Проблемы «недозаряда», как в принципе и «перезаряда» аккумулятора, могут быть вызваны многими причинами, но самая первая и самая распространенная на многих автомобилях (наши ВАЗ здесь не исключение), а также на многих мотоциклах, является выход реле-регулятора генератора из строя. Этот прибор, не смотря на свою компактность, убережет вашу батарею и сделает ее срок службы намного больше. Однако если он выходят из строя, это может просто убить АКБ в считанные недели, поэтому если увидели белые потеки, а также, двигатель не запускает после ночи, даже «не крутит» стартер – самое время проверять реле регулятор вашего автомобиля, а вот как это сделать своими руками, а вам сегодня подробно расскажу …
Для начала определение
Реле-регулятор – это устройство, которое регулирует ток от генератора автомобиля, не давая перезарядить аккумулятор, уберегая его от перезаряда, губительного для батареи. Таким образом, это устройство намного продлевает срок службы АКБ.
По сути это просто стабилизатор напряжения, который не дает напряжению от генератора превышать порог в 14,5 Вольта, это очень точный прибор и обязательный для всех типов автомобилей. Однако его можно различить на два типа.
Типы реле – регулятора
Если утрировать то видов всего два, но каждый работает по одинаковому принципу, а именно «режет» или увеличивает напряжение до нужного показателя.
- Совмещенный со щеточным узлом. Обычно крепится на сам генератор, в корпусе где находятся щетки, находится и реле-регулятора.
- Отдельный. Обычно крепится на кузове автомобиля, провода идут от генератора на него, а только после на аккумулятор.
Корпуса неразборные и туго и у другого типа (зачастую залиты герметиками или специальными клеями), то есть они не ремонтируются. Если честно то стоят они достаточно дешево, особенно на наши ВАЗ, так что легче купить новый, чем ковырять старый.
Это самые распространенные виды, конечно, раньше были так называемые совмещенные с клеммами, но они не прижились, потому как устройство не очень удобное, поэтому про них рассказывать не буду.
Если ваше реле «накрылось» идет постоянный перезаряд, тогда стоит его менять, однако для начала нужно убедиться что дело именно в нем. Сейчас существуют всего два способа проверки: — не снимая на самом автомобиле, и проверка уже снятого реле. Разберем оба варианта.
Как проверить реле — регулятора не снимая с машины?
Косвенные признаки
Если у вас «регулятор» вышел из строя – вы это очень быстро заметите, особенно если на улице зима и морозы. Дело в том, что будет присутствовать либо «недозаряд» . При недозаряде – вы попросту не запустите свой автомобиль – приходите на стоянку вставляете ключ, а авто еле – еле крутит двигатель, либо вообще не запускает, иногда гаснут даже лампочки.
При перезаряде – будет происходить практически тоже самое, только поводом будет служить выкипание электролита из банок АКБ. Косвенно можно определить по быстрому уменьшению электролита в банках, и белому налету на аккумуляторе сверху, а также на частях кузова под ним. Стоит уже задуматься и проверить реле регулятора.
Однако это не наш метод, нам нужно убедиться более точно.
Правильный метод
Для этого будем использовать наш вольтметр, нам нужно замерить напряжение на клеммах аккумулятора, при запущенном двигателе. Для начала хочу отметить что при незапущенном двигателе должно быть в пределах 12,7В, возможно чуть меньше, но если у вас уже 12В, то АКБ нужно подзаряжать! Или искать причины недозаряда.
- Запускаем двигатель
- Ставим на значение до 20 Вольт
- Подсоединяем щупы к клеммам
- Если напряжение примерно в пределах 13,2 – 14В, это нормально.
- Увеличиваем обороты (скажем до 2000 — 2500), напряжение начнет расти, примерно от 13,6 до 14,2 В, это также нормально.
- Далее пробуем на максимальных оборотах (более 3500), напряжение должно быть от 14 до 14,5В, но не больше!
Если у вас есть отклонения, в большую или меньшую сторону, а именно при любых оборотах напряжение так и осталось в 12,7В, или даже упало до 12В, то это говорит о неисправности реле-регулятора.
Также если напряжение выше 14,5В, например – 15 – 16В, опять же неисправен реле-регулятора, нужно менять.
Если быть до конца честным, не всегда неисправность указывает только не реле, зачастую выходит из строя сам генератор. Если «регулятор» находится отдельно, то нужно для начала поменять его, если ничего не поменялось, снимаем генератор и полностью проверяем систему. Если щеточный узел совмещен вместе с реле, то генератор нужно снимать обязательно!
Проверяем совмещенный реле-регулятора автомобиля
Первым будем проверять совмещенную схему реле-регулятора вместе со щеточным узлом. Такие сейчас ставятся на многие иномарки, да и кстати на многие отечественные автомобили (зачастую носят маркировку Я212А).
Как вы понимаете здесь обязательно снимать генератор и разбирать его, так как этот совмещенный узел крепится сзади рядом с валом генератора, по которому и ходят эти щетки. Для этого:
- Ищем на генераторе сзади специальное «окошко», куда погружаются щетки.
- Откручиваем болт крепления.
- Извлекаем щеточный узел.
- Очищаем его — как правило, он будет в графитовой пыли, щетки сделаны из графита, с применение специального угля.
Затем нам нужно его проверить, но для этого собираем определенную схему, желательно использовать блок питания с регулируемой нагрузкой или зарядное устройство. Также нам нужно взять обычную лампочку на 12В от автомобиля, например от «габаритов», будут нужны провода для сборки всей системы.
Возможно, нам понадобиться аккумулятор, ведь многие зарядные устройства без него не работают. А вот уже от провода с аккумулятора подсоединяем реле-регулятора, к щеткам которого подключаем лампочку на 12В, сделать это можно небольшими крокодильчиками, главное не сломать графитовые элементы. Небольшая схема для понимания.
