Реле-регулятор напруги: принцип дії. Характеристики, типи та принцип роботи автомобільних генераторів. Принцип роботи реле регулятора генератора Схема реле регулятор напруги генератора

Проблеми «недозаряду», як і «перезарядження» акумулятора, можуть бути викликані багатьма причинами, але найперша і найпоширеніша на багатьох автомобілях (наші ВАЗ тут не виняток), а також на багатьох мотоциклах, є вихід реле-регулятора генератора з ладу. Цей прилад, не зважаючи на свою компактність, вбереже вашу батарею і зробить її термін служби набагато більшим. Однак якщо він виходять з ладу, це може просто убити АКБ за лічені тижні, тому якщо побачили білі потеки, а також, двигун не запускає після ночі, навіть «не крутить» стартер - саме час перевіряти реле регулятор вашого автомобіля, а ось як це зробити своїми руками, а вам сьогодні докладно розповім...

Для початку визначення

Реле регулятор – це пристрій, який регулює струм від генератора автомобіля, не даючи перезарядити акумулятор, уберігаючи його від перезаряду, згубного для батареї. Таким чином, пристрій набагато продовжує термін служби АКБ.

По суті це просто стабілізатор напруги, який не дає напрузі від генератора перевищувати поріг 14,5 Вольта, це дуже точний прилад і обов'язковий для всіх типів автомобілів. Однак його можна розрізнити на два типи.

Типи реле – регулятора

Якщо перебільшувати то видів всього два, але кожен працює за однаковим принципом, а саме «ріже» або збільшує напругу до потрібного показника.

• Поєднаний із щітковим вузлом. Зазвичай кріпиться на сам генератор, в корпусі, де знаходяться щітки, знаходиться і реле-регулятора.

• Окремий. Зазвичай кріпиться на кузові автомобіля, дроти йдуть від генератора на нього, а потім на акумулятор.

Корпуси нерозбірні і туго й іншого типу (часто залиті герметиками чи спеціальними клеями), тобто вони ремонтуються. Якщо чесно, то коштують вони досить дешево, особливо на наші ВАЗ, так що легше купити новий, ніж колупати старий.

Це найпоширеніші види, звичайно, раніше були так звані суміщені з клемами, але вони не прижилися, бо пристрій не дуже зручний, тому про них не розповідатиму.

Якщо ваше реле «накрилося» йде постійний перезаряд, тоді варто його міняти, проте спочатку потрібно переконатися, що справа саме в ньому. Зараз існують лише два способи перевірки: - не знімаючи на самому автомобілі, і перевірка вже знятого реле. Розберемо обидва варіанти.

Як перевірити реле – регулятора не знімаючи з машини?

Непрямі ознаки

Якщо у вас "регулятор" вийшов з ладу - ви це дуже швидко помітите, особливо якщо на вулиці зима та морози. Справа в тому, що буде присутній або "недозаряд". При недозаряді - Ви просто не запустите свій автомобіль - приходьте на стоянку вставляєте ключ, а авто ледве - ледве крутить двигун, або взагалі не запускає, іноді гаснуть навіть лампочки.

При перезарядженні - відбуватиметься практично те саме, тільки приводом буде википання електроліту з банок АКБ. Непрямо можна визначити швидкого зменшення електроліту в банках, і білому нальоту на акумуляторі зверху, а також на частинах кузова під ним. Варто вже замислитись та перевірити реле регулятора.

Однак це не наш метод, нам потрібно переконатись точніше.

Правильний метод

Для цього будемо використовувати наш вольтметр, нам потрібно заміряти напругу на клемах акумулятора при запущеному двигуні. Для початку хочу відзначити, що при незапущеному двигуні має бути в межах 12,7В, можливо трохи менше, але якщо у вас уже 12В, то АКБ потрібно заряджати! Або шукати причини недозаряду.

• Запускаємо двигун
• Ставимо на значення до 20 Вольт

• Приєднуємо щупи до клем
• Якщо напруга приблизно не більше 13,2 – 14В, це нормально.
• Збільшуємо обороти (скажімо до 2000 - 2500), напруга почне зростати, приблизно від 13,6 до 14,2, це також нормально.
• Далі пробуємо на максимальних оборотах (понад 3500), напруга має бути від 14 до 14,5В, але не більше!

Якщо у вас є відхилення, у більший або менший бік, а саме при будь-яких оборотах напруга так і залишилася в 12,7В, або навіть впала до 12В, це говорить про несправність реле-регулятора.

Також якщо напруга вище 14,5В, наприклад - 15 - 16В, знову ж таки несправний реле-регулятора, потрібно міняти.

Якщо бути до кінця чесним, не завжди несправність вказує тільки не реле, часто виходить з ладу сам генератор. Якщо «регулятор» знаходиться окремо, то потрібно спочатку поміняти його, якщо нічого не змінилося, знімаємо генератор і повністю перевіряємо систему. Якщо щітковий вузол поєднаний разом із реле, то генератор потрібно знімати обов'язково!

Перевіряємо суміщений реле-регулятор автомобіля

Першим перевірятимемо суміщену схему реле-регулятора разом зі щітковим вузлом. Такі зараз ставляться на багато іномарків, та й до речі на багато вітчизняних автомобілів (часто носять маркування Я212А).

Як ви розумієте тут обов'язково знімати генератор і розбирати його, тому що цей суміщений вузол кріпиться ззаду поруч із валом генератора, яким і ходять ці щітки. Для цього:

• Шукаємо на генераторі ззаду спеціальне «віконце», куди занурюються щітки.
• Відкручуємо болт кріплення.
• Витягаємо щітковий вузол.
• Очищаємо його - як правило, він буде в графітовому пилу, щітки зроблені з графіту, із застосуванням спеціального вугілля.

Потім нам потрібно його перевірити, але для цього збираємо певну схему, бажано використовувати блок живлення з регульованим навантаженням або зарядний пристрій. Також нам потрібно взяти звичайну лампочку на 12В від автомобіля, наприклад від «габаритів», будуть потрібні дроти для збирання всієї системи.

