Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор - устройство, преобразующее механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Что такое регулятор напряжения генератора?
Поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции - защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки.
Принцип действия регулятора напряжения
В настоящее время все генераторные установки оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки - тем меньше это напряжение.
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить увеличивается.
Проверка регулятора напряжения
Прежде чем проверить регулятор напряжения, нужно убедиться, что проблема кроется именно в нём, а не в других элементах генератора (слабо натянут ремень, окислилась масса и т.д.), для этого нужно проверить сам генератор (Как проверить генератор?). После этого вам нужно снять регулятор напряжения. Процесс демонтажа регулятора описан в статье «как снять регулятор напряжения?». В двух словах скажу, что сначала нужно снять минусовую клемму, снять все провода с генератора, снять пластиковый кожух с генератора, затем открутить и вынуть регулятор напряжения в сборе вместе с щётками.
Давайте перейдём непосредственно к проверке регулятора напряжения. Проверять регулятор напряжения нужно обязательно в сборе с щёткодержателями – т.к. в случае обрыва цепи щёток и регулятора напряжения, мы сразу это заметим. Перед проверкой, обратите внимание на состояние щёток: если они обломаны или их длина короче 5мм, неподвижны и не пружинят, – то их нужно заменить.
Для проверки нам понадобится:
– провода;
– аккумулятор автомобильный;
– лампочка на 12в 1-3Вт;
– две обычные пальчиковые батарейки.
Чтобы проверить регулятор напряжения, нам нужно будет построить две схемы: К щёткам подключаем лампочку, К выводам Б и В подключаем «+» от аккумулятора, «-» аккумулятора закрепляем на массу регулятора. Делаем ту же схему, но добавляем последовательно две пальчиковые батарейки. Вывод из всего вышесказанного таков. Исправный регулятор напряжения: в первой схеме лампа горит, во второй схеме лампа не горит, т.к. напряжение выше 14,7в и подача напряжения на щётки должна быть прекращена. Неисправный регулятор напряжения: в обоих случая лампа горит, значит в регуляторе пробой. Лампа не горит вообще – значит, отсутствует контакт между щётками и регулятором или обрыв цепи в регуляторе.
Трехуровневые регуляторы напряжения
Сначала узнаем, для чего нужен этот регулятор. Автомобильный генератор во время движения и работы двигателя должен подпитывать аккумуляторную батарею. Тем самым восстанавливается ёмкость аккумулятора, когда он разряжается во время стоянки. Если мы ездим каждый день, то аккумулятор почти не разряжается, если он в исправном состоянии.
Хуже приходиться аккумулятору, когда машина долго стоит без движения, ведь его энергия постепенно уходит на поддержание работы авто сигнализации. Ещё хуже дела обстоят зимой, когда при отрицательных температурах аккумуляторная батарея разряжается очень быстро. А если вы ездите помалу и не часто, то аккумулятор не заряжается полностью во время движения и может полностью разрядится как-то утром.
Справиться с вышеуказанной проблемой, призван трехуровневый регулятор напряжения. У него три положения работы: это максимальное (выдаёт напряжение на генераторе 14,0-14,2 В), нормальное (13,6-13,8 В) и минимальное (13,0-13,2 В). Как мы знаем из статьи про проверку работоспособности аккумулятора, нормальное напряжение при заведённом двигателе должно быть от 13,2-13,6 В. Это означает, что генератор работает в нормальном режиме и АКБ заряжается в полном объёме.
Это соответствует среднему (нормальному) положению регулятора напряжения. А вот зимой, желательно повысить напряжение до 13,8-14,0 В, т.к. аккумулятор быстрее разряжается при отрицательных температурах. Это делается простым переводом рычажка на регуляторе напряжения. Так будет обеспечена лучшая зарядка АКБ зимой при работающем двигателе.
Летом, особенно когда жара превышает +25 градусов и выше - желательно понизить напряжение генератора до 13,0-13,2 В. Зарядка от этого не пострадает, но генератор не будет “выкипать”, т.е. не будет терять свою номинальную ёмкость и не сокращать ресурс.
Как снять или заменить регулятор напряжения?
Перед заменой регулятора напряжения, обязательно проверьте генератор в целом (Как проверить генератор?). Регулятор напряжения нужно менять, если напряжение под нагрузкой бортовой сети (включены дальний, обогрев зеркал, печка) меньше 13в. Так же регулятор напряжения может стать причиной высокого напряжения (выше 14,7в). Но, как писалось выше, перед снятием регулятора нужно проверить сам генератор, ознакомиться с другими возможными неисправностями (например слабо натянут ремень генератора), и только потом приступать к замене регулятора напряжения. Так же данная статья вам понадобится для замены щёток генератора, т.к. щётки и регулятор напряжения устанавливаются на генератор в сборе.
Итак, как же снять регулятор напряжения? Открываем капот, снимаем минусовую клемму аккумулятора, находим генератор, отсоединяем колодку проводов «D».
- Снимаем защитный резиновый колпачок с наконечников проводов вывода «+». Откручиваем гайку крепления этих проводов, снимаем их с блока генератора.
Находим регулятор напряжения, и крестовой отверткой откручиваем его крепления.
Вынимаем регулятор напряжения в сборе с щётками, и отключаем от него колодку проводов.
Устанавливаем регулятор напряжения строго в обратной последовательности. Стоит отметить, что в последнее время, многие автолюбители стали пользоваться трёхуровневым регулятором напряжения, для того, чтобы избавиться от просадок напряжения в бортовой сети.