Если подключить все в спокойном состоянии, то лампочка просто загорится и будет гореть, это нормально, так как щеточный узел является проводником электричества от вала. Напомню в спокойном состоянии, напряжение на щетках будет примерно 12,7В.
Теперь на зарядном устройстве нам нужно поднимать напряжение, до 14,5 В, лампа будет гореть, но при достижении этого порога она должна погаснуть! То есть 14,5 В это своего рода «отсечка» дальнейшего роста напряжения! Если понизить значение, то лампа опять должна загореться. Тогда ваш реле-регулятора рабочий, он прошел проверку.
В случае если напряжение достигло 15 — 16В, а лампочка горит, это значит реле вышло из строя его нужно заменить! Он не дает «отсечку» и будет способствовать перезаряду АКБ. Вот такая вот простая проверка. Сейчас небольшое видео по теме.
Проверка отдельного реле
Аналогично можно проверить новый тип регулятора, то есть отдельный, здесь процесс проверки намного облегчен. Для примера возьмем модель типа Я112B, они устанавливались на многие отечественные авто раньше (ВАЗ).
Это отдельный элемент, поэтому просто откручиваем его от кузова (бывает и от крышки генератора) и присоединяем к нашему стенду, еще раз хочу напомнить желательно — иметь блок питания на 12В, тогда процесс проверки на много облегчается. Если нет, используем зарядное устройство (с режимами регулировки) и подключаем по нижней схеме.
Проверка такая же, повышаем напряжение до 14,5 В, лампа должна погаснуть, если нет, или отключается при напряжении намного выше – то реле вышло из строя нужна замена.
Старый тип или проверка 591.3702-01
Это совсем старый тип реле, он устанавливался еще на «копейки», а также на многие заднеприводные автомобили. Он также всегда отдельно крепился на кузове, но проверка здесь немного отличается по контактам.
Если взять их маркировку, то их всего два – «67» и «15». Первый контакт «67» — это минус как собственно и корпус реле, а вот «15» — это плюс. Принцип действия такой же, подсоединяем наше зарядное устройство — начинаем проверку, повышаем напряжение до 14,5В, дальше смотрим на лампу. Если отключилась хорошо, нет – плохо, замена.
Рис. 1. Способы управления током возбуждения: Г - генератор с параллельным возбуждением; W в - обмотка возбуждения; R д - дополнительное сопротивление; R - балластное сопротивление; К - коммутатор тока (регулирующий орган) в цепи возбуждения; а, б, в,г, д указаны в тексте.
Современный автомобильный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) работает в широком интервале изменения оборотов (900:.. 6500 об/мин). Соответственно изменяется и частота вращения ротора автомобильного генератора, а значит и его выходное напряжение.
Зависимость выходного напряжения генератора от оборотов двигателя внутреннего сгорания недопустима, так как напряжение в бортовой сети автомобиля должно быть постоянным и не только при изменении оборотов двигателя, но и при изменении тока нагрузки. Функцию автоматического регулирования напряжения в автомобильном генераторе выполняет специальное устройство - регулятор напряжения автомобильных генераторов . Данный материал посвящен рассмотрению регуляторов напряжения современных автомобильных генераторов переменного тока.
Регулирование напряжения в генераторах с электромагнитным возбуждением
Способы регулирования . Если главное магнитное поле генератора наводится электромагнитным возбуждением, то электродвижущая сила E г генератора может быть функцией двух переменных: частоты n вращения ротора и тока I в в обмотке возбуждения - E г = f(n, I в).
Именно такой тип возбуждения имеет место во всех современных автомобильных генераторах переменного тока, которые работают с параллельной обмоткой возбуждения.
При работе генератора без нагрузки его напряжение U г равно его электродвижущей силе ЭДС E г:
U г = E г = СФ n (1).
Напряжете U г генератора под током I н нагрузки меньше ЭДС E г на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении r г генератора, т.е. можно записать, что
E г = U г + I н r г = U г (1 + β) (2).
Величина β = I н r г /U г называется коэффициентом нагрузки.
Из сравнения формул 1 и 2 следует, что напряжение генератора
U г = nСФ/(1 + β), (3)
где С - постоянный конструктивный коэффициент.
Уравнение (3) показывает, что как при разных частотах (n) вращения ротора генератора (n = Var), так и при изменяющейся нагрузке (β = Var), неизменность напряжения U г генератора может быть получена только соответствующим изменением магнитного потока Ф.
Магнитный поток Ф в генераторе с электромагнитным возбуждением формируется магнитодвижущей силой F в = W I в обмотки W в возбуждения (W - число витков обмотки W в) и может легко управляться с помощью тока I в в обмотке возбуждения, т.е. Ф = f (I в). Тогда U г = f 1 что позволяет удерживать напряжение U г генератора в заданных пределах регулирования при любых изменениях его оборотов и нагрузки соответствующим выбором функции f(I в) регулирования.
Автоматическая функция f(I в) регулирования в регуляторах напряжения сводится к уменьшению максимального значения тока I в в обмотке возбуждения, которое имеет место при I в = U г /R w (R w - активное сопротивление обмотки возбуждения) и может уменьшаться несколькими способами (рис. 1): подключением к обмотке W в параллельно (а) или последовательно (б) дополнительного сопротивления R д: закорачиванием обмотки возбуждения (в); разрывом токовой цепи возбуждения (г). Ток через обмотку возбуждения можно и увеличивать, закорачивая последовательное дополнительное сопротивление (б).
Все эти способы изменяют ток возбуждения скачкообразно, т.е. имеет место прерывистое (дискретное) регулирование тока. В принципе возможно и аналоговое регулирование, при котором величина последовательного дополнительного сопротивления в цепи возбуждения изменяется плавно (д).
Но во всех случаях напряжение U г генератора удерживается в заданных пределах регулирования соответствующей автоматической корректировкой величины тока возбуждения.