Можливо, нам знадобиться акумулятор, адже багато зарядних пристроїв без нього не працюють. А ось уже від дроту з акумулятора приєднуємо реле-регулятора, до щіток якого підключаємо лампочку на 12В, зробити це можна невеликими крокодильчиками, головне не зламати графітові елементи. Невелика схема розуміння.

Якщо підключити все в спокійному стані, лампочка просто загориться і горітиме, це нормально, так як щітковий вузол є провідником електрики від валу. Нагадаю у спокійному стані, напруга на щітках буде приблизно 12,7В.

Тепер на зарядному пристрої нам потрібно піднімати напругу, до 14,5 В, лампа горітиме, але при досягненні цього порога вона повинна згаснути! Тобто 14,5 У це свого роду «відсікання» подальшого зростання напруги! Якщо знизити значення, лампа знову повинна загорітися. Тоді ваш реле-регулятор робітник, він пройшов перевірку.

Якщо напруга досягла 15 - 16В, а лампочка горить, тобто реле вийшло з ладу його необхідно замінити! Він не дає «відсічення» і сприятиме перезаряду АКБ. Ось така проста перевірка. Нині невелике відео на тему.

Перевірка окремого реле

Аналогічно можна перевірити новий тип регулятора, тобто окремий, тут процес перевірки набагато полегшений. Наприклад візьмемо модель типу Я112B, вони встановлювалися на багато вітчизняних автомобілів раніше (ВАЗ).

Це окремий елемент, тому просто відкручуємо його від кузова (буває і від кришки генератора) і приєднуємо до нашого стенду, ще раз хочу нагадати бажано мати блок живлення на 12В, тоді процес перевірки на багато полегшується. Якщо ні, використовуємо зарядний пристрій (з режимами регулювання) та підключаємо за нижньою схемою.

Перевірка така ж, підвищуємо напругу до 14,5 В, лампа повинна згаснути, якщо ні, або відключається при напрузі набагато вище - реле вийшло з ладу потрібна заміна.

Старий тип чи перевірка 591.3702-01

Це дуже старий тип реле, він встановлювався ще на «копійки», а також на багато задньопривідних автомобілів. Він також завжди окремо кріпився на кузові, але перевірка тут трохи відрізняється за контактами.

Якщо взяти їхнє маркування, то їх всього два – «67» і «15». Перший контакт «67» - це мінус як і корпус реле, а ось «15» - це плюс. Принцип дії такий самий, приєднуємо наш зарядний пристрій - починаємо перевірку, підвищуємо напругу до 14,5 В, далі дивимося на лампу. Якщо відключилася добре, ні – погано, заміна.

Мал. 1.Способи керування струмом збудження: Г - генератор з паралельним збудженням; W в - обмотка збудження; R д - додатковий опір; R - баластовий опір; К - комутатор струму (регулюючий орган) ланцюга збудження; а, б, в, г, д вказані у тексті.

Сучасний автомобільний двигун внутрішнього згоряння (ДВС) працює у широкому інтервалі зміни обертів (900:.. 6500 об/хв). Відповідно змінюється і частота обертання ротора автомобільного генератора, отже, і його вихідна напруга.

Залежність вихідної напруги генератора від оборотів двигуна внутрішнього згоряння неприпустима, тому що напруга в бортовій мережі автомобіля повинна бути постійною і не тільки при зміні оборотів двигуна, але і зміні струму навантаження. Функцію автоматичного регулювання напруги в автомобільному генераторі виконує спеціальний пристрій. регулятор напруги автомобільних генераторів. Цей матеріал присвячений розгляду регуляторів напруги сучасних автомобільних генераторів змінного струму.

Регулювання напруги в генераторах з електромагнітним збудженням

Способи регулювання. Якщо головне магнітне поле генератора наводиться електромагнітним збудженням, то електрорушійна сила E г генератора може бути функцією двох змінних: частоти обертання ротора і струму I в обмотці збудження - E г = f(n, I в).

Саме такий тип збудження має місце у всіх сучасних автомобільних генераторах змінного струму, які працюють із паралельною обмоткою збудження.

При роботі генератора без навантаження його напруга U г дорівнює його електрорушійній силі ЕРС E г:
U г = E г = УФ n (1).

Напружіть U г генератора під струмом I н навантаження менше ЕРС E г величину падіння напруги на внутрішньому опорі r р генератора, тобто. можна записати, що
E г = U г + I н r г = U г (1 + β) (2).

Розмір β = I н r г /U р називається коефіцієнтом навантаження.

З порівняння формул 1 і 2 випливає, що напруга генератора
U г = nСФ/(1 + β), (3)
де С – постійний конструктивний коефіцієнт.

Рівняння (3) показує, що як при різних частотах (n) обертання ротора генератора (n = Var), так і при навантаженні, що змінюється (β = Var), незмінність напруги U г генератора може бути отримана тільки відповідною зміною магнітного потоку Ф.

Магнітний потік Ф в генераторі з електромагнітним збудженням формується магніторушійною силою F в = W I в обмотки W в збудження (W - число витків обмотки W в) і може легко керуватися за допомогою струму I в обмотці збудження, тобто. Ф = f (I ст). Тоді U г = f 1 що дозволяє утримувати напругу U г генератора в заданих межах регулювання за будь-яких змін його оборотів і навантаження відповідним вибором функції f(I в) регулювання.

Автоматична функція f(I в) регулювання в регуляторах напруги зводиться до зменшення максимального значення струму I в обмотці збудження, яке має місце при I в = U г /R w (R w - активний опір обмотки збудження) і може зменшуватися кількома способами ( 1): підключенням до обмотки W паралельно (а) або послідовно (б) додаткового опору R д: закорочуванням обмотки збудження (в); розривом струмового ланцюга збудження (г). Струм через обмотку збудження можна і збільшувати, закорочуючи додатковий послідовний опір (б).

