug на генератора се обяснява с факта, че тя се определя не от режима на работа на генератора, а от конструктивните параметри на електромагнитното реле: броя на завъртанията Ws на намотката на релето S, неговото съпротивление Rs, размерът на въздушната междина σ между арматурата N и ярема M, както и силата F p на възвратната пружина P, т.е. стойността U avg е функция на четири променливи: U av = f(W s, R s, σ, F p).

Чрез огъване на опората на възвратната пружина P, електромагнитното реле се настройва на стойността U cf по такъв начин, че при по-ниска скорост на ротора (n = n min - Фиг. 3 и Фиг. 4), контактът K ще започне да се отворен и токът на възбуждане ще има време да достигне максималната си стойност I in = U g / R w. Тогава пулсациите ΔI in и времето t z на затворено състояние са максимални. Това задава долната граница на работния диапазон на контролера (n = n min). При средни скорости на ротора времето t s е приблизително равно на времето t p и пулсациите на възбудителния ток стават почти два пъти по-малки. При честота на въртене n, близка до максималната (n = n max - фиг. 3 и фиг. 4), средната стойност на тока I in и неговите пулсации ΔI in са минимални. При n max собствените трептения на регулатора отпадат и напрежението на генератора U g започва да нараства пропорционално на скоростта на ротора. Горната граница на работния диапазон на регулатора се задава от стойността на допълнителното съпротивление (при определена стойност на съпротивлението R w).

заключения. Изложеното по-горе за дискретното импулсно регулиране може да се обобщи по следния начин: след стартиране на двигателя с вътрешно горене (ДВГ), с увеличаване на неговите обороти, настъпва момент, в който напрежението на генератора достига горната контролна граница (U g = U max). В този момент (n = n min) превключващият елемент FE в регулатора на напрежението се отваря и съпротивлението във веригата на възбуждане нараства стъпаловидно. Това води до намаляване на тока на възбуждане и, като следствие, до съответен спад на напрежението U g на генератора. Падането на напрежението U g под минималната контролна граница (U g = U min) води до обратно затваряне на превключващия елемент FE и токът на възбуждане започва да нараства отново. Освен това от този момент регулаторът на напрежението влиза в режим на собствено колебание и процесът на превключване на тока в намотката на възбуждане на генератора периодично се повтаря, дори при постоянна скорост на ротора на генератора (n = const).

С по-нататъшно увеличаване на честотата на въртене n, пропорционално на нея, времето t от затвореното състояние на превключващия елемент FE започва да намалява, което води до плавно намаляване (в съответствие с увеличаването на честотата n) на средната стойност на възбудителния ток (червена линия на фиг. 3 и фиг. 4) и амплитуди ΔI при пулсацията му. Поради това напрежението U g на генератора също започва да пулсира, но с постоянна амплитуда ΔU g около средната си стойност (U g = U avg) с доста висока честота на трептене.

Същите процеси на превключване на тока Iv и пулсациите на напрежението Ug също ще се осъществят, когато токът на натоварване на генератора се промени (виж формула 3).

И в двата случая средната стойност на напрежението U g на генератора остава непроменена през целия работен диапазон на регулатора на напрежението при честота n (U g av = const, от n min до n max) и когато токът на натоварване на генератора се променя от I g = 0 до I g = макс.

Това е основният принцип за регулиране на напрежението на генератора чрез периодична промяна на тока в неговата намотка на възбуждане.

Електронни регулатори на напрежение за автомобилни генератори

Регулаторът на вибрационното напрежение (VVR) с електромагнитно реле (EM реле), разгледан по-горе, има редица значителни недостатъци:

1. като механичен вибратор VRN е ненадежден;
2. контакт K в EM релето изгаря, което прави регулатора краткотраен;
3. Параметрите на VVR зависят от температурата (средната стойност U avg на работното напрежение U g на генератора плава);
4. VVR не може да работи в режим на пълно изключване на възбуждащата намотка, което го прави слабо чувствителен към промени в изходното напрежение на генератора (високо напрежение U g) и ограничава горната граница на работа на регулатора на напрежението;
5. електромеханичният контакт K на електромагнитното реле ограничава максималния ток на възбуждане до 2...3 A, което не позволява използването на вибрационни регулатори на съвременни мощни генератори за променлив ток.