Дискретно - импульсное регулирование
В современных автомобильных генераторах магнитодвижущую силу F в обмотки возбуждения, а значит и магнитный поток Ф, изменяют периодическим прерыванием или скачкообразным уменьшением тока I в возбуждения с управляемой частотой прерывания, т.е. применяют дискретно-импульсное регулирование рабочего напряжения U г генератора (ранее применялось аналоговое регулирование, например, в угольных регуляторах напряжения).
Суть дискретно-импульсного регулирования станет понятной из рассмотрения принципа действия генераторной установки, состоящей из простейшего контактно-вибрационного регулятора напряжения, и генератора переменного тока (ГПТ).
Рис. 2.
Функциональная (а) и электрическая (б) схемы генераторной установки с вибрационным регулятором напряжения.
Функциональная схема генераторной установки, работающей совместно с бортовой аккумуляторной батареей (АКБ), показана на рис. 2а, а электрическая схема - на рис. 26.
В состав генератора входят: фазные обмотки W ф на статоре СТ, вращающийся ротор R, силовой выпрямитель ВП на полупроводниковых диодах VD, обмотка возбуждения W в (с активным сопротивлением R w). Механическую энергию вращения A м = f (n) ротор генератора получает от ДВС. Вибрационный регулятор напряжения РН выполнен на электромагнитном реле и включает в себя коммутирующий элемент КЭ и измерительный элемент ИЭ.
Коммутирующий элемент КЭ - это вибрационный электрический контакт К, замыкающий или размыкающий дополнительное сопротивление R д, которое включено с обмоткой возбуждения W в генератора последовательно. При срабатывании коммутирующего элемента (размыкание контакта К) на его выходе формируется сигнал τR д (рис. 2а).
Измерительный элемент (ИЭ, на рис. 2а) - это та часть электромагнитного реле, которая реализует три функции:
- функцию сравнения (СУ) механической упругой силы F n возвратной пружины П с магнитодвижущей силой F s = W s I s релейной обмотки S (W s - число витков обмотки S, I s - ток в релейной обмотке), при этом результатом сравнения является сформированный в зазоре с период Т (Т = t р + t з) колебаний якоря N;
- функцию чувствительного элемента (ЧЭ) в цепи обратной связи (ЦОС) регулятора напряжения, чувствительным элементом в вибрационных регуляторах является обмотка S электромагнитного реле, подключенная непосредственно к напряжению U г генератора и к аккумуляторной батарее (к последней через ключ зажигания ВЗ);
- функцию задающего устройства (ЗУ), которое реализуется с помощью возвратной пружины П с силой упругости F п и опорной силой F о.
Работа регулятора напряжения с электромагнитным реле наглядно может быть пояснена с помощью скоростных характеристик генератора (рис. 3 и 4).
Рис. 3.
Изменение U г, I в, R б во времени t: а - зависимость текущего значения выходного напряжения генератора от времени t - U г = f (t); б - зависимость текущего значения в обмотке возбуждения от времени - I в = f (t); в - зависимость среднеарифметического значения сопротивления в цепи возбуждения от времени t - R б = f(t); I - время, отвечающее частоте (n) вращения ротора генератора.
Пока напряжение U г генератора ниже напряжения U б аккумуляторной батареи (U г
При увеличении оборотов ДВС напряжение генератора возрастает и при достижении некоторого значения U max) > U б) магнитодвижущая сила F s релейной обмотки становится больше силы F п возвратной пружины П, т.е. F s = I s W s > F п. Электромагнитное реле срабатывает и контакт К размыкается, при этом в цепь обмотки возбуждения включается дополнительное сопротивление.
Еще до размыкания контакта К ток I в в обмотке возбуждения достигает своего максимального значения I в max = U г R w > I вб, от которого, сразу после размыкания контакта К, начинает падать, стремясь к своему минимальному значению I в min = U г /(R w + R д). Вслед за падением тока возбуждения напряжение генератора начинает соответственно уменьшаться (U г = f(I в), что приводит к падению тока I s = U г /R s в релейной обмотке S и контакт К вновь размыкается усилием возвратной пружиной П (F п > F s). К моменту размыкания контакта К напряжение генератора U г становится равным своему минимальному значению U min , но остается несколько больше напряжения аккумуляторной батареи (U гmin > U б).
Начиная с момента размыкания контакта К (n = n min , рис. 3), даже при неизменной частоте n вращения ротора генератора, якорь N электромагнитного реле входит в режим механических автоколебаний и контакт К, вибрируя, начинает периодически, с определенной частотой коммутации f к = I/Т = I/(t р + t з) то замыкать, то размыкать дополнительное сопротивление R д в цепи возбуждения генератора (зеленая линия на участке n = n ср = const, рис. 3). При этом сопротивление R в в токовой цепи возбуждения изменяется скачкообразно от значения R w до величины R w +R д.
Так как при работе регулятора напряжения контакт К вибрирует с достаточно высокой частотой f к коммутации, то R в = R w + τ р где величина τ р - это относительное время разомкнутого состояния контакта К, которое определяется по формуле τ р = t р /(t з + t р), I/(t з + t р) = f к - частота коммутации. Теперь среднее, установившееся для данной частоты f к коммутации, значение тока возбуждения может быть найдено из выражения:
I в ср = U г ср /R в = U г ср /(R w +τ р R д) = U г ср /(R w + R д t р /f к),
где R в - среднеарифметическое (эффективное) значение пульсирующего сопротивления в цепи возбуждения, которое при увеличении относительного времени τ р разомкнутого состояния контакта К также увеличивается (зеленая линия на рис. 4).
Рис. 4.
Скоростные характеристики генератора.
Процессы при коммутациях с током возбуждения
Рассмотрим более подробно, что происходит при коммутациях с током возбуждения. Когда контакт К длительно замкнут, по обмотке W в возбуждения протекает максимальный ток возбуждения I в = U г /R w .