Планируемое внедрение кондиционера на элементах Пельтье потихоньку движется. Следующим этапом после установки генератора на 135 Ампер стала модернизация регулятора напряжения. Основной проблемой здесь является работа кондиционера на ХХ двигателя. Дело в том, что при шкиве генератора втрое меньшего размера, чем шкив коленчатого вала, при 1000 оборотах двигателя ротор генератора будет вращаться со скоростью в 3000 оборотов минут, что по таблице токоотдачи даст 110 Ампер при 13,5 Вольтах:
В принципе при потреблении 10ю элементами пельте 60 Ампер должно хватить. Однако, я так думаю, эти показания были сняты при подаче на ротор тех самых 13,5 Вольт. И вот здесь мы упираемся в штатный регулятор напряжения, для которого прямо декларируется падение напряжения в 2 Вольта, то есть на ротор пойдёт максимум 11,5 Вольт. Разница в мощности на роторе составит 13,5 * 13.5 / 11,5 * 11,5 = 37%. То есть от 110 Ампер останется уже только 70, из которых 6 уйдёт на сам генератор. А есть ещё и штатные потребители, то есть на кондиционер останется мало тока. Падение 2х Вольт на регуляторе обусловлено применением в нём качестве ключа биполярного транзистора.
Также при модернизации мне хотелось добавить функцию отключения генератора при пуске двигателя. То есть штатно при работе стартера генератор пытается генерировать, при этом расходуя до 6 ампер тока и тормозя коленчатый вал. При отключении же генератора мы получим минимум 10% прирост в скорости вращения коленчатого вала стартером. Основной эффект от этого должен быть зимой, когда аккумулятор работает на грани своих возможностей.
Итак, при разработке регулятора напряжения необходимо учесть следующие факторы:
- Широкий рабочий диапазон температур от -40 до +80,
- Стойкость к скачкам напряжения до 60-80 Вольт,
- Стойкость к атмосферным воздействиям,
- Стойкость к вибрациям,
- Возможность отключения при пуске двигателя,
- Малое падение напряжения,
- Отсутствие механических элементов.
Одной из альтернативных схем реглятора напряжения является следующая:
Однако у неё следующие недостатки:
- Диапазон температур LM393 всего от 0 до +70,
- LM393 максимально выдерживает 30 Вольт питания,
- Затвор ирф 3205 максимум рассчитан на 10 Вольт, нет защиты на схеме,
- ирф 3205 максимум выдерживает 30 Вольт на выводах сток-исток (биполярный транзистор в оригинале рассчитан на 80 Вольт),
- полевой транзистор управляется без ключа - это приведёт к его нагреву,
- Отсутствует возможность отключения при пуске двигателя,
- В схеме присутствует подстроечный резистор - не рекомендую использовать в авто ничего подстроечного,
- реле потенциально слабое звено.
Оригинальная схема регулятора напряжения выглядит так:
Принцип работы примитивный - при превышении установленного напряжения ротор отключается, после снижения напряжения ротор вновь подключается. Принцип работы как у поплавковой камеры карбюратора, ну или бачка унитаза. Меня заинтересовали элементы разрядки энергии остаточной индукции ротора - дроссель 7, диод 12 и конденсатор 11. Для этого купил новый регулятор напряжения, за компанию хотел использовать его корпус:
Как вы понимаете, на завод давно пробрались "эффективные" менеджеры и выкинули эти ненужные элементы, оставив только защитный диод:
При этом, сама плата изготовлена у нас - видна качественная пайка (китайцы так не умеют) и покрыта лаком. Впоследствии вскрыл свой оригинальный регулятор напряжения 96 года и узрел те самые защитные элементы:
При это обратите внимание, болт, через который идёт масса ещё и пропаян, в новоделе просто затянута клемма. Ещё из замечаний к новоделу - тонкие провода, идущие на разъём. Максимальный ток на роторе может быть до 6 Ампер, это подразумевает провод сечением 2 кв. мм., или 1,5 мм в диаметре.
В итоге разработал собственную схему:
За основу взял ШИМ step-down стабилизатор lm2576-adj он в своё время себя хорошо зарекомендовал в светодиодных ПТФ . Микросхема TC4420EPA - это ключ, обеспечивает мгновенное переключение полевого транзистора, отчего тот не греется попусту. Транзистор изначально взял CEB4060AL, про него дальше напишу более подробно. Все детали рассчитаны на диапазон от -40 до +80, большинство деталей было куплено в магазине Чип НН . Назначение деталей:
- диод д1 - не знаю зачем, в штаном регуляторе должен быть, на напряжение 400 Вольт, ток в 1 Ампер.
- резистор р3, конденсатор ц1 и два стабилитрона вд1 и вд2 защищают управляющие микросхемы и затвор полевого транзистора от скачков напряжения. При превышении 16 Вольт откроются стабилитроны и излишек напряжения рассеется на резисторе р3. Мощность резистора 2 Ватта, стабилитроны по 1 Ватту. Конденсатор несколько сот микрофарад на напряжение 50 Вольт
- Резисторы р1 и р2 - делитель напряжения, по которому ориентируется стабилизатор. Придётся подбирать по месту.
- дд1 - ШИМ стабилизатор изменяет скважность импульсов на полевом транзистор и соответственно на роторе. Имеет хитрый вывод 5, при подаче напряжения на который ШИМ отключается, мы его содиним с реле стартера. Р5 нужен для корректной работы стабилизатора, на этом выводе открытый то ли коллектор, то ли эмиттер.
- резистор р4 гарантированно снимает напряжения со входа отключения, то есть микросхема не зависнет в промежуточном состоянии, диод д3 нужен для разрядки напряжения с удерживающей обмотки реле стартера. Диод д2 ограничивает управляющее напряжение.
- микросхема дд2 ключ управления полевым транзистором, обеспечивает его мгновенное отключение\включение. Это уменьшает нагрев ключевого транзистора в промежуточных состояниях и соответственно повышает КПД схемы. Конденнсатор ц2 поставил по рекомендации даташита.
- резистор р6 гарантированно перекрывает транзистор в непонятных ситуациях.