С появата на полупроводникови устройства стана възможно да се замени K контактът на EM релето с емитерно-колекторния преход на мощен транзистор с неговото базово управление от същия контакт K на EM релето.

Така се появяват първите контактно-транзисторни регулатори на напрежението. Впоследствие функциите на електромагнитното реле (SU, CE, UE) бяха напълно реализирани с помощта на електронни схеми с ниско ниво (ниско ниво) на полупроводникови устройства. Това направи възможно производството на чисто електронни (полупроводникови) регулатори на напрежението.

Характеристика на работата на електронния регулатор (ER) е, че той няма допълнителен резистор Rd, т.е. във веригата на възбуждане токът в намотката на възбуждане на генератора е почти напълно изключен, тъй като превключващият елемент (транзистор) в затворено (отворено) състояние има доста високо съпротивление. Това прави възможно управлението на по-голям ток на възбуждане и при по-висока скорост на превключване. При такова дискретно-импулсно управление токът на възбуждане има импулсен характер, което позволява да се контролира както честотата на токовите импулси, така и тяхната продължителност. Въпреки това основната функция на ERN (поддържане на постоянно напрежение Ug при n = Var и β = Var) остава същата като в ERN.

С развитието на микроелектронната технология регулаторите на напрежение за първи път започнаха да се произвеждат в хибриден дизайн, при който неопаковани полупроводникови устройства и монтирани миниатюрни радио елементи бяха включени в електронната верига на стабилизатора заедно с дебелослойни микроелектронни резистивни елементи. Това направи възможно значително намаляване на теглото и размерите на регулатора на напрежението.

Пример за такъв електронен регулатор на напрежението е хибридният интегрален регулатор YA-112A, който е инсталиран на съвременни битови генератори.

Регулатор Я-112А(виж диаграмата на фиг. 5) е типичен представител на схемното решение на задачата за дискретно-импулсно регулиране на напрежението на генератора U g чрез тока на възбуждане I v. Но в дизайна и технологичния дизайн, произвежданите в момента електронни регулатори на напрежението имат значителни разлики.

Ориз. 5.Принципна схема на регулатора на напрежение Ya-112A: R1...R6 - дебелослойни резистори: C1, C2 - монтирани миниатюрни кондензатори; V1...V6 - неопаковани полупроводникови диоди и транзистори.

Що се отнася до дизайна на регулатора YA-112A, всичките му полупроводникови диоди и триоди са разопаковани и монтирани по хибридна технология върху обща керамична подложка заедно с пасивни дебелослойни елементи. Целият регулатор е запечатан.

Регулаторът Ya-112A, подобно на описания по-горе регулатор на вибрационно напрежение, работи в периодичен (превключващ) режим, когато управлението на тока на възбуждане не е аналогово, а дискретно-импулсно.

Принципът на работа на регулатора на напрежение Ya-112A на автомобилни генератори

Докато напрежението U g на генератора не надвишава предварително определена стойност, изходният етап V4-V5 е в постоянно отворено състояние и токът I в намотката на възбуждане директно зависи от напрежението U g на генератора (секция 0 -n на фиг. 3 и фиг. 4). Тъй като скоростта на генератора се увеличава или натоварването му намалява, U g става по-висок от прага на реакция на чувствителната входна верига (V1, R1-R2), ценеровият диод се пробива и изходният етап V4-V5 се затваря през усилващия транзистор V2. В този случай токът I във възбудителната бобина се изключва, докато U g отново стане по-малко от определената стойност U min. По този начин, когато регулаторът работи, токът на възбуждане преминава през намотката на възбуждане периодично, променяйки се от Iv = 0 до Iv = Imax. Когато токът на възбуждане е прекъснат, напрежението на генератора не пада незабавно, тъй като има инерция в размагнитването на ротора. Може дори да се увеличи леко с моментално намаляване на тока на натоварване на генератора. Инерцията на магнитните процеси в ротора и самоиндуктивната ЕДС в намотката на възбуждане изключват рязка промяна в напрежението на генератора както при включване, така и при изключване на възбуждащия ток. По този начин трионообразното пулсационно напрежение U g на генератора остава дори при електронно регулиране.