Всі ці методи змінюють струм збудження стрибкоподібно, тобто. має місце уривчасте (дискретне) регулювання струму. В принципі можливе і аналогове регулювання, при якому величина послідовного додаткового опору ланцюга збудження змінюється плавно (д).

Але у всіх випадках напруга U г генератора утримується в заданих межах регулювання відповідним автоматичним коригуванням величини струму збудження.

Дискретно-імпульсне регулювання

У сучасних автомобільних генераторах магнитодвижущую силу F в обмотки збудження, отже, і магнітний потік Ф, змінюють періодичним перериванням чи стрибкоподібним зменшенням струму I збудження з керованої частотою переривання, тобто. застосовують дискретно-імпульсне регулювання робочої напруги U г генератора (раніше застосовувалося аналогове регулювання, наприклад, у вугільних регуляторах напруги).

Суть дискретно-імпульсного регулювання стане зрозумілою з розгляду принципу дії генераторної установки, що складається з найпростішого контактно-вібраційного регулятора напруги та генератора змінного струму (ГПТ).

Мал. 2.Функціональна (а) та електрична (б) схеми генераторної установки з вібраційним регулятором напруги.

Функціональна схема генераторної установки, що працює спільно з бортовою акумуляторною батареєю (АКБ), показано на рис. 2а, а електрична схема – на рис. 26.

До складу генератора входять: фазні обмотки W ф на статорі СТ, ротор R, що обертається, силовий випрямляч ВП на напівпровідникових діодах VD, обмотка збудження W в (з активним опором R w). Механічну енергію обертання A м = f(n) ротор генератора отримує від ДВЗ. Вібраційний регулятор напруги РН виконаний на електромагнітному реле і включає комутуючий елемент КЕ і вимірювальний елемент ІЕ.

Комутуючий елемент КЕ - це вібраційний електричний контакт, замикаючий або розмикає додатковий опір R д, яке включено з обмоткою збудження W в генератора послідовно. При спрацьовуванні комутуючого елемента (розмикання контакту До) з його виході формується сигнал τR д (рис. 2а).

Вимірювальний елемент (ІЕ, на рис. 2а) - це частина електромагнітного реле, яка реалізує три функції:

1. функцію порівняння (СУ) механічної пружної сили F n поворотної пружини П з магніторушійною силою F s = W s I s релейної обмотки S (W s - число витків обмотки S, I s - струм у релейній обмотці), при цьому результатом порівняння є сформований у зазорі з період Т (Т = t р + t з) коливань якоря N;
2. функцію чутливого елемента (ЧЕ) у ланцюгу зворотного зв'язку (ЦОС) регулятора напруги, чутливим елементом у вібраційних регуляторах є обмотка S електромагнітного реле, підключена безпосередньо до напруги U г генератора і акумуляторної батареї (до останньої через ключ запалювання ВЗ);
3. функцію задаючого пристрою (ЗП), що реалізується за допомогою зворотної пружини П з силою пружності F п і опорною силою F о.

Робота регулятора напруги з електромагнітним реле може бути пояснена за допомогою швидкісних характеристик генератора (рис. 3 і 4).

Мал. 3.Зміна U г, I, R б у часі t: а - залежність поточного значення вихідної напруги генератора від часу t - U г = f (t); б - залежність поточного значення в обмотці збудження від часу - I = f (t); в - залежність середньоарифметичного значення опору в ланцюзі збудження часу t - R б = f(t); I - час, що відповідає частоті (n) обертання ротора генератора.

Поки напруга U г генератора нижче напруги U б акумуляторної батареї (U г

При збільшенні оборотів ДВС напруга генератора зростає і при досягненні деякого значення U max) > U б) магніторушійна сила F s релейної обмотки стає більше сили F п пружини зворотної П, тобто. F s = I s W s > F п. Електромагнітне реле спрацьовує і контакт розмикається, при цьому в ланцюг обмотки збудження включається додатковий опір.

Ще до розмикання контакту До струм I в обмотці збудження досягає свого максимального значення I max = U г R w > I вб, від якого, відразу після розмикання контакту К, починає падати, прагнучи свого мінімального значення I min = U г / (R w + R буд). Слідом за падінням струму збудження напруга генератора починає відповідно зменшуватися (U г = f(I в), що призводить до падіння струму I s = U г /R s в релейній обмотці S і контакт знову розмикається зусиллям зворотної пружиною П (F п > F s) До моменту розмикання контакту До напруга генератора U г стає рівним своєму мінімальному значенню U min , але залишається дещо більше напруги акумуляторної батареї (U гmin > U б).

Починаючи з моменту розмикання контакту К (n = n min , рис. 3), навіть при незмінній частоті обертання n ротора генератора, якір N електромагнітного реле входить в режим механічних автоколивань і контакт К, вібруючи, починає періодично, з певною частотою комутації f до = I/Т = I/(t р + t з) то замикати, то розмикати додатковий опір R д ланцюга збудження генератора (зелена лінія на ділянці n = n ср = const, рис. 3). При цьому опір R в струмовому ланцюзі збудження змінюється стрибкоподібно від значення R w до величини R w +R д.

Так як при роботі регулятора напруги контакт К вібрує з досить високою частотою f до комутації, то R = R w + τ р де величина τ р - це відносний час розімкнутого стану контакту К, яке визначається за формулою τ р = t р /( t з + t р), I / (t з + t р) = f до - Частота комутації. Тепер середнє значення, що встановилося для даної частоти f до комутації, значення струму збудження може бути знайдено з виразу:

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),
де R - середньоарифметичне (ефективне) значення пульсуючого опору в ланцюзі збудження, яке при збільшенні відносного часу τ р розімкнутого стану контакту До також збільшується (зелена лінія на рис. 4).

Мал. 4.Швидкісні характеристики генератора.

Процеси при комутаціях із струмом збудження

Розглянемо докладніше, що відбувається при комутаціях зі струмом збудження. Коли контакт До тривало замкнутий, по обмотці W збудження протікає максимальний струм збудження I = U г / R w .