- диодов д4 и д5 два. Так как я использовал UF4007, а они выдерживают до 1 Ампера, в штатной схеме стоит диод на 1,5 Ампера. Они разряжают накопленную в роторе энергию при размыкании цепи.
- индуктивность л1 и конденсатор ц3 обеспечивают плавную разрядку ротора без большого скачка в схеме.
Платы я вырезаю. Мне так удобнее. Вот плата снизу:
И сверху:
Все маломощные резисторы и конденсатор SMD:
Полевой транзистор изначально использовал CEB4060AL - по причине того, что он на затвор держит до 20 Вольт, а на истоке до 60 Вольт относительно стока. Однако при испытаниях током в 6 Ампер - лампочкой ПТФ на 55 Ватт столкнулся с нагревом транзистора. Не будь драйвера, можно было свалить на медленное открытие/закрытие транзистора, но драйвер был. Взялся за куркулятор. Сопротивление канала CEB4060AL 80 миллиОм. Да, много - но это расплата за способность держать высокое напряжение. Итак мощность рассеяния равна 6 Ампер * 6 Ампер * 0,08 Ом = 2,9 Ватта. Похоже на правду. В общем тепловыделение в 3 Ватта можно было бы стерпеть, если бы не одно но. Под капотом запросто может до +80, а в таких условиях дополнительное тепловыделение просто добъёт схему.
В зависимости от устройства и принципа работы реле-регуляторы напряжения генератора в автомобиле делятся на несколько видов: встроенные, внешние, трехуровневые и другие. Теоретически такой прибор можно сделать и самостоятельно, самый простой в плане реализации и дешевый вариант - использовать шунтирующее устройство.
[ Скрыть ]
Назначение реле-регулятора
Реле-регулятор напряжения генератора предназначен для стабилизации тока в установке. При функционировании двигателя вольтаж в электрической системе автомобиля должен быть на одном уровне. Но поскольку коленвал вращается с разной скоростью и обороты мотора неодинаковы, генераторный узел вырабатывает разное напряжение. Без регулировки этого параметра могут произойти сбои в функционировании электрооборудования и приборов машины.
Взаимосвязь источников тока авто
В любом автомобиле используется два источника питания:
- Аккумуляторная батарея — требуется для запуска силового агрегата и первичного возбуждения генераторной установки. АКБ расходует и накапливает энергию при подзарядке.
- Генератор. Предназначен для питания и нужен для того, чтобы генерировать энергию независимо от оборотов. Устройство позволяет восполнить заряд батареи при работе на повышенных оборотах.
В любой электросети оба узла должны быть рабочими. Если генератор постоянного тока выходит из строя, аккумулятор проработает не более двух часов. Без АКБ не заведется силовой агрегат, который приводит в движение ротор генераторной установки.
Канал «LR West» рассказал о неисправностях электросетей в автомобилях Лэнд Ровер, а также о взаимосвязи АКБ и генераторов.
Задачи регулятора напряжения
Задачи, которые выполняет электронное регулируемое устройство:
- изменение значения тока в обмотке возбуждения;
- возможность выдержать диапазон от 13,5 до 14,5 вольт в электросети, а также на клеммных выводах АКБ;
- отключение питания обмотки возбуждения при выключенном силовом агрегате;
- функция подзарядки аккумулятора.
«Народный автоканал» подробно рассказал о назначении, а также о задачах, которые выполняет регуляторное устройство напряжения в авто.
Разновидности реле-регуляторов
Есть несколько видов автомобильных реле-регуляторов:
- внешние — этот тип реле позволяет увеличить ремонтопригодность генераторного узла;
- встроенные — устанавливаются в пластину выпрямительного устройства либо щеточный узел;
- изменяющиеся по минусу — оснащаются дополнительным кабелем;
- регулирующиеся по плюсу — характеризуются более экономичной схемой подключения;
- для установки в агрегаты переменного тока — напряжение не может регулироваться при подаче на обмотку возбуждения, поскольку она установлена в генератор;
- для устройств постоянного тока — реле-регуляторы имеют функцию отсечения аккумулятора при незапущенном двигателе;
- двухуровневые реле — сегодня практически не используются, в них регулировка осуществляется пружинками и рычажком;
- трехуровневые — оснащаются схемой сравнивающего модуля, а также сигнализатором согласования;
- многоуровневые — оборудуются 3-5 добавочными резисторными элементами, а также системой контроля;
- транзисторные образцы — на современных транспортных средствах не применяются;
- релейные устройства — характеризуются более улучшенной обратной связью;
- релейно-транзисторные — обладают универсальной схемой;
- микропроцессорные реле — характеризуются небольшими размерами, а также возможностью плавного изменения нижнего либо верхнего порога срабатывания;
- интегральные — устанавливаются в держатели щеток, поэтому при их износе меняются.
Реле-регуляторы постоянного тока
В таких агрегатах схема подключения выглядит более сложной. Если машина стоит и двигатель не запущен, генераторный узел должен быть отключен от аккумулятора.
При выполнении испытания реле необходимо удостовериться в наличии трех опций:
- отсечка батареи при стоянке транспортного средства;
- ограничение максимального параметра тока на выходе агрегата;
- возможность изменения параметра напряжения для обмотки.
Реле-регуляторы переменного тока
Такие устройства характеризуются более упрощенной схемой проверки. Автовладельцу необходимо произвести диагностику величины напряжения на обмотке возбуждения, а также на выходе агрегата.
Если в автомобиле установлен генератор переменного тока, то запустить двигатель «с толкача» не получится, в отличие от агрегата постоянного тока.
Встроенные и внешние реле-регуляторы
Процедура изменения величины напряжения производится устройством в определенном месте монтажа. Соответственно, встроенные регуляторы осуществляют воздействие на генераторный узел. А внешний тип реле не связан с ним и может подключаться к катушке зажигания, тогда его работа будет направлена только на изменение напряжения на данном участке. Поэтому перед выполнением диагностики автовладелец должен убедиться, что деталь подключена правильно.