Логиката за конструиране на електрическа схема на електронен регулатор е следната. V1 - ценеров диод с разделител R1, R2 образува верига за прекъсване на входния ток I в при U g> 14,5 V; транзистор V2 управлява изходния етап; V3 - блокиращ диод на входа на изходния етап; V4, V5 - мощни транзистори на изходния етап (композитен транзистор), свързани последователно с намотката на възбуждане (превключващ елемент FE за ток I V); V6 шунт диод за ограничаване на ЕМП на самоиндукцията на намотката на възбуждане; R4, C1, R3 верига за обратна връзка, ускоряваща процеса на прекъсване на тока на възбуждане I.

Още по-усъвършенстван регулатор на напрежението е електронен регулатор в интегриран дизайн. Това е дизайн, при който всички негови компоненти, с изключение на мощния изходен етап (обикновено композитен транзистор), са изпълнени с помощта на тънкослойна микроелектронна технология. Тези регулатори са толкова миниатюрни, че практически не заемат обем и могат да се монтират директно върху корпуса на генератора в четкодържателя.

Пример за дизайна на IRI е регулаторът BOSCH-EL14V4C, който се монтира на генератори за променлив ток с мощност до 1 kW (фиг. 6).

Както знаете, във всяко превозно средство генераторът е един от основните компоненти, чиято повреда няма да позволи на двигателя да стартира. Такова устройство се състои от много компоненти, но един от най-основните е тристепенен регулатор. Какво представлява това устройство за напрежение, каква е неговата цел, какви видове има, как да се диагностицира - прочетете по-долу.

[Крия]

Характеристики на регулатора на напрежението

Колко напрежение трябва да произвежда генераторът, какви видове дистанционни релета има, как работи елементът? Какви са признаците на неизправност, как да увеличите или увеличите мощността, какво да направите, ако напрежението скочи? На първо място, е необходимо да се разберат въпросите за дизайна и предназначението.

Предназначение

И така, какви са признаците на неизправност, какви функции изпълнява тристепенният регулатор на напрежението? Когато двигателят на всяка кола стартира, на първо място, под въздействието на постоянен ток, коляновият вал започва да работи. Именно поради постоянния ток той започва да задава движението на ротора и едва след тези действия автомобилният генератор директно започва да работи. Тристепенен регулатор на напрежението следи всички тези процеси; този елемент също често се нарича DC реле.

Без това устройство токът в бордовата мрежа няма да може да задейства самия генератор, особено след като захранването с ток няма да се контролира. В допълнение, тристепенният регулатор на напрежението ви позволява да поддържате тока в определен диапазон.

Дизайн

Дори най-простият и домашен регулатор трябва да може оптимално да регулира напрежението, което се постига в резултат на работата на ротора. По правило в съвременните автомобили роторът се върти надясно, но има и изключения.

Всеки регулатор на напрежението на генератора, дори домашен и прост, ще се състои от следните компоненти:

1. Работно колело. Този компонент е монтиран от външната страна на устройството. Целта му е да обдухва и допълнително да охлажда намотката.
2. Капакът на корпуса е предназначен да затваря достъпа до вътрешните компоненти на устройството, за да предпази конструкцията от мръсотия, прах и други отпадъци. В допълнение, капакът може да бъде допълнително оборудван с корпус. Ако има корпус, самият регулатор ще бъде инсталиран зад него.
3. Токоизправително устройство.Тази верига се състои от няколко диода. Като правило има шест диода. Трябва да се отбележи, че всички диоди на веригата са свързани помежду си чрез така наречения мост.
4. Ротор с намотка.Този компонент се върти около ос, така че роторът трябва да създаде магнитно поле в корпуса.
5. Статорът е друг компонент на веригата. На корпуса на статора има три намотки, които са свързани помежду си. Тези намотки на веригата позволяват не само да се достави голямо количество заряд и мощност към батерията, но и да се осигури постоянен ток към цялата бордова верига на машината.
6. Директно реле.Благодарение на автомобилно реле, веригата може да поддържа оптимално ниво на напрежение в необходимия диапазон. Напрежението не трябва да е много високо - винаги е оптимално (автор на видеото - Николай Пуртов).

Колко мощност в ампери трябва да произвежда автомобилният регулатор след свързване? Веригата за генериране на напрежение се осъществява по определен принцип. В резултат на въртене на ротора, намотката на възбуждането винаги е изложена на малко напрежение, докато генераторът е свързан към батерията. Докато се извършва въртене, на клемите се появява променлив ток, който се влива в намотката. Въртенето на ротора се осигурява от ремъка на генератора.