Однако обмотка возбуждения W в генератора представляет собой электропроводную катушку с большой индуктивностью и с массивным ферромагнитным сердечником. Как следствие, ток через обмотку возбуждения после замыкания контакта К нарастает с замедлением. Это происходит потому, что скорости нарастания тока препятствует гистерезис в сердечнике и противодействующая нарастающему току - ЭДС самоиндукции катушки.
При размыкании контакта К ток возбуждения стремится к минимальной величине, значение которой при длительно разомкнутом контакте определяется как I в = U г /(R w + R д). Теперь ЭДС самоиндукции совпадает по направлению с убывающим током и несколько продлевает процесс его убывания.
Из сказанного следует, что ток в обмотке возбуждения не может изменяться мгновенно (скачкообразно, как дополнительное сопротивление R д) ни при замыкании, ни при размыкании цепи возбуждения. Более того, при высокой частоте вибрации контакта К ток возбуждения может не достигать своей максимальной или минимальной величины, приближаясь к своему среднему значению (рис. 4), так как величина t р = τ р /f к увеличивается с увеличением частоты f к коммутации, а абсолютное время t з замкнутого состояния контакта К уменьшается.
Из совместного рассмотрения диаграмм, показанных на рис. 3 и рис. 4, вытекает, что среднее значение тока возбуждения (красная линия б на рис. 3 и рис. 4) при повышении оборотов n уменьшается, так как при этом увеличивается среднеарифметическая величина (зеленая линия на рис. 3 и рис. 4) суммарного, пульсирующего во времени, сопротивления R в цепи возбуждения (закон Ома). При этом среднее значение напряжения генератора (U ср на рис. 3 и рис. 4) остается неизменным, а выходное напряжение U г генератора пульсирует в интервале от U max до U min .
Если же увеличивается нагрузка генератора, то регулируемое напряжение U г первоначально падает, при этом регулятор напряжения увеличивает ток в обмотке возбуждения настолько, что напряжение генератора обратно повышается до первоначального значения.
Таким образом, при изменении тока нагрузки генератора (β = V ar) процессы регулирования в регуляторе напряжения протекают так же, как и при изменении частоты вращения ротора.
Пульсации регулируемого напряжения . При постоянной частоте n вращения ротора генератора и при постоянной его нагрузке рабочие пульсации тока возбуждения (ΔI в на рис. 46) наводят соответствующие (по времени) пульсации регулируемого напряжения генератора.
Амплитуда пульсаций ΔU г - 0,5(U max - U min)* регулятора напряжения U г от амплитуды тоновых пульсаций ΔI в в обмотке возбуждения не зависит, так как определяется заданным с помощью измерительного элемента регулятора интервалом регулирования. Поэтому пульсации напряжения U г на всех частотах вращения ротора генератора практически одинаковы. Однако скорость нарастания и спада напряжения U г в интервале регулирования определяется скоростью нарастания и спада тока возбуждения и, в конечном счете, частотой вращения (n) ротора генератора.
* Следует заметить, что пульсации 2ΔU г являются неизбежным и вредным побочным проявлением работы регулятора напряжения. В современных генераторах они замыкаются на массу шунтирующим конденсатором Сш, который устанавливается между плюсовой клеммой генератора и корпусом (обычно Сш = 2,2 мкФ)
Когда нагрузка генератора и частота вращения его ротора не изменяются, частота вибрации контакта К также неизменна (f к = I/(t з + t р) = const). При этом напряжение U г генератора пульсирует с амплитудой ΔU р = 0,5(U max - U min) около своего среднего значения U ср.
При изменении частоты вращения ротора, например, в сторону увеличения или при уменьшении нагрузки генератора, время t з замкнутого состояния становится меньше времени t р разомкнутого состояния (t з
При уменьшении частоты ротора генератора (n↓), или при увеличении нагрузки (β), среднее значение тока возбуждения и его пульсации будут расти. Но напряжение генератора будет попрежнему колебаться с амплитудой ΔU г вокруг неизменной величины U г ср.
Постоянство среднего значения напряжения U г генератора объясняется тем, что оно определяется не режимом работы генератора, а конструктивными параметрами электромагнитного реле: числом витков W s релейной обмотки S, ее сопротивлением R s , величиной воздушного зазора σ между якорем N и ярмом М, а также силой F п возвратной пружины П, т.е. величина U ср есть функция четырех переменных: U ср = f(W s , R s , σ, F п).
Электромагнитное реле с помощью подгиба опоры возвратной пружины П настраивается на величину U ср таким образом, чтобы на нижней частоте вращения ротора (n = n min - рис. 3 и рис. 4) контакт К начинал бы размыкаться, а ток возбуждения успевал бы достигать своего максимального значения I в = U г /R w . Тогда пульсации ΔI в и время t з, замкнутого состояния - максимальны. Этим устанавливается нижний предел рабочего диапазона регулятора (n = n min). На средних частотах вращения ротора время t з примерно равно времени t р, и пульсации тока возбуждения становятся почти в два раза меньше. На частоте вращения n, близкой к максимальной (n = n max - рис. 3 и рис. 4), среднее значение тока I в и его пульсации ΔI в - минимальны. При n max происходит срыв автоколебаний регулятора и напряжение U г генератора начинает возрастать пропорционально оборотам ротора. Верхний предел рабочего диапазона регулятора задается величиной дополнительного сопротивления (при определенной величине сопротивления R w).
Выводы . Вышесказанное о дискретно-импульсном регулировании можно обобщить следующим образом: после пуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС), с повышением его оборотов, наступает такой момент, когда напряжение генератора достигает верхнего предела регулирования (U г = U max). В этот момент (n = n min) в регуляторе напряжения размыкается коммутирующий элемент КЭ и сопротивление в цепи возбуждения скачкообразно увеличивается. Это приводит к уменьшению тока возбуждения и, как следствие, к соответствующему падению напряжения U г генератора. Падение напряжения U г ниже минимального предела регулирования (U г = U min) приводит к обратному замыканию коммутирующего элемента КЭ и ток возбуждения начинает снова возрастать. Далее, с этого момента, регулятор напряжения входит в режим автоколебаний и процесс коммутации тока в обмотке возбуждения генератора периодически повторяется, даже при постоянной частоте вращения ротора генератора (n = const).