Канал «Sovering TVi» подробно рассказал о предназначении, а также принципе действия данного типа устройств.
Двухуровневые
Принцип действия таких устройств заключается в следующем:
- Ток проходит через реле.
- В результате образования магнитного поля рычаг притягивается.
- В качестве сравнивающего элемента используется пружинка, обладающая конкретным усилием.
- Когда напряжение увеличивается, контактные элементы размыкаются.
- На обмотку возбуждения подается меньший ток.
В автомобилях ВАЗ для регулирования ранее использовались механические двухуровневые устройства. Главный недостаток заключался в быстром износе конструктивных компонентов. Поэтому вместо механических на эти модели машин стали устанавливать электронные регуляторы.
В основе таких деталей использовались:
- делители напряжения, которые собирались из резисторных элементов;
- в качестве задающей детали применялся стабилитрон.
Из-за сложной схемы подключения и неэффективного контроля уровня напряжения такой тип устройств стал использоваться реже.
Трехуровневые
Данный тип регуляторов, как и многоуровневые, являются более усовершенствованными:
- Напряжение подается с генераторного устройства на специальную схему и проходит через делитель.
- Полученные данные обрабатываются, фактический уровень напряжения сравнивается с минимальным и максимальным значением.
- Импульс рассогласования изменяет параметр тока, который подается на обмотку возбуждения.
Трехуровневые устройства с частотной модуляцией не имеют сопротивлений, но частота срабатывания электронного ключа в них выше. Для управления применяются специальные логические схемы.
Управление по минусу и плюсу
Схемы по отрицательному и положительному контактам отличаются только подсоединением:
- при установке в разрыв плюса одна щетка соединяется с массой, а вторая идет на клемму реле;
- если реле устанавливается в разрыв минуса, то один щеточный элемент должен быть подключен к плюсу, а второй — непосредственно на реле.
Но во втором случае появится еще один кабель. Это связано с тем, что данные модули реле относятся к классу приспособлений активного типа. Для его функционирования потребуется отдельное питание, поэтому плюс подключается индивидуально.
Фотогалерея «Виды реле-регулятора напряжения генератора»
В данном разделе представлены фото некоторых видов устройства.
Выносной тип устройств
Встроенный регулятор
Транзисторно-релейный тип
Интегральное устройство
Устройство для генератора постоянного тока
Регулирующее устройство переменного тока
Двухуровневый тип устройств
Трехуровневый регулирующий прибор
Принцип работы реле-регулятора
Наличие встроенного резисторного устройства, а также специальных схем обеспечивает возможность регулятора сравнивать параметр напряжения, которое вырабатывает генератор. Если значение слишком высокое, то регулятор отключается. Это позволяет не допустить перезаряда АКБ и выхода из строя электрооборудования, которое питается от сети. Неполадки в работе устройства приведут к поломке аккумулятора.
Переключатель зима и лето
Генераторное устройство работает стабильно независимо от температуры окружающей среды и сезона. Когда его шкив приводится в движение, происходит выработка тока. Но в холодное время года внутренние конструктивные элементы батареи могут примерзать. Поэтому заряд АКБ восстанавливается хуже, чем в жару.
Переключатель для изменения сезона работы располагается на корпусе реле. Некоторые модели оснащаются специальными разъемами, их надо найти и подсоединить провода в соответствии со схемой и обозначениями, нанесенными на них. Сам переключатель представляет собой устройство, благодаря которому уровень напряжения на выводах батареи можно увеличить до 15 вольт.
Как снимать реле-регулятор?
Снятие реле допускается только после отключения клемм от АКБ.
Чтобы произвести демонтаж устройства своими руками, потребуется отвертка с крестовым или плоским наконечником. Все зависит от болта, который крепит регулятор. Генераторный узел, а также приводной ремень демонтировать не нужно. От регулятора отсоединяется кабель и выкручивается болт, который его крепит.
Пользователь Виктор Николаевич подробно рассказал о демонтаже регуляторного механизма и его последующей замене на авто.
Признаки неисправности
«Симптомы», в результате которых потребуется проверить или произвести ремонт регуляторного устройства:
- при активации зажигания на контрольном щитке появляется световой индикатор разряженного аккумулятора;
- значок на приборной панели не пропадает после запуска двигателя;
- яркость свечения оптики может быть слишком низкой и увеличиваться при повышении оборотов коленвала и нажатии на педаль газа;
- силовой агрегат машины с трудом запускается с первого раза;
- АКБ автомобиля часто разряжается;
- при увеличении числа оборотов ДВС более двух тысяч в минуту лампочки на контрольном щитке отключаются автоматически;
- динамические свойства транспортного средства снижаются, что особенно явно проявляется на повышенных оборотах коленвала;
- возможно закипание аккумулятора.
Возможные причины неисправностей и последствия
Необходимость ремонта реле-регулятора напряжения генератора возникнет при таких проблемах:
- межвитковое замыкание обмоточного устройства;
- короткое замыкание в электроцепи;
- поломка выпрямительного элемента в результате пробоя диодов;
- ошибки, допущенные при подключении генераторного агрегата к выводам АКБ, переплюсовка;
- попадание воды или другой жидкости внутрь корпуса регуляторного устройства, к примеру, в высокую влажность на улице или при мойке авто;
- механические неисправности устройства;
- естественный износ элементов конструкции, в частности, щеток;
- низкое качество использующегося устройства.
В результате неисправности последствия могут быть серьезными:
- Высокое напряжение в электросети автомобиля приведет к поломке электрооборудования. Из строя может выйти микропроцессорный блок управления машиной. Поэтому не допускается отключение клеммных зажимов АКБ при запущенном силовом агрегате.
- Перегрев обмоточного устройства в результате внутреннего замыкания. Ремонт будет дорогостоящим.
