Саморобні реле регулятори напруги генератора. Як працює електронний регулятор напруги та інструкція щодо його встановлення

24.06.2023

Багато хто знає про такий пристрій, як регулятор напруги генератора, але не кожен може сказати, які принципи лежать в основі його роботи і як можна здійснити діагностику. Варто зазначити, що цей прилад дуже важливий, адже за його допомогою відбувається стабілізація напруги на виході генератора. Уявіть, як працює двигун у процесі руху. Обороти його постійно змінюються, причому у широкому діапазоні, починаючи від 700-900 об/хв, а закінчуючи п'ятьма, сім'ю і навіть десятьма тисячами. Як наслідок – частота обертання ротора генератора також змінюється у широкому діапазоні. І при будь-якому значенні обертів повинна підтримуватися стабільна напруга, якої буде достатньо для заряджання акумуляторної батареї. Якщо є дефекти, то потрібна ретельна перевірка регулятора напруги генератора.

Механічні регулятори напруги

Історія автомобілебудування налічує вже понад сотню років, за цей час було винайдено та впроваджено безліч конструкцій, які покращують показники всіх агрегатів. Серед них і реле-регулятор, оскільки сучасна машина зможе без нього нормально працювати. Спочатку використовувалися механічні пристрої, основу яких лежало електромагнітне реле. Наприклад, регулятор напруги генератора ВАЗ перших моделей був таким.

У нього, як виявилося пізніше, немає ніяких плюсів, часто-густо недоліки. Причому основний мінус - це низька надійність через те, що є рухливі контакти. Вони згодом стираються, тому що прилад працює постійно, без зупинок. Крім того, іноді потрібно проводити регулювальні роботи, що не дуже добре позначається на експлуатації автомобіля. Сучасність диктує правило, яким машина повинна проходити техобслуговування своєчасно в сервісних центрах. І водій не повинен вміти проводити складний ремонт, від нього потрібно лише вміння керувати автомобілем та міняти колесо (це максимум).

Електронні реле-регулятори

З причин, зазначених вище, широкого поширення набули регулятори напруги електронного типу. Прогрес не стоїть на одному місці, тому на зміну електромагнітному реле прийшли ключові транзистори, симістори, тиристори. Вони дуже висока надійність, оскільки відсутні механічні контакти, замість яких є кристал напівпровідника. Звичайно, технологія виробництва таких пристроїв має бути продумана. Інакше можливий вихід із ладу напівпровідника. Здійснюється перевірка регулятора напруги такого типу генератора досить просто, потрібно тільки врахувати його особливості.

Якщо порівнювати з попереднім, механічним типом реле-регуляторів, можна побачити одну особливість – електронні випускаються в одному корпусі зі щітками. Це дозволяє заощадити місце, а найголовніше – полегшити процедуру заміни та діагностики. Особливість електронних типів - це точність регулювання напруги. Властивості напівпровідника не змінюються у процесі роботи. Тому напруга на виході генератора завжди буде однаковою. Але варто поговорити і про спосіб регулювання, як відбувається весь процес. А він досить цікавий, доведеться розглянути загалом конструкцію генератора.

З яких елементів складається автомобільний генератор

Основа – це корпус, інакше він називається статором. Це нерухома частина будь-якої електричної машини. У статорі є обмотка. У автомобільних генераторах вона складається із трьох частин. Вся справа в тому, що на виході генерується трифазна змінна напруга, його значення - близько 30 Вольт. Причина використання такої конструкції - зменшення пульсацій, оскільки фази перекривають одна одну, в результаті з'являється після випрямляча постійний струм. Для перетворення напруги використовуються шість напівпровідникових діодів. Вони мають односторонню провідність. Якщо станеться пробою, то визначити це за допомогою тестера досить просто.

Але не буде на виході статорної обмотки напруги, якщо не врахувати одну умову - необхідне магнітне поле, причому рухоме. Зробити його нескладно, достатньо на металевому якорі намотати обмотку і подати її харчування. Але тепер постає питання про стабілізацію напруги. Робити це на виході немає сенсу, тому що елементи будуть потрібні дуже потужні, адже струми великі. Але тут приходить на допомогу конструкторам одна особливість електричних машин - якщо на роторну обмотку подати стабілізовану напругу, то магнітне поле не змінюватиметься. Отже, на виході генератора також стабілізується напруга. Також працює і генератор ВАЗ 2107, регулятор напруги якого функціонує на тих же принципах, що і у "десяток".