Однак обмотка збудження W в генераторі є електропровідною котушкою з великою індуктивністю і з масивним феромагнітним сердечником. Як наслідок, струм через обмотку збудження після замикання контакту наростає з уповільненням. Це тому, що швидкості наростання струму перешкоджає гістерезис в сердечнику і протидіє наростаючому струму - ЕРС самоіндукції котушки.

При розмиканні контакту До струм збудження прагне мінімальної величини, значення якої при тривало розімкнутому контакті визначається як I = U г / (R w + R д). Тепер ЕРС самоіндукції збігається у напрямку з спадаючим струмом і дещо продовжує процес його спадання.

Зі сказаного слід, що струм в обмотці збудження не може змінюватися миттєво (стрибкоподібно, як додатковий опір R д) ні при замиканні, ні при розмиканні ланцюга збудження. Більш того, при високій частоті вібрації контакту До струм збудження може не досягати своєї максимальної або мінімальної величини, наближаючись до свого середнього значення (рис. 4), так як величина t р = τ р / f до збільшується зі збільшенням частоти f до комутації, а абсолютний час t з замкнутого стану контакту зменшується.

Зі спільного розгляду діаграм, показаних на рис. 3 та рис. 4 випливає, що середнє значення струму збудження (червона лінія б на рис. 3 і рис. 4) при підвищенні оборотів n зменшується, так як при цьому збільшується середньоарифметична величина (зелена лінія на рис. 3 і рис. 4) сумарного, пульсуючого у часі, опору R ланцюга збудження (закон Ома). У цьому середнє значення напруги генератора (U ср на рис. 3 і рис. 4) залишається незмінним, а вихідна напруга U г генератора пульсує в інтервалі від U max до U min .

Якщо ж збільшується навантаження генератора, то регульована напруга U г спочатку падає, при цьому регулятор напруги збільшує струм в обмотці збудження настільки, що напруга генератора підвищується назад до початкового значення.

Таким чином, при зміні струму навантаження генератора (β = V ar) процеси регулювання регулятора напруги протікають так само, як і при зміні частоти обертання ротора.

Пульсації регульованої напруги. При постійній частоті n обертання ротора генератора і при постійному навантаженні його робочі пульсації струму збудження (ΔI на рис. 46) наводять відповідні (за часом) пульсації регульованої напруги генератора.

Амплітуда пульсацій ΔU г - 0,5(U max - U min)* регулятора напруги U г від амплітуди тонових пульсацій ΔI в обмотці збудження не залежить, оскільки визначається заданим за допомогою вимірювального елемента регулятора інтервалом регулювання. Тому пульсації напруги U г всіх частотах обертання ротора генератора практично однакові. Однак швидкість наростання та спаду напруги U г в інтервалі регулювання визначається швидкістю наростання та спаду струму збудження та, в кінцевому рахунку, частотою обертання (n) ротора генератора.

* Слід зауважити, що пульсації 2ΔU г є неминучим та шкідливим побічним проявом роботи регулятора напруги. У сучасних генераторах вони замикаються на масу конденсатором Сш, що шунтує, який встановлюється між плюсовою клемою генератора і корпусом (зазвичай Сш = 2,2 мкФ)

Коли навантаження генератора і частота обертання його ротора не змінюються, частота вібрації контакту також незмінна (f до = I/(t з + t р) = const). При цьому напруга U г генератора пульсує з амплітудою U р = 0,5(U max - U min) близько свого середнього значення U пор.

При зміні частоти обертання ротора, наприклад, у бік збільшення або зменшення навантаження генератора, час t з замкнутого стану стає менше часу t р розімкнутого стану (t з

При зменшенні частоти ротора генератора (n↓), або зі збільшенням навантаження (β), середнє значення струму збудження та його пульсації зростатимуть. Але напруга генератора, як і раніше, коливатиметься з амплітудою U г навколо незмінної величини U р пор.

Постійність середнього значення напруги U г генератора пояснюється тим, що воно визначається не режимом роботи генератора, а конструктивними параметрами електромагнітного реле: числом витків W s релейної обмотки S, її опором R s величиною повітряного зазору між якорем N і ярмом М, а також силою F п зворотної пружини П, тобто. величина U ср є функція чотирьох змінних: U ср = f(Ws, Rs, σ, Fп).

Електромагнітне реле за допомогою підгину опори поворотної пружини П налаштовується на величину U ср таким чином, щоб на нижній частоті обертання ротора (n = n min - рис. 3 і рис. 4) контакт К починав би розмикатися, а струм збудження встигав досягати свого максимального значення I = U г /R w . Тоді пульсації ΔI і час t з, замкнутого стану - максимальні. Цим встановлюється нижня межа робочого діапазону регулятора (n = n min). На середніх частотах обертання ротора час t з приблизно дорівнює часу t р, і пульсації струму збудження стають майже вдвічі менше. На частоті обертання n, близької до максимальної (n = n max - рис. 3 і рис. 4), середнє значення струму I і його пульсації ΔI в - мінімальні. При n max відбувається зрив автоколивань регулятора і напруга U г генератора починає зростати пропорційно до оборотів ротора. Верхня межа робочого діапазону регулятора визначається величиною додаткового опору (при певній величині опору R w).

Висновки. Вищесказане про дискретно-імпульсне регулювання можна узагальнити наступним чином: після пуску двигуна внутрішнього згоряння (ДВС), з підвищенням його оборотів, настає такий момент, коли напруга генератора досягає верхньої межі регулювання (U г = U max). У цей момент (n = n min) в регуляторі напруги розмикається комутуючий елемент КЕ і опір ланцюга збудження стрибкоподібно збільшується. Це призводить до зменшення струму збудження і, як наслідок, відповідного падіння напруги U г генератора. Падіння напруги U г нижче за мінімальну межу регулювання (U г = U min) призводить до зворотного замикання комутуючого елемента КЕ і струм збудження починає знову зростати. Далі, з цього моменту, регулятор напруги входить у режим автоколивань і комутації струму в обмотці збудження генератора періодично повторюється, навіть при постійній частоті обертання ротора генератора (n = const).