- Поломка щеточного механизма приведет к неисправности генераторного агрегата. Узел может заклинить, возможен обрыв приводного ремешка.
Пользователь Сникерсон рассказал о диагностике регуляторного механизма, а также о причинах его выхода из строя на автомобилях.
Диагностика реле-регулятора
Проверять работу регуляторного устройства необходимо с помощью тестера — мультиметра. Его предварительно надо настроить в режим вольтметра.
Встроенного
Данный механизм обычно встроен в щеточный узел генераторного агрегата, поэтому потребуется уровневая диагностика устройства.
Проверка выполняется так:
- Производится демонтаж защитной крышки. С помощью отвертки или гаечного ключа ослабляется щеточный узел, его необходимо вывести наружу.
- Проверяется износ щеточных элементов. Если их длина составляет менее 5 мм, то замена производится обязательно.
- Проверка генераторного устройства с использованием мультиметра выполняется вместе с АКБ.
- Отрицательный кабель от источника тока замыкается на соответствующую пластину регуляторного устройства.
- Положительный контакт от зарядного оборудования либо аккумулятора соединяется с таким же выходом на разъеме реле.
- Затем мультиметр выставляется в рабочий диапазон от 0 до 20 вольт. Щупы устройства соединяются со щетками.
В рабочем диапазоне от 12,8 до 14,5 вольт между щеточными элементами должно быть напряжение. Если параметр увеличивается более чем на 14,5 В, то стрелка тестера должна упасть на ноль.
При диагностике встроенного реле-регулятора напряжения генератора допускается применение контрольной лампочки. Источник освещения должен включаться при определенном интервале напряжения и гаснуть, если этот параметр увеличивается больше необходимого значения.
Кабель, который управляет тахометром, надо прозвонить посредством тестера. На дизельных автомобилях этот проводник обозначается W. Уровень сопротивления провода должен составить примерно 10 Ом. Если этот параметр падает, это говорит о том, что проводник пробит и требует замены.
Выносного
Метод диагностики такого типа устройств осуществляется аналогично. Единственное отличие заключается в том, что реле-регулятор не требуется снимать и извлекать из корпуса генераторного агрегата. Произвести диагностику устройства можно при запущенном силовом агрегате, меняя обороты коленчатого вала с низких на средние и на высокие. При повышении их числа необходимо активировать оптику, в частности, дальнее освещение, а также магнитолу, печку и другие потребители.
Канал «AvtotechLife» рассказал о самостоятельной диагностике регуляторного устройства, а также об особенностях выполнения этой задачи.
Самостоятельное подключение реле-регулятора в бортовую сеть генератора (пошаговая инструкция)
При установке нового регуляторного устройства надо учесть следующие моменты:
- Перед выполнением задачи обязательно производится диагностика целостности, а также надежности контактов. Речь идет о кабеле, идущем от кузова транспортного средства к корпусу генераторной установки.
- Затем выполняется подключение клеммного зажима Б регуляторного элемента к положительному контакту генераторного агрегата.
- При выполнении соединения скрутки проводов использовать не рекомендуется. Они греются и становятся непригодными через год эксплуатации. Следует применять пайку.
- Штатный проводник рекомендуется заменить проводом, сечение которого составляет не меньше 6 мм2. Особенно если вместо заводского генератора устанавливается новый, который рассчитан на работу в условиях тока выше 60 А.
- Наличие амперметра в цепи генератор-АКБ позволяет определить мощность источников питания в конкретное время.
Схема подключения регулятора выносного
Схема подключения выносного типа устройств
Данное устройство устанавливается после того, как будет определен провод, в разрыв которого он подключится:
- В старых версиях Газелей и РАФ применяются механизмы 13.3702. Они выполнены в металлическом или полимерном корпусе и оснащаются двумя контактными элементами и щетками. Их рекомендуется подключать в отрицательный разрыв цепи, выходы обычно обозначены. Положительный контакт берется с катушки зажигания. А выход Ш реле подключается к свободному контакту на щетках.
- В автомобилях ВАЗ используются устройства 121.3702 в черном либо белом корпусе, есть также двойные модификации. В последних при поломке одной из деталей второй регулятор останется рабочим, но на него надо переключиться. Устройство устанавливается в разрыв положительной цепи клеммой 15 к контакту катушки Б-ВК. Со щетками соединяется проводник под номером 67.
В более новых версиях ВАЗ реле устанавливаются в щеточный механизм и соединяются с выключателем зажигания. Если автовладельцем производится замена штатного агрегата на узел переменного тока, то подключение должно выполняться с учетом нюансов.
Подробнее о них:
- Необходимость фиксации агрегата к корпусу транспортного средства определяется автовладельцем самостоятельно.
- Вместо плюсового выхода здесь используется контакт В либо В+. Он должен быть подключен к электросети авто через амперметр.
- Выносной тип устройств в таких авто обычно не применяется, а встроенные регуляторы уже интегрированы в щеточный механизм. От него идет один кабель, обозначающийся как D или D+. Он должен подключаться к выключателю зажигания.
В автомобилях с дизельными двигателями генераторный узел может оснащаться выходом W — он подключается к тахометру. Этот контакт можно игнорировать, если агрегат ставится на бензиновую модификацию авто.
Пользователь Николай Пуртов подробно рассказал об установке и подключении выносного типа устройств на автомобиль.
Проверка подключения
Мотор обязательно должен запускаться. А уровень напряжения в электросети авто будет контролироваться в зависимости от количества оборотов.
Возможно, после монтажа и подключения нового генераторного устройства автовладелец столкнется с трудностями:
- при активации силового агрегата генераторный узел запускается, замер величины напряжения производится на любых оборотах;
- а после отключения зажигания мотор транспортного средства работает и не глушится.