При дальнейшем увеличении частоты вращения n, пропорционально ей, начинает уменьшаться время t з замкнутого состояния коммутирующего элемента КЭ, что приводит к плавному уменьшению (в соответствии с ростом частоты n) среднего значения тока возбуждения (красная линия на рис. 3 и рис. 4) и амплитуды ΔI в его пульсации. Благодаря этому напряжение U г генератора начинает также пульсировать, но с постоянной амплитудой ΔU г около своего среднего значения (U г = U ср) с достаточно высокой частотой колебаний.
Те же процессы коммутации тока I в и пульсации напряжения U г, будут иметь место и при изменении тока нагрузки генератора (см. формулу 3).
В обоих случаях среднее значение напряжения U г генератора остается неизменным во всем диапазоне работы регулятора напряжения по частоте n (U г ср = const, от n min до n max) и при изменении тока нагрузки генератора от I г = 0 до I г = max.
В сказанном заключается основной принцип регулирования напряжения генератора с помощью прерывистого изменения тока в его обмотке возбуждения.
Электронные регуляторы напряжения автомобильных генераторов
Рассмотренный выше вибрационный регулятор напряжения (ВРН) с электромагнитным реле (ЭМ-реле) имеет ряд существенных недостатков:
- как механический вибратор ВРН ненадежен;
- контакт К в ЭМ-реле подгорает, что делает регулятор недолговечным;
- параметры ВРН зависят от температуры (среднее значение U ср рабочего напряжения U г генератора плавает);
- ВРН не может работать в режиме полного обесточивания обмотки возбуждения, что делает его низкочувствительным к изменению выходного напряжения генератора (высокие пульсации напряжения U г) и ограничивает верхнии предел работы регулятора напряжения;
- электромеханический контакт К электромагнитного реле ограничивает величину максимального тока возбуждения до значений 2...3 А, что не позволяет применять вибрационные регуляторы на современных мощных генераторах переменного тока.
С появлением полупроводниковых приборов контакт К ЭМ-реле стало возможным заменить эмиттерно-коллекторным переходом мощного транзистора с его управлением по базе тем же контактом К ЭМ-реле.
Так появились первые контактно-транзисторные регуляторы напряжения. В дальнейшем функции электромагнитного реле (СУ, КЭ, УЭ) были полностью реализованы с помощью низкоуровневых (малоточных) электронных схем на полупроводниковых приборах. Это позволило изготавливать чисто электронные (полупроводниковые) регуляторы напряжения.
Особенностью работы электронного регулятора (ЭРН) является то, что в нем отсутствует дополнительный резистор R д, т.е. в цепи возбуждения реализуется практически полное выключение тока в обмотке возбуждения генератора, так как коммутирующий элемент (транзистор) в закрытом (разомкнутом) состоянии имеет достаточно большое сопротивление. При этом становится возможным управление более значительным током возбуждения и с более высокой скоростью коммутации. При таком дискретно-импульсном управлении ток возбуждения имеет импульсный характер, что позволяет управлять как частотой импульсов тока, так и их длительностью. Однако основная функция ЭРН (поддержание постоянства напряжения U г при n = Var и при β = Var) остается такой же, как и в ВРН.
С освоением микроэлектронной технологии регуляторы напряжения сначала стали выпускаться в гибридном исполнении, при котором бескорпусные полупроводниковые приборы и навесные миниатюрные радиоэлементы включались в электронную схему регулятора вместе с толстопленочными микроэлектронными резистивными элементами. Это позволило значительно уменьшить массу и габариты регулятора напряжения.
Примером такого электронного регулятора напряжения может служить гибридно-интегральный регулятор Я-112А, который устанавливается на современных отечественных генераторах.
Регулятор Я-112А (см. схему на рис. 5) является типичным представителем схемотехнического решения задачи дискретно-импульсного регулирования напряжения U г генератора по току I в возбуждения. Но в конструктивном и технологическом исполнении выпускаемые в настоящее время электронные регуляторы напряжения имеют значительные различия.
Рис. 5. Принципиальная схема регулятора напряжения Я-112А: R1...R6 - толстопленочные резисторы: C1, С2 - навесные миниатюрные конденсаторы; V1...V6 - бескорпусные полупроводниковые диоды и транзисторы.
Что касается исполнения регулятора Я-112А, все его полупроводниковые диоды и триоды бескорпусные и смонтированы по гибридной технологии на общей керамической подложке совместно с пассивными толстопленочными элементами. Весь блок регулятора герметичен.
Регулятор Я-112А, как и описанный выше вибрационный регулятор напряжения, работает в прерывистом (ключевом) режиме, когда управление током возбуждения не аналоговое, а дискретно-импульсное.
Принцип работы регулятора напряжения Я-112А автомобильных генераторов
Пока напряжение U г генератора не превышает наперед заданного значения, выходной каскад V4-V5 находится в постоянно открытом состоянии и ток I в обмотки возбуждения напрямую зависит от напряжения U г генератора (участок 0-n на рис. 3 и рис. 4). По мере увеличения оборотов генератора или уменьшения его нагрузки U г становится выше порога срабатывания чувствительной входной схемы (V1, R1-R2), стабилитрон пробивается и через усилительный транзистор V2 выходной каскад V4-V5 закрывается. При этом ток I в в катушке возбуждения выключается до тех пор, пока U г снова станет меньше заданного значения U min . Таким образом, при работе регулятора ток возбуждения протекает по обмотке возбуждения прерывисто, изменяясь от I в = 0 до I в = I max . При отсечке тока возбуждения напряжение генератора сразу не падает, так как имеет место инерционность размагничивания ротора. Оно может даже несколько увеличиться при мгновенном уменьшении тока нагрузки генератора. Инерционность магнитных процессов в роторе и ЭДС самоиндукции в обмотке возбуждения исключают скачкообразное изменение напряжение генератора как при включении тока возбуждения, так и при его выключении. Таким образом, пилообразная пульсация напряжения U г генератора остается и при электронном регулировании.