При подальшому збільшенні частоти обертання n, пропорційно до неї, починає зменшуватися час t з замкнутого стану комутувального елемента КЕ, що призводить до плавного зменшення (відповідно до зростання частоти n) середнього значення струму збудження (червона лінія на рис. 3 і рис. 4) та амплітуди ΔI у його пульсації. Завдяки цьому напруга U г генератора починає також пульсувати, але з постійною амплітудою U г близько свого середнього значення (U г = U ср) з досить високою частотою коливань.

Ті ж процеси комутації струму I і пульсації напруги U г, будуть мати місце і при зміні струму навантаження генератора (див. формулу 3).

В обох випадках середнє значення напруги U г генератора залишається незмінним у всьому діапазоні роботи регулятора напруги за частотою n (U г ср = const, від n min до n max) та при зміні струму навантаження генератора від I г = 0 до I г = max .

У сказаному полягає основний принцип регулювання напруги генератора за допомогою уривчастої зміни струму в його обмотці збудження.

Електронні регулятори напруги автомобільних генераторів

Розглянутий вище вібраційний регулятор напруги (ВРН) з електромагнітним реле (ЕМ-реле) має низку істотних недоліків:

1. як механічний вібратор ВРН ненадійний;
2. контакт До ЕМ-реле підгоряє, що робить регулятор недовговічним;
3. параметри ВРН залежать від температури (середнє значення U ср робочої напруги U г генератора плаває);
4. ВРН не може працювати в режимі повного знеструмлення обмотки збудження, що робить його низькочутливим до зміни вихідної напруги генератора (високі пульсації напруги U г) і обмежує верхню межу роботи регулятора напруги;
5. електромеханічний контакт До електромагнітного реле обмежує величину максимального струму збудження до значень 2...3 А, що дозволяє застосовувати вібраційні регулятори на сучасних потужних генераторах змінного струму.

З появою напівпровідникових приладів контакт До ЕМ-реле стало можливим замінити емітерно-колекторним переходом потужного транзистора з його керуванням на базі тим самим контактом До ЕМ-реле.

Так виникли перші контактно-транзисторні регулятори напруги. Надалі функції електромагнітного реле (СУ, КЕ, УЕ) були повністю реалізовані за допомогою низькорівневих (малоткових) електронних схем на напівпровідникових приладах. Це дозволило виготовляти суто електронні (напівпровідникові) регулятори напруги.

Особливістю роботи електронного регулятора (ЕРН) і те, що він відсутній додатковий резистор R д, тобто. в ланцюзі збудження реалізується практично повне вимкнення струму в обмотці збудження генератора, так як комутуючий елемент (транзистор) у закритому (розімкнутому) стані має досить великий опір. При цьому стає можливим управління більш значним струмом збудження та з більш високою швидкістю комутації. При такому дискретно-імпульсному управлінні струм збудження має імпульсний характер, що дозволяє керувати частотою імпульсів струму, так і їх тривалістю. Однак основна функція ЕРН (підтримка сталості напруги U г при n = Var і при β = Var) залишається такою самою, як і у ВРН.

З освоєнням мікроелектронної технології регулятори напруги спочатку стали випускатися в гібридному виконанні, при якому безкорпусні напівпровідникові прилади і мініатюрні навісні радіоелементи включалися в електронну схему регулятора разом з товстоплівковими мікроелектронними резистивними елементами. Це дозволило значно зменшити масу та габарити регулятора напруги.

Прикладом такого електронного регулятора напруги може бути гібридно-інтегральний регулятор Я-112А, який встановлюється на вітчизняних сучасних генераторах.

Регулятор Я-112А(Див. схему на рис. 5) є типовим представником схемотехнічного рішення задачі дискретно-імпульсного регулювання напруги U г генератора по струму I в збудження. Але в конструктивному і технологічному виконанні електронні регулятори напруги, що випускаються в даний час, мають значні відмінності.

Мал. 5.Принципова схема регулятора напруги Я-112А: R1…R6 – товстоплівкові резистори: C1, С2 – навісні мініатюрні конденсатори; V1...V6 - безкорпусні напівпровідникові діоди та транзистори.

Що стосується виконання регулятора Я-112А, всі його напівпровідникові діоди та тріоди безкорпусні та змонтовані за гібридною технологією на загальній керамічній підкладці спільно з пасивними товстоплівковими елементами. Весь блок регулятора герметичний.

Регулятор Я-112А, як і описаний вище вібраційний регулятор напруги, працює у переривчастому (ключовому) режимі, коли керування струмом збудження не аналогове, а дискретно-імпульсне.

Принцип роботи регулятора напруги Я-112А автомобільних генераторів

Поки напруга U г генератора не перевищує наперед заданого значення, вихідний каскад V4-V5 знаходиться в постійно відкритому стані і струм I обмотки збудження безпосередньо залежить від напруги U г генератора (ділянка 0-n на рис. 3 і рис. 4). У міру збільшення обертів генератора або зменшення його навантаження U г стає вище порога спрацьовування чутливої ​​вхідної схеми (V1, R1-R2), стабілітрон пробивається через підсилювальний транзистор V2 вихідний каскад V4-V5 закривається. При цьому струм I в котушці збудження вимикається до тих пір, поки U г знову стане менше заданого значення U min . Таким чином, при роботі регулятора струм збудження протікає по обмотці збудження переривчасто, змінюючись від I = 0 до I = I max . При відсіканні струму збудження напруга генератора відразу не падає, оскільки має місце інерційність розмагнічування ротора. Воно може навіть дещо збільшитись при миттєвому зменшенні струму навантаження генератора. Інерційність магнітних процесів у роторі та ЕРС самоіндукції в обмотці збудження виключають стрибкоподібну зміну напруга генератора як при включенні струму збудження, так і при його виключенні. Таким чином, пилкоподібна пульсація напруги U г генератора залишається при електронному регулюванні.