Компоненти регулятора напруги

Сучасні автомобілі оснащуються досить простими конструкціями. Вони нерозбірні, поєднані в одному корпусі два елементи – безпосередньо регулятор та графітові щітки, що передають напругу живлення на роторну обмотку генератора. Причому електронні типи пристроїв може бути двох видів. Наприклад, регулятор напруги генератора ВАЗ-2110 випуску кінця 90-х був виготовлений на монтажній платі невеликого розміру. Сучасні пристрої робляться з використанням одного кристала напівпровідника, в якому знаходяться всі елементи. Можна навіть сказати, що це маленька мікросхема.

Графітові щітки підключаються до висновків монтажної плати або напівпровідникового елемента. Напруга до них подається від акумуляторної батареї через лампу, яка потрібна для діагностики генератора. Зверніть увагу на те, що не можна ставити замість неї світлодіодні елементи, оскільки вони не мають внутрішнього опору. Грубо кажучи, лампа розжарювання працює і як запобіжник. Якщо нитка перегорає, припиняється подача напруги на роторну обмотку, генератор перестає працювати. Якщо ж спалахує лампа, то є поломка. Або щітки стерлися, або ремінь порвався, але іноді трапляється так, що виходять з ладу напівпровідникові діоди у випрямлячі. У такому разі необхідна заміна регулятора напруги генератора на новий.

Як зняти регулятор

Якщо несправність тільки в регуляторі напруги, то робіт із його заміни небагато. Інструменту теж особливого потрібно - вистачить однієї викрутки. Повністю розбирати генератор не потрібно, тому що щітки з регулятором напруги знаходяться на задній кришці.

Не потрібно навіть послаблювати ремінь. Знімати регулятор напруги генератора 2110 потрібно у двох випадках:

Стерлися повністю щітки.
У напівпровіднику стався пробій.

Варіанти перевірки приладу будуть представлені нижче. Для початку вимкніть акумулятор. Справа в тому, що від неї йде до генератора силовий провід, на ньому немає жодного захисту, тому що за його допомогою відбувається зарядка АКБ. А струм споживання цього ланцюга дуже високий. На корпусі регулятора є один роз'єм, від нього від'єднайте провід. Тепер можна викрутити два болти кріплення. Після цього регулятор напруги генератора легко виймається із задньої кришки. Настав час перевірити його.

Діагностика регулятора напруги

Насамперед зверніть увагу на стан щіток – якщо їх довжина менше 0,5 см, то необхідно міняти вузол у зборі. Не варто займатися винаходом велосипеда. Припаювати нові щітки немає сенсу, тому що надійність від цього лише постраждає. Так як перевірити регулятор напруги генератора можна декількома способами, варто почати з найскладнішого - зі зняттям приладу. Для діагностики вам знадобиться блок живлення, на виході якого можна змінювати напругу в межах 10-18 Вольт.

Також вам потрібна лампа розжарювання. Її електричні параметри такі: напруга живлення – 12 Вольт, потужність – 2-3 Ватта. Подаєте харчування наступним чином:

Плюсовий висновок на роз'єм у корпусі регулятора (він на нових зразках єдиний).
Мінус на загальну пластину.

Лампа розжарювання вмикається між двома щітками. Порядок дій наступний:

При подачі напруги 12-12,5 Вольт лампа розжарювання має горіти.
При напрузі понад 15 Вольт вона повинна згасати.

Якщо вона горить при будь-якій напрузі живлення, або не горить у жодному з цих випадків, то є поломка регулятора і його потрібно замінити.

Як зробити діагностику без зняття?

Не рекомендується проводити таку перевірку, оскільки немає можливості оцінити стан щіткового вузла. Але випадки бувають різні, тому навіть така діагностика може дати свої плоди. Для роботи вам знадобиться мультиметр або, якщо такого немає, лампа розжарювання. Для вас головне – це провести замір напруги в бортовій мережі автомобіля, визначити, чи немає стрибків. Але їх можна побачити і при їзді. Наприклад, миготіння світла при зміні обертів колінчастого валу двигуна.