Логика построения принципиальной схемы электронного регулятора следующая. V1 - стабилитрон с делителем R1, R2 образуют входную цепь отсечки тока I в при U г > 14,5 В; транзистор V2 управляет выходным каскадом; V3 - запирающий диод на входе выходного каскада; V4, V5 - мощные транзисторы выходного каскада (составной транзистор), включенные последовательно с обмоткой возбуждения (коммутирующий элемент КЭ для тока I в); V6 шунтирующий диод для ограничения ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения; R4, C1, R3 цепочка обратной связи, ускоряющая процесс отсечки тока I в возбуждения.
Еще более совершенным регулятором напряжения является электронный регулятор в интегральном исполнении. Это такое исполнение, при котором все его компоненты, кроме мощного выходного каскада (обычно это составной транзистор), реализованы с помощью тонкопленочной микроэлектронной технологии. Эти регуляторы настолько миниатюрны, что практически не занимают никакого объема и могут устанавливаться непосредственно на корпусе генератора в щеткодержателе.
Примером конструктивного исполнения ИРН может служить регулятор фирмы BOSCH-EL14V4C, который устанавливается на генераторах переменного тока мощностью до 1 кВт (рис. 6).
Как известно, в любом транспортном средстве генератор является одним из основных узлов, выход из строя которого не позволит осуществить запуск двигателя. Такое устройство состоит из множества компонентов, но одним из самых основных является трехуровневый регулятор. Что представляет собой это устройство напряжения, каково его назначение, какие бывают виды, как произвести диагностику — читайте ниже.
[ Скрыть ]
Характеристика регулятора напряжения
Сколько генератор должен выдавать напряжения, какие существуют виды выносных реле, как работает элемент? Какие признаки неисправности, как повысить или увеличить выходные показатели, что делать если напряжение прыгает? В первую очередь, необходимо разобраться с вопросами конструкции и назначения.
Назначение
Итак, какие признаки неисправности, какие функции выполняет трехуровневый регулятор напряжения? Когда двигатель любого автомобиля запускается, в первую очередь, под воздействием постоянного тока, начинает работать коленвал. Именно из-за постоянного тока он начинает задавать движение ротору, и только после этих действий в работу вступает непосредственно автомобильный генератор. Трехуровневый регулятор напряжения производит мониторинг всех этих процессов, этот элемент также часто называется реле постоянного тока.
Без этого устройства ток в бортовой сети не сможет запустить сам генератор в работу, тем более, что не будет осуществляться контроль подачи тока. Кроме того, трехуровневый регулятор напряжения позволяет удерживать ток в определенном интервале.
Конструкция
Даже самый простой и самодельный регулятор должен быть способным оптимально регулировать напряжения, что осуществляется в результате работы ротора. Как правило, в автомобилях современного производства ротор крутится вправо, но бывают и исключения.
Любой регулятор напряжения генератора, даже самодельный и простой будет состоять из следующих компонентов:
- Крыльчатка. Этот компонент монтируется на внешней стороне устройства. Его предназначение заключается в обдуве, а также дальнейшем охлаждении обмотки.
- Крышка корпуса, предназначена для закрытия доступа к внутренним компонентам устройства, чтобы защитить конструкцию от грязи, пыли и прочего мусора. Помимо этого, крышка может быть дополнительно оснащена кожухом. Если кожух имеется, то сам регулятор будет установлен за ним.
- Устройство выпрямителей. Такая схема состоит из нескольких диодов. Как правило, диодов шесть. Следует отметить, что все диоды схемы подсоединяются друг к другу по так называемому мосту.
- Ротор с обмоткой. Данный компонент вращается вокруг оси, таким образом, ротор должен выдавать магнитное поле в корпусе.
- Статор — еще один компонент схемы. На корпусе статора находится три обмотки, которые соединены между собой. Эти обмотки схемы позволяют не только выдать большое количество заряда и мощности для АКБ, но и обеспечить постоянным током всю бортовую цепь машины.
- Непосредственно реле. Благодаря автомобильному реле схема может поддерживать оптимальный уровень напряжение в необходимом диапазоне. Напряжение не должно быть слишком большое — оно всегда оптимальное (автор видео — Николай Пуртов).
Сколько мощности в амперах должен выдавать автомобильный регулятор после подключения? Схема выработки напряжения осуществляется по определенному принципу. В результате вращений ротора, на обмотку возбуждения всегда воздействует не очень большое напряжение, пока генератор подключен к АКБ. Пока происходит вращение, на выводах появляется переменный ток, поступающий на обмотку. Вращение ротора обеспечивается ремешком генератора.
Сколько должен выдать энергии этот прибор — второстепенный вопрос, ведь когда эта энергия сгенерированная, в первую очередь большое напряжение нужно выпрямить. Для этой цели используются диодные мосты. Поскольку напряжение большое, в работу вступает электронный регулятор напряжения. Данный компонент реагирует на изменения тока, которые происходят на схеме, после чего отправляет эту информацию к сравнивающему прибору, предназначенному для анализа необходимых показаний с теми, которые поступили. Если напряжение на зажимах генератора становится более низким, регулятор начинает увеличивать уровень постоянного тока в схеме, повышая его до необходимого.
Принцип работы
Если подключить к источнику питания обмотку без регулятора, то уровень постоянного тока будет слишком высоким. Благодаря реле на схеме происходит выравнивание этого параметра, чтобы не допустить выхода из строя оборудования. Сам регулятор представляет собой, по сути, выключатель. В том случае, если уровень тока возрастает до 13.-14 вольт, устройство автоматически отключает от сети обмотку и включает ее, если уровень тока слишком низкий. В итоге осуществляется регулярная коммутация проводки с высокой частотой, соответственно, генератор может вырабатывать более высокое напряжение (автор видео — Alex ZW).