Логіка побудови принципової схеми електронного регулятора така. V1 - стабілітрон з дільником R1, R2 утворюють вхідний ланцюг відсічення струму I при U г > 14,5 В; транзистор V2 керує вихідним каскадом; V3 - замикаючий діод на вході вихідного каскаду; V4, V5 - потужні транзистори вихідного каскаду (складовий транзистор), послідовно включені з обмоткою збудження (комутуючий елемент КЕ для струму I в); V6 шунтуючий діод для обмеження ЕРС самоіндукції обмотки збудження; R4, C1, R3 ланцюжок зворотного зв'язку, що прискорює процес відсічення струму I збудження.

Ще досконалішим регулятором напруги є електронний регулятор в інтегральному виконанні. Це таке виконання, при якому всі його компоненти, крім потужного вихідного каскаду (зазвичай це складовий транзистор), реалізовані за допомогою тонкоплівкової мікроелектронної технології. Ці регулятори настільки мініатюрні, що практично не займають жодного об'єму і можуть встановлюватись безпосередньо на корпусі генератора в щіткотримачі.

Прикладом конструктивного виконання ІРН може бути регулятор фірми BOSCH-EL14V4C, який встановлюється на генераторах змінного струму потужністю до 1 кВт (рис. 6).

Як відомо, у будь-якому транспортному засобі генератор є одним з основних вузлів, вихід з ладу якого не дозволить здійснити запуск двигуна. Такий пристрій складається з безлічі компонентів, але одним з основних є трирівневий регулятор. Що це пристрій напруги, яке його призначення, які бувають види, як зробити діагностику - читайте нижче.

[ Приховати ]

Характеристика регулятора напруги

Скільки генератор повинен видавати напруги, які є види виносних реле, як працює елемент? Які ознаки несправності, як підвищити чи збільшити вихідні показники, що робити, якщо напруга стрибає? Насамперед, необхідно розібратися з питаннями конструкції та призначення.

Призначення

Отже, які ознаки несправності, які функції виконує трирівневий регулятор напруги? Коли двигун будь-якого автомобіля запускається в першу чергу під впливом постійного струму, починає працювати коленвал. Саме через постійний струм він починає задавати рух ротору, і тільки після цих дій в роботу вступає безпосередньо автомобільний генератор. Трирівневий регулятор напруги здійснює моніторинг всіх цих процесів, цей елемент також часто називається реле постійного струму.

Без цього пристрою струм у бортовій мережі не зможе запустити сам генератор у роботу, тим більше, що не здійснюватиметься контроль подачі струму. Крім того, трирівневий регулятор напруги дозволяє утримувати струм у певному інтервалі.

Конструкція

Навіть найпростіший і саморобний регулятор може бути здатним оптимально регулювати напруги, що здійснюється в результаті роботи ротора. Як правило, в автомобілях сучасного виробництва ротор крутиться праворуч, але бувають і винятки.

Будь-який регулятор напруги генератора, навіть саморобний і простий складатиметься з наступних компонентів:

1. Крильчатка. Цей компонент монтується на зовнішній стороні пристрою. Його призначення полягає в обдуванні, а також подальшому охолодженні обмотки.
2. Кришка корпусу призначена для закриття доступу до внутрішніх компонентів пристрою, щоб захистити конструкцію від бруду, пилу та іншого сміття. Крім цього, кришка може додатково оснащена кожухом. Якщо кожух є, то регулятор буде встановлений за ним.
3. Влаштування випрямлячів.Така схема складається з кількох діодів. Як правило, діодів шість. Слід зазначити, що всі діоди схеми приєднуються один до одного так званим мостом.
4. Ротор із обмоткою.Цей компонент обертається навколо осі, таким чином ротор повинен видавати магнітне поле в корпусі.
5. Статор – ще один компонент схеми. На корпусі статора є три обмотки, які з'єднані між собою. Ці обмотки схеми дозволяють не тільки видати велику кількість заряду та потужності для АКБ, але й забезпечити постійним струмом весь бортовий ланцюг машини.
6. Безпосередньо реле.Завдяки автомобільному реле схема може підтримувати оптимальний рівень напруги у необхідному діапазоні. Напруга не повинна бути надто великою — вона завжди оптимальна (автор відео — Микола Пуртов).

Скільки потужності в амперах має видавати автомобільний регулятор після підключення? Схема виробітку напруги здійснюється за певним принципом. В результаті обертань ротора на обмотку збудження завжди впливає не дуже велика напруга, поки генератор підключений до АКБ. Поки відбувається обертання, на висновках з'являється змінний струм, що надходить обмотку. Обертання ротора забезпечується ремінцем генератора.

Скільки має видати енергії цей прилад — другорядне питання, адже коли ця енергія згенерована, насамперед велику напругу потрібно випрямити. Для цього використовуються діодні мости. Оскільки напруга велика, в роботу входить електронний регулятор напруги. Даний компонент реагує на зміни струму, які відбуваються на схемі, після чого відправляє цю інформацію до приладу, що порівнює, призначеного для аналізу необхідних показань з тими, які надійшли. Якщо напруга на затискачах генератора стає нижчою, регулятор починає збільшувати рівень постійного струму у схемі, підвищуючи його до необхідного.

Принцип роботи

Якщо підключити до джерела живлення обмотку без регулятора, рівень постійного струму буде занадто високим. Завдяки реле на схемі відбувається вирівнювання цього параметра, щоб не допустити виходу з експлуатації обладнання. Сам регулятор є, власне, вимикач. У разі, якщо рівень струму зростає до 13.-14 вольт, пристрій автоматично відключає від мережі обмотку і вмикає її, якщо рівень струму занадто низький. У результаті здійснюється регулярна комутація проводки з високою частотою, відповідно, генератор може виробляти вищу напругу (автор відео - Alex ZW).