Решить проблему можно путем отключения кабеля возбуждения, только после этого двигатель остановится.
Глушение мотора может произойти при отпускании сцепления с нажатием на педаль тормоза. Причина неисправности заключается в остаточной намагниченности, а также постоянном самовозбуждении обмотки агрегата.
Чтобы не столкнуться с такой проблемой в дальнейшем, в разрыв возбуждающего кабеля можно добавить источник освещения:
- лампочка будет гореть при отключенном генераторе;
- когда происходит запуск агрегата, индикатор тухнет;
- величина тока, которая проходит через источник освещения, будет недостаточной для возбуждения обмотки.
Канал «Altevaa TV» рассказал о проверке подключения регуляторного устройства после подсоединения в 6-вольтовую сеть мотоцикла.
Советы по увеличению срока службы реле-регулятора
Чтобы не допустить быстрого выхода из строя регуляторного устройства, необходимо придерживаться нескольких правил:
- Нельзя допускать сильного загрязнения генераторной установки. Время от времени следует выполнять визуальную диагностику состояния устройства. При серьезных загрязнениях производится снятие агрегата и его очистка.
- Периодически следует проверять натяжение приводного ремешка. Если потребуется, производится его натяжка.
- Рекомендуется следить за состоянием обмоток генераторного агрегата. Нельзя допускать их потемнения.
- Надо проверять качество контакта на управляющем кабеле регуляторного механизма. Не допускается наличие окислений. При их появлении производится очистка проводника.
- Периодически следует диагностировать уровень напряжения в электросети авто с заведенным и заглушенным двигателем.
Сколько стоит реле-регулятор?
Стоимость устройства зависит от производителя и типа регулятора.
Можно ли сделать регулятор своими руками?
Пример рассмотрен на регуляторном механизме для скутера. Основной нюанс заключается в том, что для корректной работы потребуется разбор генераторного агрегата. Отдельным проводником необходимо вывести кабель массы. Сборка устройства осуществляется по схеме однофазного генератора.
Алгоритм действий:
- Выполняется разбор генераторного агрегата, с мотора скутера снимается статорный элемент.
- Слева вокруг обмоток располагается масса, ее надо выпаять.
- Вместо нее производится пайка отдельного кабеля для обмотки. Затем данный контакт выводится наружу. Этот проводник будет одним концом обмотки.
- Выполняется обратная сборка генераторного устройства. Эти манипуляции осуществляются для того, чтобы с агрегата выходило два кабеля. Они будут использоваться.
- Затем к полученным контактам выполняется подсоединение шунтирующего устройства. На завершающем этапе к положительной клемме аккумулятора подключается желтый кабель от старого реле.
Видео «Наглядное руководство по сборке самодельного регулятора»
Пользователь Андрей Чернов наглядно показал, как самостоятельно сделать реле для генераторного агрегата автомобиля ВАЗ 2104.
Реле-регулятор напряжения генератора — это неотъемлемая часть системы электрооборудования любого автомобиля. С его помощью производится поддержка напряжения в определенном диапазоне значений. В данной статье вы узнаете о том, какие конструкции регуляторов существуют на данный момент, в том числе будут рассмотрены механизмы, давно не используемые.
Основные процессы автоматического регулирования
Совершенно неважно, какой тип генераторной установки используется в автомобиле. В любом случае он имеет в своей конструкции регулятор. Система автоматического регулирования напряжения позволяет поддерживать определенное значение параметра, независимо от того, с какой частотой вращается ротор генератора. На рисунке представлен реле-регулятор напряжения генератора, схема его и внешний вид.
Анализируя физические основы, с использованием которых работает генераторная установка, можно прийти к выводу, что напряжение на выходе увеличивается, если скорость вращения ротора становится выше. Также можно сделать вывод о том, что регулирование напряжения осуществляется путем уменьшения силы тока, подаваемого на обмотку ротора, при повышении скорости вращения.
Что такое генератор
Любой автомобильный генератор состоит из нескольких частей:
1. Ротор с обмоткой возбуждения, вокруг которой при работе создается электромагнитное поле.
2. Статор с тремя обмотками, соединенными по схеме "звезда" (с них снимается переменное напряжение в интервале от 12 до 30 Вольт).
3. Кроме того, в конструкции присутствует трехфазный выпрямитель, состоящий из шести полупроводниковых диодов. Стоит заметить, что реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 2107 в системе впрыска) одинаков.
Но работать генератор без устройства регулирования напряжения не сможет. Причина тому — изменение напряжения в очень большом диапазоне. Поэтому необходимо использовать систему автоматического регулирования. Она состоит из устройства сравнения, управления, исполнительного, задающего и специального датчика. Основной элемент — это орган регулирования. Он может быть как электрическим, так и механическим.
Работа генератора
Когда начинается вращение ротора, на выходе генератора появляется некоторое напряжение. А подается оно на обмотку возбуждения посредством органа регулировки. Стоит также отметить, что выход генераторной установки соединен напрямую с аккумуляторной батареей. Поэтому на обмотке возбуждения напряжение присутствует постоянно. Когда увеличивается скорость ротора, начинает изменяться напряжение на выходе генераторной установки. Подключается реле-регулятор напряжения генератора Valeo или любого другого производителя к выходу генератора.
При этом датчик улавливает изменение, подает сигнал на сравнивающее устройство, которое анализирует его, сопоставляя с заданным параметром. Далее сигнал идет к устройству управления, от которого производится подача на Регулирующий орган способен уменьшить значение силы тока, который поступает к обмотке ротора. Вследствие этого на выходе генераторной установки производится уменьшение напряжения. Аналогичным образом производится повышение упомянутого параметра в случае снижения скорости ротора.