Разновидности
Для подключения к бортовой схеме автомобиля существует несколько типов регуляторов, предназначенных для работы в условиях постоянного тока в амперах. Следует отметить, что для некоторых из них характерны определенные неисправности. Но, как показывает практика, в большинстве случаев неисправности у этих устройств обычно идентичные друг другу. Перед тем, как мы расскажем о том, как осуществляется проверка регулятора напряжения постоянного тока в автомобиле и как выявить неисправности, уделим внимание видам.
Так вы сможете понять, какой тип лучше:
- Двухуровневый тип является морально устаревшим, но наши автолюбители сегодня продолжают его использовать. В основе таких регуляторов лежит электромагнит, который подключается к датчику обмотки. В качестве задающих элементов выступают пружины, а функцию сравнивающего компонента выполняет подвижный рычаг. Его габариты довольно небольшие, с его помощью выполняется коммутация. Основным недостатком, который зачастую приводит к неисправности, является небольшой ресурс использования устройства.
- Электронные устройства на 40 ампер считаются полупроводниковыми. Они характеризуются высоким ресурсом эксплуатации, соответственно, с неисправностями владельцы автомобилей с электронными регуляторами сталкиваются реже.
- Трехуровневые конструкции по своему устройству практически не отличаются от тех, которые мы уже рассмотрели. Принципиальная разница заключается только в том, что такие устройства оснащены добавочным сопротивлением.
- Многоуровневые — еще один вид. Некоторые эксперты считают, что такие регуляторы лучше других, поскольку они оснащаются тремя и даже пятью добавочными сопротивлениями. Кроме того, есть модели, которые могут работать в следящем режиме.
Стоимость регуляторов может варьироваться в зависимости от типа и модели. Какой лучше приобрести — дело сугубо каждого. В среднем стоимость таких элементов варьируется в районе 5 долларов. Если вам позволяет бюджет, лучше приобрести сразу два регулятора. Почему лучше? Потому что эта деталь является незаменимой в дороге.
Проведение диагностики регулятора напряжения своими руками
Как проверить регулятор напряжения автомобиля для выявления неисправностей своими руками? Что лучше замерить своими руками — амперы или вольты, чем лучше воспользоваться. Для выявления неисправностей своими руками необходимо использовать мультиметр или вольтметр. Необходимо, чтобы на устройстве была шкала для измерений на 15-30 вольт. Диагностику неисправностей автомобильного реле на 40 ампер или ниже своими руками с помощью мультиметра необходимо осуществлять только при заряженном аккумуляторе.
- Сначала необходимо включить зажигание.
- Запустите своими руками двигатель, дайте ему поработать, при этом фары необходимо включить. Пусть мотор работает, пока количество оборотов не составит около 2.5-3 тыс. Как правило, для этого необходимо подождать около 10 минут.
- При помощи вольтметра произведите замер напряжения на клеммах АКБ. Параметр должен составлять около 14.1-14.3 вольт.
В том случае, если во время диагностики показатели получились ниже или выше, лучше приобрести новое реле на 40 ампер. В ходе диагностики штекеры ни в коем случае нельзя перемыкать, поскольку это может привести к деформации и неработоспособности выпрямительного блока. Для получения более точных показателей необходимо убедиться в том, что ремень генератора натянут хорошо.
Видео «Диагностика состояния реле регулятора»
Как своими руками осуществить проверку неисправностей этого элемента — узнайте из видео ниже (автор видео — Вячеслав Чистов).
Извините, в настоящее время нет доступных опросов.В электрических сетях очень часто используется автоматическое включение и отключение генератора. Для этого существует реле-регулятор напряжения. С его помощью осуществляется защита генератора от перегрузок, позволяет автоматически регулировать напряжение и силу тока в установленных пределах. Этот прибор, в основном, используется в электрических сетях всех автомобилей и устанавливается в моторном отсеке.
Назначение и устройство реле-регулятора
Данное устройство является трехэлементным, состоящим из трех независимых автоматов. Это реле обратного тока, ограничитель тока и регулятор напряжения. Эти составные части смонтированы на общем основании и закрываются общей крышкой. Для подключения проводов на основании установлены три клеммы.
Автоматическое включение генератора в сеть осуществляется с помощью реле обратного тока при условии его превышения напряжения аккумулятора на определенное значение. При понижении напряжения, происходит автоматическое отключение генератора. В его состав входит катушка и сердечник с двумя обмотками - шунтовой и сериесной с различным количеством витков проволоки, а также ярмо и якорь с системой контактов.
Заранее заданные пределы напряжения генератора поддерживаются с помощью регулятора. В него входят катушка и сердечник с обмоткой, якорь с системой контактов, ярмо, магнитный шунт, а также цилиндрическая пружина.
Один конец обмотки катушки соединен с массой, а другой - с клеммой генератора, проходя через ярмо, сопротивление и обмотки. Таким образом, значение тока и магнитного потока находится в зависимости от напряжения, которое развивает . Регулятор напряжения позволяет автоматически регулировать силу зарядного тока, получаемую за счет разницы напряжений между аккумулятором и генератором.
Использование ограничителя тока
Для защиты генератора от перегрузок применяется ограничитель тока. В состав входит катушка и сердечник с обмоткой, а также обмотка сопротивления, ярмо и якорь с контактами, как и в других составляющих устройствах. Принцип работы устройства совпадает с регулятором напряжения, когда вся нагрузка генератора пропускается через обмотку ограничителя.
Общую нормальную работу реле-регулятора можно определить с помощью , расположенного на щитке приборов и по состоянию самого аккумулятора. Если на амперметре постоянно видно большое значение зарядного тока, несмотря на то, что аккумулятор находится в хорошем состоянии, это означает, что реле-регулятор напряжения работает при повышенном напряжении.