Різновиди

Для підключення до бортової схеми автомобіля є кілька типів регуляторів, призначених до роботи за умов постійного струму в амперах. Слід зазначити, що з деяких із них характерні певні несправності. Але, як свідчить практика, найчастіше несправності в цих пристроїв зазвичай ідентичні одне одному. Перед тим, як ми розповімо про те, як здійснюється перевірка регулятора напруги постійного струму в автомобілі та як виявити несправності, приділимо увагу видам.

Так ви зможете зрозуміти, який тип краще:

1. Двухрівневий типє морально застарілим, але наші автолюбителі сьогодні продовжують його використовувати. В основі таких регуляторів лежить електромагніт, що підключається до датчика обмотки. Як елементи, що задають, виступають пружини, а функцію порівнюючого компонента виконує рухомий важіль. Його габарити досить невеликі, за його допомогою виконується комутація. Основним недоліком, що часто призводить до несправності, є невеликий ресурс використання пристрою.
2. Електронні пристрої на 40 ампервважаються напівпровідниковими. Вони характеризуються високим ресурсом експлуатації, відповідно з несправностями власники автомобілів з електронними регуляторами стикаються рідше.
3. Трирівневі конструкціїза своїм пристроєм практично не відрізняються від тих, які ми вже розглянули. Принципова різниця полягає тільки в тому, що такі пристрої мають додатковий опір.
4. Багаторівневі – ще один вид. Деякі експерти вважають, що такі регулятори кращі за інші, оскільки вони оснащуються трьома і навіть п'ятьма додатковими опорами. Крім того, є моделі, які можуть працювати в режимі спостереження.

Вартість регуляторів може змінюватись в залежності від типу та моделі. Який краще придбати – справа суто кожного. У середньому вартість таких елементів варіюється близько 5 доларів. Якщо вам дозволяє бюджет, краще придбати одразу два регулятори. Чому краще? Тому що ця деталь є незамінною у дорозі.

Проведення діагностики регулятора напруги своїми руками

Як перевірити регулятор напруги автомобіля для виявлення несправностей своїми руками? Що краще заміряти своїми руками – ампери чи вольти, ніж краще скористатися. Для виявлення несправностей своїми руками потрібно використовувати мультиметр або вольтметр. Необхідно, щоб у пристрої була шкала для вимірювань на 15-30 вольт. Діагностику несправностей автомобільного реле на 40 ампер або нижче за допомогою мультиметра своїми руками необхідно здійснювати тільки при зарядженому акумуляторі.

1. Спочатку необхідно увімкнути запалювання.
2. Запустіть своїми руками двигун, дайте йому попрацювати, фари необхідно включити. Нехай двигун працює, поки кількість оборотів не складе близько 2.5-3 тис. Як правило, для цього необхідно почекати близько 10 хвилин.
3. За допомогою вольтметра здійсніть замір напруги на клемах АКБ. Параметр має становити близько 14.1-14.3 вольт.

У тому випадку, якщо під час діагностики показники виявилися нижчими або вищими, краще придбати нове реле на 40 ампер. У ході діагностики штекери в жодному разі не можна перемикати, оскільки це може призвести до деформації та непрацездатності випрямного блоку. Для отримання більш точних показників необхідно переконатися, що ремінь генератора натягнутий добре.

Відео «Діагностика стану реле регулятора»

Як своїми руками здійснити перевірку несправностей цього елемента – дізнайтеся з відео нижче (автор відео – В'ячеслав Чистов).

Вибачте, наразі немає доступних опитувань.

В електричних мережах дуже часто використовується автоматичне включення та відключення генератора. І тому існує реле-регулятор напруги. З його допомогою здійснюється захист генератора від перевантажень, дозволяє автоматично регулювати напругу та силу струму у встановлених межах. Цей прилад в основному використовується в електричних мережах усіх автомобілів та встановлюється у моторному відсіку.

Призначення та влаштування реле-регулятора

Цей пристрій є триелементним, що складається з трьох незалежних автоматів. Це реле зворотного струму, обмежувач струму та регулятор напруги. Ці складові змонтовані на загальній підставі і закриваються загальною кришкою. Для підключення проводів на підставі встановлено три клеми.

Автоматичне включення генератора до мережі здійснюється за допомогою реле зворотного струму за умови його перевищення напруги акумулятора на певне значення. При зниженні напруги відбувається автоматичне відключення генератора. До його складу входить котушка і осердя з двома обмотками - шунтової та серієсної з різною кількістю витків дроту, а також ярмо та якір із системою контактів.

Заздалегідь задані межі напруги генератора підтримуються за допомогою регулятора. До нього входять котушка і сердечник з обмоткою, якір із системою контактів, ярмо, магнітний шунт, а також циліндрична пружина.

Один кінець обмотки котушки з'єднаний з масою, а інший - з клемою генератора, проходячи через ярмо, опір та обмотки. Таким чином, значення струму та магнітного потоку залежить від напруги, яка розвиває . Регулятор напруги дозволяє автоматично регулювати силу зарядного струму, що отримується за рахунок різниці напруги між акумулятором і генератором.

Використання обмежувача струму

Для захисту генератора від навантажень застосовується обмежувач струму. До складу входить котушка і осердя з обмоткою, а також обмотка опору, ярмо і якір з контактами, як і в інших складових пристроях. Принцип роботи пристрою збігається з регулятором напруги, коли навантаження генератора пропускається через обмотку обмежувача.

Загальну нормальну роботу реле-регулятора можна визначити за допомогою , розташованого на щитку приладів та станом самого акумулятора. Якщо на амперметрі постійно видно велике значення зарядного струму, незважаючи на те, що акумулятор знаходиться в хорошому стані, це означає, що реле-регулятор напруги працює при підвищеній напрузі.

Даний пристрій є досить складним приладом, що потребує точних регулювань та грамотного поводження. Регулювання повинно здійснюватись тільки із застосуванням точних контрольних приладів.