Але точніше будуть вимірювання, проведені з використанням мультиметра або вольтметра з розтягнутою шкалою. Заведіть двигун і увімкніть ближнє світло. Підключіть мультиметр до клем акумулятора. Напруга має перевищувати 14,8 Вольт. Але й не можна, щоб воно опускалося нижче 12. Якщо воно знаходиться не в дозволеному інтервалі, є поломка регулятора напруги. Не виключено, що порушені контакти в місцях з'єднання приладу з генератором або окислені контакти проводів.

Модернізація схеми регулятора

Те, наскільки повною буде зарядка акумулятора, залежить від регулятора напруги. На жаль, прості конструкції, описані вище, мають великий розкид параметрів. Тому, купивши в одному магазині три екземпляри однакових пристроїв, ви отримаєте різну напругу на виході. І це факт, ніхто й сперечатися не буде. Якщо не вистачає акумулятору зарядки, він за короткий час втрачатиме свою ємність. І завести двигун не зможе. Потрібно його відновлювати лише стаціонарним зарядним пристроєм.

Але ж можна встановити регулятор напруги трирівневий генератора, який дозволяє змінювати характеристики простим перемиканням тумблера. У його схемі знаходяться два напівпровідники, у яких характеристики трохи відрізняються. За рахунок цього з'являється можливість регулювання вихідної напруги. При включенні одного напівпровідника на виході з'являється 14,5 Вольт, а якщо інший пустити в ланцюг, буде трохи вище. Використання такого пристрою є актуальним у зимовий період часу, коли ємність АКБ знижується і потрібна додаткова зарядка.

Як встановити трирівневий регулятор?

Для цієї процедури вам знадобиться невеликий набір інструментів. Потрібна викрутка, термозбіжна ізоляція, саморізи, можливо, що необхідний буде дриль зі свердлом 2-4 мм. Отже, все по черзі. Насамперед потрібно викрутити два болти, якими кріпиться щітковий вузол і регулятор. На його місце потрібно поставити нове, що йде в комплекті. Відмінність його від простого в тому, що там лише стоять щітки, напівпровідники розташовані в окремому блоці. Другий вузол вам потрібно розташувати недалеко від генератора на кузові автомобіля.

Для цього зробіть невеликі отвори для кріплення. Варто зауважити, що блок із напівпровідниками потребує додаткового охолодження. Тому потрібно його встановлювати на радіатор з алюмінію, тільки після цього робити кріплення до елементів кузова. Якщо не забезпечити достатнє охолодження, то можливий вихід із ладу приладу, а також порушення його роботи – регулювання відбуватиметься неправильно. Після закінчення кріпильних робіт з'єднуєте два вузли проводами, проводите ізоляцію. Бажано з'єднувальні дроти кріпити за допомогою хомутів-стяжок до наявних джгутів.

Чи можна самостійно виготовити трирівневий регулятор?

Якщо ви знайомі з радіотехнікою, можете знайти на діоді катод і анод, то вам не важко буде самому зробити такий пристрій. Питання, чи є в цьому сенс. Вам знадобиться для виготовлення два діоди Шоттки. Якщо вони є, то ціна конструкції виявиться мізерною. Але якщо їх доведеться купувати (причому невідомо, за якою ціною), то можна порівняти витрати з вартістю готового трирівневого регулятора. Схема регулятора напруги генератора трирівневого типу нескладна, повторити її зможе будь-яка людина, яка вміє поводитися з паяльником.

Для реалізації вашого задуму потрібно ще пластиковий корпус. Можна використовувати і алюміній, це навіть буде краще, тому що охолодження відбуватиметься ефективніше. Тільки бажано покрити всі поверхні шаром ізоляції, щоб при їзді не відбулося замикання контактів на корпус. Також вам потрібно встановити перемикач, який комутуватиме напівпровідникові елементи. Роботи зі встановлення приладу на автомобіль аналогічні тим, що були описані в попередньому пункті. Варто також зауважити, що вам необхідно все одно купувати щітковий вузол.