Двухуровневые регуляторы
Двухуровневая система автоматического регулирования состоит из генератора, выпрямительного элемента, аккумуляторной батареи. В основе лежит электрический магнит, его обмотка соединена с датчиком. Задающие устройства в таких типах механизмов очень простые. Это обычные пружины. В качестве сравнивающего устройства применяется небольшой рычаг. Он подвижен и производит коммутацию. Исполнительным устройством является контактная группа. Орган регулировки — это постоянное сопротивление. Такой реле-регулятор напряжения генератора, схема которого приведена в статье, очень часто используется в технике, хоть и является морально устаревшим.
Работа двухуровневого регулятора
При работе генератора на выходе появляется напряжение, которое поступает на обмотку электромагнитного реле. При этом возникает магнитное поле, с его помощью притягивается плечо рычага. На последний действует пружина, она используется как сравнивающее устройство. Если напряжение становится выше, чем положено, контакты электромагнитного реле размыкаются. При этом в цепь включается постоянное сопротивление. На обмотку возбуждения подается меньший ток. По подобному принципу работает реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 21099 и других автомобилей отечественного и импортного производства. Если же на выходе уменьшается напряжение, то производится замыкание контактов, при этом изменяется сила тока в большую сторону.
Электронный регулятор
У двухуровневых механических регуляторов напряжения имеется большой недостаток — чрезмерный износ элементов. По этой причине вместо электромагнитного реле стали использовать полупроводниковые элементы, работающие в ключевом режиме. Принцип работы аналогичен, только механические элементы заменены электронными. Чувствительный элемент выполнен на который состоит из постоянных резисторов. В качестве задающего устройства используется стабилитрон.
Современный реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 21099 является более совершенным устройством, надежным и долговечным. На транзисторах функционирует исполнительная часть устройства управления. По мере того как изменяется напряжение на выходе генератора, электронный ключ замыкает или размыкает цепь, при необходимости подключают добавочное сопротивление. Стоит отметить, что двухуровневые регуляторы являются несовершенными устройствами. Вместо них лучше использовать более современные разработки.
Трехуровневая система регулирования
Качество регулирования у таких конструкций намного выше, нежели у рассмотренных ранее. Ранее использовались механические конструкции, но сегодня чаще встречаются бесконтактные устройства. Все элементы, используемые в данной системе, такие же, как и у рассмотренных выше. Но отличается немного принцип работы. Сначала подается напряжение посредством делителя на специальную схему, в которой происходит обработка информации. Установить такой реле-регулятор напряжения генератора ("Форд Сиерра" также может оснащаться подобным оборудованием) допустимо на любой автомобиль, если знать устройство и схему подключения.
Здесь происходит сравнение действительного значения с минимальным и максимальным. Если напряжение отклоняется от того значения, которое задано, то появляется определенный сигнал. Называется он сигналом рассогласования. С его помощью производится регулирование силы тока, поступающего на обмотку возбуждения. Отличие от двухуровневой системы в том, что имеется несколько добавочных сопротивлений.
Современные системы регулирования напряжения
Если реле-регулятор напряжения генератора китайского скутера двухуровневый, то на дорогих автомобилях используются более совершенные устройства. Многоуровневые системы управления могут содержать 3, 4, 5 и более добавочных сопротивлений. Существуют также следящие системы автоматического регулирования. В некоторых конструкциях можно отказаться от использования добавочных сопротивлений.
Вместо них увеличивается частота срабатывания электронного ключа. Использовать схемы с электромагнитным реле попросту невозможно в следящих системах управления. Одна из последних разработок — это многоуровневая система управления, которая использует частотную модуляцию. В таких конструкциях необходимы добавочные сопротивления, которые служат для управления логическими элементами.
Как снимать реле-регулятор
Снять реле-регулятор напряжения генератора ("Ланос" или отечественная "девятка" у вас - не суть важно) довольно просто. Стоит заметить, что при замене регулятора напряжения потребуется всего один инструмент — плоская или крестовая отвертка. Снимать генератор или ремень и его привод не нужно. Большинство устройств находится на задней крышке генератора, причем объединены в единый узел с щеточным механизмом. Наиболее частые поломки происходят в нескольких случаях.
Во-первых, при полном стирании графитовых щёток. Во-вторых, при пробое полупроводникового элемента. О том, как провести проверку регулятора, будет рассказано ниже. При снятии вам потребуется отключить аккумуляторную батарею. Отсоедините провод, который соединяет регулятор напряжения с выходом генератора. Выкрутив оба крепежных болта, можно вытянуть корпус устройства. А вот реле-регулятор напряжения имеет устаревшую конструкцию - он монтируется в подкапотном пространстве, отдельно от щеточного узла.
Проверка устройства
Проверяется реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 2106, "копеек", иномарок одинаково. Как только произведете снятие, посмотрите на щетки - у них должна быть длина более 5 миллиметров. В том случае, если этот параметр отличается, нужно проводить замену устройства. Чтобы осуществить диагностику, потребуется источник постоянного напряжения. Желательно, чтобы можно было изменить выходную характеристику. В качестве источника питания можно использовать аккумулятор и пару пальчиковых батареек. Еще вам необходима лампа, она должна работать от 12 Вольт. Вместо нее можно использовать вольтметр. Подключаете плюс от питания к разъему регулятора напряжения.
Соответственно, минусовой контакт соединяете с общей пластиной устройства. Лампочку или вольтметр соединяете со щетками. В таком состоянии между щетками должно присутствовать напряжение, если на вход подается 12-13 Вольт. Но если вы будете подавать на вход больше, чем 15 Вольт, между щетками напряжения не должно быть. Это признак исправности устройства. И совершенно не имеет значения, диагностируется реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 2107 или другого автомобиля. Если же контрольная лампа горит при любом значении напряжения или вовсе не загорается, значит, присутствует неисправность узла.