Колко енергия трябва да произвежда това устройство е второстепенен въпрос, защото когато се генерира тази енергия, първо трябва да се изправи голямо напрежение. За тази цел се използват диодни мостове. Тъй като напрежението е високо, електронният регулатор на напрежението влиза в действие. Този компонент реагира на промените в тока, които възникват във веригата, и след това изпраща тази информация до устройство за сравнение, предназначено да анализира необходимите показания с тези, които са получени. Ако напрежението на клемите на генератора стане по-ниско, регулаторът започва да увеличава нивото на постоянен ток във веригата, като го повишава до необходимото ниво.

Принцип на действие

Ако свържете намотка без регулатор към източника на захранване, нивото на DC ще бъде твърде високо. Благодарение на релето в диаграмата, този параметър е изравнен, за да се предотврати повреда на оборудването. Самият регулатор по същество е превключвател. Ако нивото на тока се увеличи до 13.-14 волта, устройството автоматично изключва намотката от мрежата и го включва, ако нивото на тока е твърде ниско. В резултат на това окабеляването редовно се превключва с висока честота; съответно генераторът може да произведе по-високо напрежение (автор на видеото - Alex ZW).

Разновидности

За да се свържете към бордовата верига на автомобила, има няколко вида регулатори, предназначени да работят под постоянен ток в ампери. Трябва да се отбележи, че някои от тях се характеризират с определени неизправности. Но, както показва практиката, в повечето случаи неизправностите на тези устройства обикновено са идентични една с друга. Преди да поговорим за това как да проверите регулатора на постоянно напрежение в кола и как да идентифицирате неизправностите, нека обърнем внимание на видовете.

По този начин можете да разберете кой тип е по-добър:

1. Двустепенен типе остаряла, но нашите автомобилни ентусиасти продължават да я използват и днес. Тези регулатори се основават на електромагнит, който е свързан към сензор за намотка. Пружините действат като елементи за настройка, а функцията на сравнителен компонент се изпълнява от подвижен лост. Размерите му са доста малки и се използва за извършване на превключване. Основният недостатък, който често води до неизправност, е краткият живот на устройството.
2. 40 ампера електронни устройствасе считат за полупроводници. Те се характеризират с дълъг експлоатационен живот, съответно собствениците на автомобили с електронни регулатори срещат неизправности по-рядко.
3. Дизайни на три нивапо своята структура те практически не се различават от тези, които вече разгледахме. Единствената основна разлика е, че такива устройства са оборудвани с допълнителна устойчивост.
4. Многостепенните са друг тип. Някои експерти смятат, че такива регулатори са по-добри от други, тъй като са оборудвани с три или дори пет допълнителни съпротивления. Освен това има модели, които могат да работят в режим на проследяване.

Цената на регулаторите може да варира в зависимост от вида и модела. Кое е по-добре да купите зависи изцяло от всеки. Средно цената на такива елементи варира около 5 долара. Ако бюджетът ви позволява, по-добре е да закупите два регулатора наведнъж. Защо е по-добре? Защото тази част е незаменима на пътя.

Направи си сам диагностика на регулатора на напрежението

Как да проверите регулатора на напрежението на автомобила, за да идентифицирате неизправности със собствените си ръце? Какво е по-добре да измервате със собствените си ръце - ампери или волтове, което е по-добре да използвате. За да идентифицирате неизправностите със собствените си ръце, трябва да използвате мултицет или волтметър. Необходимо е устройството да има скала за измерване на 15-30 волта. Направи си сам диагностика на неизправности на релето на автомобила при 40 ампера или по-малко с помощта на мултицет трябва да се извършва само със заредена батерия.

1. Първо трябва да включите запалването.
2. Стартирайте сами двигателя, оставете го да работи, като включите фаровете. Оставете двигателя да работи, докато броят на оборотите стане около 2,5-3 хил. По правило това изисква изчакване около 10 минути.
3. С помощта на волтметър измерете напрежението на клемите на батерията. Параметърът трябва да бъде около 14,1-14,3 волта.

Ако по време на диагностиката индикаторите се окажат по-ниски или по-високи, по-добре е да закупите ново реле от 40 ампера. По време на диагностиката в никакъв случай не трябва да се премостват щепселите, тъй като това може да доведе до деформация и неработоспособност на токоизправителния блок. За да получите по-точни показания, трябва да се уверите, че ремъкът на алтернатора е добре опънат.