Висновки

Не потрібно нехтувати таким приладом як регулятор напруги автомобільного генератора. Від його якості та стану залежить термін служби акумулятора. І якщо є якісь дефекти в приладі, його необхідно замінити. Слідкуйте за станом цього елемента, за потреби зачищайте контакти, щоб не з'являлися збої. Генератор знаходиться в нижній частині моторного відсіку, а якщо немає брудозахисного щитка, на нього потрапляє дуже багато води і бруду в погану погоду. А це призводить до появи дефектів, причому не лише в регуляторі напруги, а й навіть в обмотках статора та ротора. Тому для нормального функціонування всіх систем необхідний догляд за автомобілем. І перед тим, як перевірити регулятор напруги генератора, проведіть ретельний огляд та очистіть від забруднень всі елементи конструкції.

Для того, щоб стабілізувати напругу в бортовій мережі автомобіля, використовують спеціальний пристрій, регулятор. Його працездатність істотно впливає не тільки на окремі характеристики автомобіля, але і на довговічність електронних та механічних компонентів.

Електронні реле регулятори

Як працює реле регулятор

Генератор створює напругу, яка підвищується зі збільшенням швидкості обертання ротора. Його рівень залежить також від величини струму, який проходить через підключене навантаження та від параметрів магнітного поля, утвореного обмоткою збудження.

Щоб забезпечити автоматичне настроювання, необхідно виконувати вимірювання напруги на виході генератора. Для цього воно перетворюється на вимірювальний сигнал, який порівнюватиметься зі зразковим параметром. При виявленні змін, порівнюючий блок повинен утворити сигнал управління, який змінює певним чином силу струму в обмотці збудження, що в результаті дозволить надати необхідний вплив на рівень вихідної напруги.

Загальні засади зрозумілі. Але їхня реалізація була різною, залежно від рівня технологічного розвитку. У перших схемах використовувалися різні рішення, аж до механічних сил, які приводили в дію пружинні вузли в реле. Зрозуміло, що подібні конструкції відрізнялися невисокою надійністю. У місцях переривання контактів під впливом електричних розрядів ушкоджувалися захисні покриття. Згодом приходили в непридатність вузли, що рухалися.

Нижче буде розглянуто більш досконалі схеми, що відповідають нинішньому рівню розвитку. Але для розуміння процесів цілком достатньо розглянути найпростіший варіант з реле в ланцюгах захисту та управління. Подібні пристрої досі використовуються у вантажних автомобілях:

Електронні реле регулятори

У цій нескладній схемі використовується єдиний транзистор. Тут виконує функцію ключа. Якщо генератор обертається повільно, напруга на виході невелика. У умовах контакти реле управління (Р н) розімкнені, а транзистор перебуває у відкритому стані. При підвищенні напруги вище за певний рівень, реле замикає ланцюг. Напівпровідниковий перехід у транзисторі закривається. Далі струм проходить не шляхом колектор-емітер, а через резистори (R д) і (R у). Обмотка збудження створює магнітне поле з меншою енергією, що знижує швидкість обертання ротора. Рівень напруги на виході знижується.

На рис. нижче зображено зміни електричних параметрів в обмотці. Нижче наведено пояснення:

Регулятор напруги створений з використанням комбінованої схеми

Величини (n1) і (n2) – це різні швидкості обертання ротора, у яких було зроблено відповідні виміри (частота n2 більше, ніж n1).
Видно, що t увімк (час включення обмотки) на верхньому графіку більше, а на нижньому – менше. Таким чином, зі збільшенням швидкості обертання обмотка менше часу створює магнітне поле.
Параметр t викл (час, протягом якого відбувається вимкнення) пояснює зміст другої стадії процесу. При прискоренні обертання та підвищенні напруги в обмотці зменшується струм. Цей процес забезпечує необхідний результат зниження вихідної напруги.

Особливості регуляторів різних типів

Схему стандартного виробу вібраційного типу зображено на наступному малюнку:

Зміна електричних параметрів

У цьому переліку наведено основні частини конструкції:

1 – пружина;
2 – якір;
3 – ярмо;
4 – сердечник;
5, 6, 9, 10, 15 – обмотки реле, обмежувача струму та регулятора;
7, 12, 17 – рухома група контактів;
8, 11, 16 – нерухома група контактів;
14 – шунт;
13, 18 та 19 – резистори.

Зрозуміло, що численні механічні контакти та частини, що рухаються, знижують надійність. Таке реле регулятор напруги генератора має велику вагу і значні розміри.