Выводы
В системе электрооборудования автомобиля реле-регулятор напряжения генератора "Бош" (как, впрочем, и любой иной фирмы) играет очень большую роль. Как можно чаще следите за его состоянием, проверяйте на наличие повреждений и дефектов. Случаи выхода из строя такого устройства нередки. При этом в лучшем случае разрядится аккумуляторная батарея. А в худшем может повыситься напряжение питания в бортовой сети. Это приведет к выходу из строя большей части потребителей электроэнергии. Кроме того, может выйти из строя и сам генератор. А его ремонт обойдется в кругленькую сумму, а если учесть, что АКБ очень быстро выйдет из строя, расходы и вовсе космические. Стоит также отметить, что реле-регулятор напряжения генератора Bosch является одним из лидеров по продажам. У него высокая надежность и долговечность, а характеристики максимально стабильны.
такого построения с использованием операционных усилителей описаны в .
Схема одного из вариантов одновиб- ратора на микросхеме К538УН1 изображена на рис. 7. При отсутствии входного сигнала напряжение на выходе равно (1)пит-3) В. При подаче короткого импульса на инвертирующий вход на выходе возникает импульс низкого уровня, длительность (в мс) которого определяется эмпирической формулой:
где С2 - емкость (в мкФ) конденсатора С2.
Конденсатор СЗ - корректирующий; C1R1 -дифференцирующая цепь.
Период выходных импульсов до определенной граничной частоты f равен периоду входных. При частоте Гт входных импульсов frp < fM < 2 ■ frp период выходной последовательности увеличивается в 2 раза; при 2*f < f„ < 3’f - в 3 раза и т.д. При этом граничная частота определяется формулой:
(частота-в герцах, длительность - в секундах).
Это позволяет использовать одновиб- ратор в качестве делителя частоты. Подбирая конденсатор С2, можно получать различные (целые) коэффициенты деления.
Если к выходу усилителя DA1 подключить измерительный прибор магнитоэлектрической системы (например, вольтметр постоянного тока), то при уве¬
личении частоты входного сигнала показания стрелки прибора будут уменьшаться, т.е. узел представляет собой преобразователь частота-напряжение. Для получения прямой зависимости напряжения выходного сигнала от частоты входного сигнала необходимо к выходу усилителя DA1 подключить инвертор, как это показано на рис. 8. Для реализации этого устройства целесообразно использовать одну микросхему К548УН1.
Этот узел может служить основой для аналогового частотомера с линейной характеристикой. Дифференцирующая цепь C1R1 необходима для получения
коротких импульсов на инвертирующем входе усилителя DA1. Если в устройство ввести вместо одного конденсатора С2 несколько переключаемых конденсаторов, то оно станет многопредельным. Перед дифференцирующей цепью целесообразно включить формирователь импульсов.
В качестве примера практического применения предложенных решений на рис. 9 представлена схема электронного регулятора напряжения в бортовой сети автомобиля («Жигули», «Москвич» и т.п.) с использованием микросхемы К538УН1.
При изменении окружающей температуры от +15 до -20°С для обеспечения оптимального режима зарядки кислотной аккумуляторной батареи требуется
изменение напряжения от 13,8 до 15,3 В . Это требовамче может быть реализовано при ТКН около -0,3%/°С. Именно таким ТКН и обладает микросхема. Идентичность температурных условий аккумуляторной батареи и регулятора напряжения обеспечивают тем, что его крепят рядом с батареей в моторном отсеке.
Микросхема DA1 в регуляторе выполняет функции компаратора напряжения. Пределы установки выходного напряжения резистором R2- 13... 15,4 В. Иза конечного сопротивления подводящих проводников регулятор имеет характеристику с «гистерезисом» 0,1 ...0,2 В, что благоприятно сказывается на работе устройства. Транзистор VT2 необходимо установить на теплоотвод (например, на металлическую крышку устройства).
Достоинства описанного регулятора напряжения очевидны. Так, обладая практически всеми отличными характеристиками исходного варианта термокомпенсированного регулятора напряжения , он значительно проще (достаточно сказать, что число микросхем уменьшено с трех до одной), комтактнее и надежнее. Устройство свободно размещается в корпусе автомобильного реле-регулятора.
Рассмотренные выше варианты использования микросхем К538УН1 и К548УН1 дополняют уже известные, опубликованные на страницах журнала «Радио». Очевидно, что сказанным не исчерпываются все возможности применения этих микросхем
Беларусь
ЛИТЕРАТУРА
1. Богдан А. Интегральный сдвоенный предварительный усилитель К548УН1. - Радио, 1980, Ns 9, с.59, 60.
2. Бурмистров Ю., Шадров А. Применение микросхемы К548УН1.-Радио, 1981, Ns 9, с.34, 35.
3. Боровик И. Низковольтное питание ИСК548УН1.-Радио, 1984,№3,с.30-32.
4. Шитиков А., Морозов М., Кузнецов Ю. Стабилизатор напряжения на ОУ. - Радио, 1986, Ns 9, с.48.
5. Ломанович В.А. Термокомпенсированный регулятор напряжения.- Радио, 1985, Ns 5, с.24-27.
6. Коробков А. Автомобильный регулятор напряжения. - Радио, 1986, Ns 4 с.44, 45.
ПИСЬМО В РЕДАК И1
■?.СПАСИБО ЗА ПОМОЩЬ
РШ::::Я^ИНвадидпё|: вой группы, мнё 25лет. Заниматься ради л битеяьством начал недавно. Были большие трудности с приобретением деталей. Я обратился За помощью к всти н у Г. А. И Куксину А. Б. Йх адреса напечатаны в Журнале «Радио» Ns 8 за 1992 г. в материал «Долл чаши». Очень скоро получил от них кучу разных деталей. Теперь у меня депо сдвинулось с мертв й очки». Спасибо им большое. Спасибо и редакции Журнала за содействие в помощи инвалидам адиолюби ел м.
461628, Оренбургская обл.,
HyiypyaianckaH р-н, с. Полибино