Видео „Диагностика на състоянието на регулаторното реле“

Разберете как сами да проверите неизправностите на този елемент от видеоклипа по-долу (авторът на видеоклипа е Вячеслав Чистов).

За съжаление в момента няма налични анкети.

В електрическите мрежи много често се използва автоматично включване и изключване на генератора. За тази цел има реле за регулатор на напрежението. С негова помощ генераторът е защитен от претоварване и позволява автоматично регулиране на напрежението и тока в установени граници. Това устройство се използва главно в електрическите мрежи на всички автомобили и се монтира в двигателното отделение.

Предназначение и конструкция на релейния регулатор

Това устройство е триелементно, състоящо се от три независими машини. Това са реле за обратен ток, ограничител на ток и регулатор на напрежението. Тези компоненти са монтирани на обща основа и затворени с общ капак. За свързване на проводници на основата са монтирани три клеми.

Автоматичното свързване на генератора към мрежата се осъществява с помощта на реле за обратен ток, при условие че превишава напрежението на батерията с определена стойност. Когато напрежението падне, генераторът автоматично се изключва. Състои се от намотка и сърцевина с две намотки - шунтова и последователна с различен брой навивки на проводника, както и ярем и котва с контактна система.

Предварително зададените граници на напрежението на генератора се поддържат с помощта на регулатор. Включва намотка и сърцевина с намотка, котва с контактна система, ярем, магнитен шунт и цилиндрична пружина.

Единият край на намотката на бобината е свързан към земята, а другият към клемата на генератора, преминавайки през игото, съпротивлението и намотките. По този начин стойността на тока и магнитния поток зависи от напрежението, което се развива. Регулаторът на напрежението ви позволява автоматично да регулирате тока на зареждане, получен поради разликата в напрежението между батерията и генератора.

Използване на ограничител на тока

За защита на генератора от претоварване се използва ограничител на тока. Съставът включва намотка и сърцевина с намотка, както и съпротивителна намотка, ярем и арматура с контакти, както в други съставни устройства. Принципът на работа на устройството съвпада с регулатора на напрежението, когато цялото натоварване на генератора преминава през намотката на ограничителя.

Общата нормална работа на реле-регулатора може да се определи с помощта на бутона, разположен на арматурното табло и от състоянието на самата батерия. Ако амперметърът постоянно показва висока стойност на тока на зареждане, въпреки факта, че батерията е в добро състояние, това означава, че релето на регулатора на напрежението работи при високо напрежение.

Това устройство е доста сложно устройство, което изисква прецизни настройки и компетентно боравене. Регулирането трябва да се извършва само с помощта на прецизни контролни инструменти.

Реле регулатор на напрежение токоизправител

Когато релето за напрежение се повреди, възникват проблеми при работата на електрическото оборудване. Може да има много причини за повреда в регулатора на напрежението, но най-честата от тях е кипенето на електролита в батерията. Регулаторът на напрежението (VR) не може да бъде ремонтиран, той просто се заменя с нов. Въпреки това, преди да го смените, трябва да се уверите, че той е дефектният. Можете сами да проверите регулатора на релето на генератора.

В автомобил и в други превозни средства за нормалното функциониране на електрическото оборудване и други системи е необходим постоянен ток от -13,5–14,5 V. Ако напрежението не достигне нормата или, напротив, надвишава я, електрическите уреди ще започне да се поврежда и батерията поради прекомерен заряд ще съкрати експлоатационния си живот. Реле-регулаторът действа като стабилизатор на това бордово напрежение в определени граници, в зависимост от електрическия товар, скоростта на ротора на генератора и температурата на околната среда. Той предава допустимото напрежение в бордовата мрежа на автомобила, като по този начин му осигурява необходимите параметри.

Реле за регулатор на напрежението

Видове релета за напрежение и тяхното устройство

За да преувеличим, има два вида устройства и двете работят на един и същ принцип:

• индивидуални или контактни. Монтира се върху купето на автомобила под капака с помощта на скоби. Първо, проводниците идват от генератора и след това отиват към батерията. Този тип е по-рядко срещан, тъй като е пуснат преди около 30 години. Има и модифицирани модели, които тепърва навлизат в употреба. Основните им дизайнерски елементи са:

1. Два съпротивителни блока;
2. Магнетизираща намотка;
3. Контактна група;
4. Метално ядро.