Данное устройство является достаточно сложным прибором, требующим точных регулировок и грамотного обращения. Регулировка должна осуществляться только с применением точных контрольных приборов.
Реле регулятор выпрямитель напряжения
Когда реле напряжения ломается, появляются проблемы в работе электрооборудования. Причин, вызвавших сбой в регуляторе напряжения, может быть много, но самая распространенная из них – выкипание электролита в аккумуляторе. Регулятор напряжения (РН) ремонту не подлежит, его просто меняют на новый. Однако прежде чем его сменить, нужно убедиться, что неисправен именно он. Проверить реле-регулятор генератора можно самостоятельно.
В машине и в других средствах передвижения для нормального функционирования электрооборудования и других систем необходим постоянный ток -13,5–14,5 В. Если напряжение недотягивает до нормы или наоборот ее превышает, электроприборы начнут выходить из строя, а аккумуляторная батарея из-за избытка заряда сократит свой эксплуатационный срок. Реле-регулятор выступает стабилизатором этого бортового напряжения в заданных пределах, в зависимости от электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды. Он пропускает допустимое напряжение в бортовую сеть автомобиля, тем самым обеспечивая ее требуемыми параметрами.
Реле-регулятор напряжения
Типы реле напряжения и их устройство
Если утрировать, то видов устройства два и работают они оба по одному принципу:
- отдельные или контактные . Устанавливается на кузове транспортного средства под капотом посредством кронштейнов. Сначала провода отходят от генератора, а потом идут на АКБ. Этот тип встречается реже, так как был выпущен лет 30 назад. Также есть модифицированные модели, которые только входят в использование. Их ключевыми элементами конструкции выступают:
- Два блока сопротивления;
- Намагничивающая катушка;
- Контактная группа;
- Металлический сердечник.
- совмещенные или электронные со щеточным узлом . Монтируется прямо на генератор. Месторасположения реле в корпусе со щетками.
Общее у обоих – неразборные корпуса, часто они просто залиты герметиками или особым клеем. Так как они не подлежат ремонту, то цена на них низкая. Раньше был еще один тип – совмещенный с клеммами, но большого распространения он не получил, поэтому рассказывать о них не стоит.
Старый и новый реле-регуляторы
Внешние признаки поломки
Признаками неисправного реле могут выступать:
- перезарядка АКБ (не хватает выделяемого заряда или выкипает электролит);
- яркость свечения фар (меняется во время поломки, когда на оборотах вала 2 тыс./мин. Уровень напряжения выше нормы);
- запах гари внутри в салона .
Почему ломается
Нынешние реле гораздо долговечнее предшественников, но ничто не застраховано от сбоев. Способствовать этому могут, такие факторы как:
- короткое замыкание;
- проникание влаги (может случиться во врем мытья автомобиля);
- механические повреждения ;
- качество самого изделия (покупка устройства неизвестных производителей не гарантирует долгий срок службы).
Когда реле сломалось и происходит перезаряд, то нужно провести диагностику неполадки. Есть два способа проверки регулятора напряжения генератора – не снятого с машины или снятого . Рассмотрим оба варианта.
Проверка напряжения не снимая реле-регулятор
Как проверить реле-регулятора не снимая с машины?
Выявить «нехватку заряда» или «перезаряд» АКБ просто. При нехватке – машина не запустится, или же после вставления ключа мотор медленно начнет крутиться, иногда это сопровождается затуханием лампочек. При перезаряде – те же самые признаки, только причина будет крыться в закипании электролита. Понять это можно по его количеству в банках или белому налету на самом АКБ и вокруг него. Но следует убедиться точно, протестировав бортовой ток с помощью мультиметра, которым нужно измерить напряжение на клеммах батареи во время рабочего двигателя. Подметим, что нормальным напряжением может быть параметр – 12,7В, но если он ниже, например – 12В, то имеются неполадки.
Очень часто виновником проблем могут быть сами клеммы, так как способны окисляться, поэтому перед проверкой необходимо убрать имеющиеся налеты и закиси на клеммах и контактах.
Этапы работы:
- Запустить двигатель и прогреть несколько минут.
- Подсоединить щупы мультиметра к клеммам батареи, соблюдая полярность. Выставить значение на устройстве в 20 Вольт.
- Смотрим напряжение при включенном ближнем свете, в это время все остальные электропотребители должны быть отключены. Обороты вала должны быть в значениях — 1,5–2,5 тыс. об/мин. Если напряжение в пределах 13,5–14,8В , это нормально, а если превышает, то реле негодное. В том случае, когда входящий ток меньше 13,5В, то возможно, причина сбоя либо в генераторе, либо в проводке.
- Теперь поднимаем нагрузку и оцениваем при увеличенных оборотах до 2000–2500 тыс. об/мин. Для этого запускаем дальний свет, печку, стеклоочистители. Напряжение не должно быть меньше 13,5В и больше 14,8В.
Как проверить регулятор напряжения генератора мультиметром мы рассказали, теперь приступаем к проверке совмещенной схемы реле-регулятора вместе со щеточным узлом, так как они наиболее популярны.
Проверка реле-регулятора
Тестирование снятого регулятора (со схемой)
Электронное реле чаще всего крепится на поверхности генератора рядом с валом генератора, по которому двигаются щетки, в районе контактных колец якоря генератора. Весь совмещенный узел закрыт пластиковой крышкой. Снимается она отверткой форма, которой может быть либо крестовидной, либо шестигранник.
Этапы проведения работ:
По тому же принципу можно проверить отдельный тип регулятора нового образца. Для этого необходимо отсоединить его от кузова или крышки генератора и прикрепить к схеме. Проверку осуществлять таким же образом. Что касается старого типа реле-регулятора, установленного на копейках, то проверять его нужно немного по-другому. Их маркировка – «67» и «15» . Первый контакт «67» - является минусом, а «15» - плюсом. В остальном принцип тот же.