Нижче зображено принципову схему одного з регуляторів BOSCH, в якій використовується тільки електронна елементна база:

Принципова електрична схема регулятора напруги BOSCH

Таке рішення значно підвищує надійність. Для розміщення компактного виробу не потрібно багато місця. Цей пристрій при дотриманні виробничих технологій має високу стійкість до вібрацій, перепадів температур.

У деяких варіантах виконання плата заливається компаундом, що ще більше підвищує захисні властивості, продовжує термін служби при експлуатації найважчих умов.

Нижче розглянуто особливості окремих елементів:

На правій стороні малюнка (частина 2) зображена схема генератора з діодами, що випрямляють. Вгорі – лампочка, що сигналізує увімкнення пристрою.
У лівій стороні (частина 1) розташована електрична схема регулятора.
(VT2) і (VT3) – це позначення транзисторів, включених за класичною схемою підвищення коефіцієнта посилення.

Як правило, у подібних пристроях використовують електронний елемент, створений в єдиному корпусі і навіть на одному кремнієвому кристалі.

Стабілітрон позначений символами (VD1). Цей прилад не пропускає струм рівня, який визначає напругу стабілізації. Як тільки граничне значення пробито - струм починає проходити по відповідному ланцюзі.

Ця принципова схема виконує свої функції таким чином:

За допомогою резисторів (R1) і (R2) напруга з виходу генератора ділиться в потрібній пропорції і подається на стабілітрон.
Поки швидкість обертання ротора невелика, його рівень недостатній пробиття напівпровідникового переходу стабилитрона. У такій ситуації струм не може проходити відповідним ланцюгом. Він надходить на базу (VT1). Тож транзистор закритий.
У основу (VT2) струм проходить іншим шляхом, через (R6). Цей здвоєний транзистор відкритий. У такому стані обмотка підключена до ланцюга живлення та створює магнітне поле.
У міру збільшення оборотів, або за певної зміни опору в навантаженні, напруга на виході генератора збільшується. Якщо перевищено певний поріг, буде пробити напівпровідниковий перехід стабілітрону.
Після цього струм надійде на базу (VT1) та відкриє його. Шлях проходження струму шляхом колектор-емітер на точку заземлення буде відкритий. Напівпровідниковий перехід складеного транзистора закриється, що розірве ланцюг живлення обмотки.
При зниженні рівня струму збудження швидкість обертання ротора уповільнюється, рівень напруги падає, перехід стабілітрону закривається.

Перевірка працездатності

Послідовний розвиток технологій відкриває нові можливості для покращення споживчих параметрів електроніки при одночасному зниженні ваги та зменшенні розмірів. У сучасних автомобілях навіть остання схема, з розглянутих вище варіантів, виглядатиме анахронізмом.

Сучасні регулятори – це складніші устрою. Вони відрізняються підвищеною точністю контролю та стабілізації напруги генератора. Їх створюють у герметичних корпусах, заливають компаундними сумішами, які після застигання створюють надійний захист від проникнення вологи, інших зовнішніх впливів. Ці конструкції є нерозбірними, тому при поломці їх повністю замінюють.

Можна констатувати, що на практиці ремонт відсутній не лише у спеціалізованих майстернях. Приватним майстрам та любителям зробити все самому доводиться вирушати до спеціалізованого магазину для придбання необхідного вузла у зборі. Таким чином, першочергове значення набуває не вміння випоювати окремі елементи і розбиратися в їхній працездатності, а загальна діагностика. Для її проведення знадобиться тестер та щупи, лампочка на 12 V та набір з'єднувальних проводів, зарядний пристрій.

Регулятор, встановлений на корпусі генератора

Нижче наведено алгоритм дій, що допоможе локалізувати несправність. Ці рекомендації – загальні. Тому необхідно враховувати особливі рекомендації виробника для правильного демонтажу регулятора напруги та інших вузлів:

При вимкненому двигуні вимірюють напругу на виводах акумуляторної батареї (норма – в межах від 11,9 до 12,7 V).
Після запуску силового агрегату фіксують новий рівень напруги, який повинен підвищитись від початкового рівня на 0,9-1,1 V.
Поступово збільшують оберти двигуна. Для зручності цю процедуру краще виконувати з партнером. На середніх – напруга зростає до 13,8-14,1 V. На найвищих – до 14,4-14,5 V.