• комбиниран или електронен с четков комплект. Монтира се директно върху генератора. Разположение на релето в корпуса с четки.

Общото между двете е, че имат неразглобяеми корпуси; често те просто са пълни с уплътнители или специално лепило. Тъй като не подлежат на ремонт, цените им са ниски. Преди това имаше друг тип - комбиниран с терминали, но не беше широко използван, така че не си струва да говорим за тях.

Стари и нови реле регулатори

Външни признаци на повреда

Признаците за дефектно реле могат да включват:

• презареждане на батерията(няма достатъчно освободен заряд или електролитът извира);
• яркост на фаровете(промени по време на повреда, когато скоростта на вала е 2 хиляди / мин. Нивото на напрежение е по-високо от нормалното);
• миризма на изгоряло в купето.

Защо се счупва?

Днешните релета са много по-издръжливи от своите предшественици, но нищо не е имунизирано от повреди. Фактори като:

• късо съединение;
• проникване на влага(може да се случи по време на миене на колата);
• механични повреди;
• качеството на самия продукт(закупуването на устройство от неизвестни производители не гарантира дълъг експлоатационен живот).

Когато релето се повреди и се появи презареждане, трябва да диагностицирате проблема. Има два начина за проверка на регулатора на напрежението на генератора - не е свален от колатаили заснет. Нека разгледаме и двата варианта.

Проверка на напрежението без демонтиране на реле регулатора

Как да проверите релето на регулатора, без да го изваждате от колата?

Лесно е да се идентифицира „липса на заряд“ или „презареждане“ на батерията. Ако има недостиг, колата няма да запали или след като поставите ключа, двигателят ще започне бавно да се върти, понякога това е придружено с изгасване на светлините. При презареждане ще се появят същите симптоми, само че причината ще е в кипенето на електролита. Това може да се разбере по количеството му в банките или по бялото покритие върху самата батерия и около нея. Но трябва да се уверите със сигурност, като тествате тока на борда с помощта на мултицет, който ви е необходим, за да измерите напрежението на клемите на акумулатора, докато двигателят работи. Имайте предвид, че нормалното напрежение може да е 12,7 V, но ако е по-ниско, например 12 V, тогава има проблем.

Много често самите клеми могат да бъдат виновник за проблема, тъй като те могат да се окислят, така че преди проверка е необходимо да се отстранят всякакви отлагания и оксиди по клемите и контактите.

Етапи на работа:

1. Стартирайте двигателя и го загрейте за няколко минути.
2. Свържете сондите на мултиметъра към клемите на батерията, като спазвате полярността. Задайте стойността на устройството на 20 волта.
3. Гледаме напрежението, когато късите светлини са включени, по това време всички други електрически консуматори трябва да бъдат изключени. Скоростта на вала трябва да бъде в диапазона 1,5–2,5 хиляди оборота в минута. Ако напрежение в рамките на 13,5–14,8V, това е нормално, но ако превиши, тогава релето е неизползваемо. В случай, че входящият ток е по-малък от 13,5 V, тогава причината за повредата може да е или в генератора, или в окабеляването.
4. Сега повишаваме товара и оценяваме при повишени обороти до 2000–2500 хиляди оборота в минута. За да направите това, включваме дългите светлини, нагревателя и чистачките на предното стъкло. Напрежението не трябва да бъде по-малко от 13,5V и повече от 14,8V.

Казахме ви как да проверите регулатора на напрежението на генератора с мултицет; сега започваме да проверяваме комбинираната схема на реле-регулатор заедно с четката, тъй като те са най-популярни.

Проверка на регулатора на релето

Тестване на отстранения регулатор (с верига)

Електронно реле най-често се монтира на повърхността на генератора до вала на генератора, по който се движат четките, в областта на контактните пръстени на арматурата на генератора. Целият комбиниран модул е ​​покрит с пластмасов капак. Отстранява се с отвертка, чиято форма може да бъде както кръстообразна, така и шестоъгълна.

Етапи на работа:

Използвайки същия принцип, можете да проверите отделен тип регулатор от нов тип. За да направите това, трябва да го изключите от тялото или капака на генератора и да го прикрепите към веригата. Извършете проверката по същия начин. Що се отнася до стария тип реле-регулатор, инсталиран на копейки, трябва да го проверите малко по-различно. Техен маркировки - "67" и "15". Първият контакт "67" е минус, а "15" е плюс. Иначе принципа е същия.