Реле регулятор випрямляч напруги

Коли реле напруги ламається, виникають проблеми у роботі електроустаткування. Причин, що спричинили збій у регуляторі напруги, може бути багато, але найпоширеніша з них – википання електроліту в акумуляторі. Регулятор напруги (РН) не підлягає ремонту, його просто змінюють на новий. Однак, перш ніж його змінити, потрібно переконатися, що несправний саме він. Перевірити реле-регулятор генератора можна самостійно.

У машині та інших засобах пересування для нормального функціонування електрообладнання та інших систем необхідний постійний струм -13,5-14,5 В. Якщо напруга недотягує до норми або навпаки її перевищує, електроприлади почнуть виходити з ладу, а акумуляторна батарея через надлишок заряду скоротить свій експлуатаційний термін. Реле-регулятор виступає стабілізатором цієї бортової напруги в заданих межах, залежно від електричного навантаження, частоти обертання ротора генератора та температури навколишнього середовища. Він пропускає допустиму напругу в бортову мережу автомобіля, забезпечуючи її необхідними параметрами.

Реле-регулятор напруги

Типи реле напруги та їх пристрій

Якщо утрувати, то видів пристрою два і працюють вони обидва за одним принципом:

• окремі чи контактні. Встановлюється на кузові транспортного засобу під капотом у вигляді кронштейнів. Спочатку дроти відходять від генератора, а потім йдуть на АКБ. Цей тип зустрічається рідше, оскільки був випущений років 30 тому. Також є модифіковані моделі, які лише входять у користування. Їхніми ключовими елементами конструкції виступають:

1. Два блоки опору;
2. Намагнічуюча котушка;
3. Контактна група;
4. Металевий сердечник.

• суміщені або електронні зі щітковим вузлом. Монтується прямо на генератор. Розташування реле в корпусі зі щітками.

Загальне в обох - нерозбірні корпуси, часто вони просто залиті герметиками або спеціальним клеєм. Так як вони не підлягають ремонту, ціна на них низька. Раніше був ще один тип – поєднаний із клемами, але великого поширення він не набув, тому розповідати про них не варто.

Старий та новий реле-регулятори

Зовнішні ознаки поломки

Ознаками несправного реле можуть бути:

• перезаряджання АКБ(не вистачає заряду, що виділяється, або википає електроліт);
• яскравість свічення фар(Змінюється під час поломки, коли на оборотах валу 2 тис./хв. Рівень напруги вище норми);
• запах гару всередині в салоні.

Чому ламається

Нинішні реле набагато довговічніші за попередників, але ніщо не застраховано від збоїв. Сприяти цьому можуть такі фактори як:

• коротке замикання;
• проникнення вологи(може трапитися під час миття автомобіля);
• механічні пошкодження;
• якість самого виробу(придбання пристрою невідомих виробників не гарантує тривалий термін служби).

Коли реле зламалося і відбувається перезаряд, потрібно провести діагностику неполадки. Є два способи перевірки регулятора напруги генератора не знятого з машиниабо знятого. Розглянемо обидва варіанти.

Перевірка напруги не знімаючи реле-регулятор

Як перевірити реле-регулятор не знімаючи з машини?

Виявити «брак заряду» або «перезаряд» АКБ просто. При нестачі - машина не запуститься, або після вставлення ключа мотор повільно почне крутитися, іноді це супроводжується загасанням лампочок. При перезаряді - ті самі ознаки, тільки причина буде критися в закипанні електроліту. Зрозуміти це можна за його кількістю у банках чи білому нальоті на самому АКБ та навколо нього. Але слід переконатись точно, протестувавши бортовий струм за допомогою мультиметра, яким потрібно виміряти напругу на клемах батареї під час робочого двигуна. Зауважимо, що нормальною напругою може бути параметр – 12,7В, але якщо він нижче, наприклад – 12В, то є неполадки.

Дуже часто винуватцем проблем можуть бути самі клеми, оскільки здатні окислюватися, тому перед перевіркою необхідно прибрати наявні нальоти та закиси на клемах та контактах.

Етапи роботи:

1. Запустити двигун та прогріти кілька хвилин.
2. Під'єднати щупи мультиметра до клем батареї, дотримуючись полярності. Виставити значення на пристрої 20 Вольт.
3. Дивимося напруга при включеному ближньому світлі, в цей час решта електроспоживачів повинна бути відключена. Обороти валу мають бути у значеннях — 1,5–2,5 тис. об/хв. Якщо напруга в межах 13,5-14,8В, Це нормально, а якщо перевищує, то реле непридатне. У тому випадку, коли струм, що входить менше 13,5В, то можливо, причина збою або в генераторі, або в проводці.
4. Тепер піднімаємо навантаження та оцінюємо при збільшених оборотах до 2000–2500 тис. об/хв. Для цього запускаємо дальнє світло, грубку, склоочисники. Напруга має бути менше 13,5В і більше 14,8В.

Як перевірити регулятор напруги генератора мультиметром, ми розповіли, тепер приступаємо до перевірки суміщеної схеми реле-регулятора разом зі щітковим вузлом, так як вони найбільш популярні.

Перевірка реле-регулятора

Тестування знятого регулятора (зі схемою)

Електронне реле найчастіше кріпиться лежить на поверхні генератора поруч із валом генератора, яким рухаються щітки, у районі контактних кілець якоря генератора. Весь поєднаний вузол закритий пластиковою кришкою. Знімається вона викруткою форма, якою може бути хрестоподібною, або шестигранник.

Етапи проведення робіт:

По тому принципу можна перевірити окремий тип регулятора нового зразка. Для цього необхідно від'єднати його від кузова або кришки генератора та прикріпити до схеми. Перевірку здійснювати так само. Щодо старого типу реле-регулятора, встановленого на копійках, то перевіряти його потрібно трохи по-іншому. Їх маркування – «67» та «15». Перший контакт «67» – є мінусом, а «15» – плюсом. В іншому принцип той самий.