Якщо прискорення обертання ротора генератора не впливає на рівень напруги, то можлива поломка регулятора.

Для більш точної діагностики знадобиться його демонтувати та підключити за такою схемою:

Схема перевірки регулятора

При включенні зарядного пристрою та поступовому підвищенні рівня до 14,4-14,5 V лампа горітиме. Як тільки цей поріг буде перевищено, вона згасне. При зниженні напруги лампа загориться знову. Про несправність свідчить як відсутність описаних реакцій, а й спрацьовування пристрою при вищому рівні напруги. У таких умовах акумулятор перезаряджається, що зменшить його термін служби. Після завершення діагностики можна ухвалювати рішення про заміну зіпсованого регулятора.

Відео. Перевіряє регулятор напруги.

Щоб вчасно використати наведену технологію, слід звертати увагу на відхилення від норми заряду акумуляторної батареї. Перед тим, як демонтувати регулятор, слід переконатися у відсутності забруднень оксидів у місцях електричних контактів. У деяких ситуаціях звичайне очищення з'єднань дозволить усунути несправності. Для запобігання появі таких проблем у майбутньому рекомендується використовувати спеціальні засоби для захисту контактів.

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:

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;
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);
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:

як механічний вібратор ВРН ненадійний;
контакт До ЕМ-реле підгоряє, що робить регулятор недовговічним;
параметри ВРН залежать від температури (середнє значення U ср робочої напруги U г генератора плаває);
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;
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).

Залежно від пристрою та принципу роботи реле-регулятори напруги генератора в автомобілі діляться на кілька видів: вбудовані, зовнішні, трирівневі та інші. Теоретично такий прилад можна зробити і самостійно, найпростіший у плані реалізації і дешевий варіант - використовувати пристрій, що шунтує.

[ Приховати ]

Призначення реле-регулятора

Реле-регулятор напруги генератора призначений для стабілізації струму в установці.При функціонуванні двигуна вольтаж в електричній системі автомобіля має бути на одному рівні. Але оскільки колінвал обертається з різною швидкістю і обороти двигуна неоднакові, генераторний вузол виробляє різну напругу. Без регулювання цього параметра можуть статися збої у функціонуванні електрообладнання та приладів машини.

Взаємозв'язок джерел струму авто

У будь-якому автомобілі використовується два джерела живлення:

Акумуляторна батарея – потрібна для запуску силового агрегату та первинного збудження генераторної установки. АКБ витрачає та накопичує енергію при підзарядці.
Генератор. Призначений для живлення та потрібен для того, щоб генерувати енергію незалежно від оборотів. Пристрій дозволяє заповнити заряд батареї під час роботи на підвищених обертах.

У будь-якій електромережі обидва вузли повинні бути робітниками. Якщо генератор постійного струму виходить з ладу, акумулятор пропрацює трохи більше двох годин. Без АКБ не заведеться силовий агрегат, який надає руху ротору генераторної установки.

Канал «LR West» розповів про несправності електромереж в автомобілях Ленд Ровер, а також про взаємозв'язок АКБ та генераторів.

Завдання регулятора напруги

Завдання, які виконує електронний регульований пристрій:

зміна значення струму в обмотці збудження;
можливість витримати діапазон від 13,5 до 14,5 вольт електромережі, а також на клемних висновках АКБ;
відключення живлення обмотки збудження при вимкненому силовому агрегаті;
функція заряджання акумулятора.

"Народний автоканал" детально розповів про призначення, а також про завдання, які виконує регуляторний пристрій напруги в авто.

Різновиди реле-регуляторів

Є кілька видів автомобільних реле-регуляторів:

зовнішні – цей тип реле дозволяє збільшити ремонтопридатність генераторного вузла;
вбудовані - встановлюються в пластину випрямного пристрою або щітковий вузол;
змінюються мінусом - оснащуються додатковим кабелем;
що регулюються за плюсом - характеризуються більш економічною схемою підключення;
для установки в агрегати змінного струму - напруга не може регулюватися при подачі на обмотку збудження, оскільки вона встановлена в генератор;
для пристроїв постійного струму реле-регулятори мають функцію відсікання акумулятора при незапущеному двигуні;
дворівневі реле - сьогодні практично не використовуються, в них регулювання здійснюється пружинками та важелем;
трирівневі – оснащуються схемою порівнюючого модуля, а також сигналізатором узгодження;
багаторівневі – обладнуються 3-5 додатковими резисторними елементами, а також системою контролю;
транзисторні зразки - на сучасних транспортних засобах не застосовуються;
релейні пристрої - характеризуються більш поліпшеним зворотним зв'язком;
релейно-транзисторні - мають універсальну схему;
мікропроцесорні реле - характеризуються невеликими розмірами, і навіть можливістю плавного зміни нижнього чи верхнього порога спрацьовування;
інтегральні - встановлюються в тримачі щіток, тому при їх зносі змінюються.

Реле-регулятори постійного струму

У таких агрегатах схема підключення виглядає складнішою. Якщо машина стоїть і двигун не запущено, генераторний вузол має бути відключений від акумулятора.

При виконанні випробування реле необхідно впевнитись у наявності трьох опцій:

відсікання батареї при стоянці транспортного засобу;
обмеження максимального параметра струму на виході агрегату;
можливість зміни параметра напруги для обмотки.

Реле-регулятори змінного струму

Такі пристрої характеризуються спрощеною схемою перевірки. Автовласнику необхідно зробити діагностику величини напруги на обмотці збудження, а також на виході агрегату.

Якщо в автомобілі встановлено генератор змінного струму, то запустити двигун з штовхача не вийде, на відміну від агрегату постійного струму.

Вбудовані та зовнішні реле-регулятори

Процедура зміни величини напруги проводиться пристроєм певному місці монтажу. Відповідно, вбудовані регулятори впливають на генераторний вузол. А зовнішній тип реле не пов'язаний з ним і може підключатися до котушки запалювання, тоді його робота буде спрямована лише на зміну напруги на цій ділянці. Тому перед виконанням діагностики автовласник повинен переконатися, що деталь правильно підключена.

Канал "Sovering TVi" докладно розповів про призначення, а також принцип дії даного типу пристроїв.

Дворівневі

Принцип дії таких пристроїв полягає в наступному:

Струм проходить через реле.
Внаслідок утворення магнітного поля важіль притягується.
Як порівнювальний елемент використовується пружинка, що володіє конкретним зусиллям.
Коли напруга збільшується, контактні елементи розмикаються.
На обмотку збудження подається менший струм.

У автомобілях ВАЗ для регулювання раніше використовувалися механічні дворівневі пристрої. Головний недолік полягав у швидкому зносі конструктивних компонентів. Тому замість механічних цих моделей машин стали встановлювати електронні регулятори.

В основі таких деталей використовувалися:

дільники напруги, які збиралися із резисторних елементів;
як задає деталі застосовувався стабілітрон.

Через складну схему підключення та неефективного контролю рівня напруги такий тип пристроїв став використовуватися рідше.

Трирівневі

Цей тип регуляторів, як і багаторівневі, є більш вдосконаленими:

Напруга подається з генераторного пристрою на спеціальну схему та проходить через дільник.
Отримані дані обробляються, фактичний рівень напруги порівнюється з мінімальним та максимальним значенням.
Імпульс неузгодженості змінює параметр струму, який подається на обмотку збудження.

Трирівневі пристрої з частотною модуляцією немає опорів, але частота спрацьовування електронного ключа у яких вище. Для управління використовуються спеціальні логічні схеми.

Управління з мінусу та плюсу

Схеми по негативному та позитивному контактам відрізняються лише приєднанням:

при встановленні в розрив плюса одна щітка з'єднується з масою, а друга йде на клему реле;
якщо реле встановлюється в розрив мінуса, то один щітковий елемент має бути підключений до плюса, а другий безпосередньо на реле.

Але у другому випадку з'явиться ще один кабель. Це з тим, що дані модулі реле ставляться до класу пристроїв активного типу. Для його функціонування буде потрібно окреме харчування, тому плюс підключається індивідуально.

Фотогалерея «Види реле-регулятора напруги генератора»

У цьому розділі наведено фото деяких видів пристрою.

Виносний тип пристроїв Вбудований регулятор Транзисторно-релейний тип Інтегральний пристрій Пристрій для генератора постійного струму Регулюючий пристрій змінного струму Дворівневий тип пристроїв Трирівневий регулюючий прилад

Принцип роботи реле-регулятора

Наявність вбудованого резисторного пристрою, а також спеціальних схем забезпечує можливість регулятора порівнювати параметр напруги, яку виробляє генератор. Якщо значення занадто високе, регулятор відключається. Це дозволяє не допустити перезаряджання АКБ і виходу з ладу електрообладнання, яке живиться від мережі. Несправності пристрою призведуть до поломки акумулятора.

Перемикач зима та літо

Генераторний пристрій працює стабільно незалежно від температури навколишнього середовища та сезону. Коли його шків наводиться в рух, відбувається вироблення струму. Але в холодну пору року внутрішні конструктивні елементи батареї можуть примерзати. Тому заряд АКБ відновлюється гірше, ніж у спеку.

Перемикач зміни сезону роботи розташовується на корпусі реле. Деякі моделі оснащуються спеціальними роз'ємами, їх треба знайти та під'єднати дроти відповідно до схеми та позначень, нанесених на них. Сам перемикач є пристроєм, завдяки якому рівень напруги на виводах батареї можна збільшити до 15 вольт.

Як зняти реле-регулятор?

Зняття реле допускається лише після відключення клем від АКБ.

Щоб зробити демонтаж пристрою своїми руками, знадобиться викрутка з хрестовим або плоским наконечником. Все залежить від болта, який кріпить регулятор. Генераторний вузол, а також ремінь приводу демонтувати не потрібно. Від регулятора від'єднується кабель і викручується болт, який його кріпить.

Користувач Віктор Миколайович докладно розповів про демонтаж регуляторного механізму та його наступну заміну на авто.

Ознаки несправності

«Симптоми», в результаті яких потрібно перевірити чи провести ремонт регуляторного пристрою:

при активації запалення на контрольному щитку з'являється світловий індикатор розрядженого акумулятора;
значок на панелі приладів не пропадає після запуску двигуна;
яскравість свічення оптики може бути надто низькою і збільшуватися при підвищенні обертів коленвала та натисканні на педаль газу;
силовий агрегат машини важко запускається з першого разу;
АКБ автомобіля часто розряджається;
при збільшенні числа оборотів ДВЗ понад дві тисячі на хвилину лампочки на контрольному щитку відключаються автоматично;
динамічні властивості транспортного засобу знижуються, що особливо виявляється на підвищених оборотах коленвала;
можливе закипання акумулятора.

Можливі причини несправностей та наслідки

Необхідність ремонту реле-регулятора напруги генератора виникне за таких проблем:

міжвиткове замикання обмотувального пристрою;
коротке замикання в електроланцюзі;
поломка випрямного елемента внаслідок пробою діодів;
помилки, допущені при підключенні генераторного агрегату до висновків АКБ, переплюсування;
попадання води або іншої рідини всередину корпусу регуляторного пристрою, наприклад, у високу вологість на вулиці або при миття авто;
механічні несправності пристрою;
природне зношування елементів конструкції, зокрема, щіток;
низька якість пристрою.

Внаслідок несправності наслідки можуть бути серйозними:

Висока напруга в електромережі автомобіля призведе до поломки електроустаткування. З ладу може вийти мікропроцесорний блок керування машиною. Тому не допускається відключення клемних затискачів АКБ при запущеному силовому агрегаті.
Перегрів обмотувального пристрою внаслідок внутрішнього замикання. Ремонт буде дорогим.
Поломка щіткового механізму спричинить несправність генераторного агрегату. Вузол може заклинити, можливий обрив ремінця приводного.

Користувач Снікерсон розповів про діагностику регуляторного механізму, а також причини його виходу з ладу на автомобілях.

Діагностика реле-регулятора

Перевіряти роботу регуляторного пристрою необхідно за допомогою тестера мультиметра. Його потрібно налаштувати в режим вольтметра.

Вбудованого

Даний механізм зазвичай вбудований в щітковий вузол генераторного агрегату, тому потрібна рівнева діагностика пристрою.

Перевірка виконується так:

Проводиться демонтаж захисної кришки. За допомогою викрутки або гайкового ключа послаблюється щітковий вузол, його потрібно вивести назовні.
Перевіряється знос щіткових елементів. Якщо їхня довжина становить менше 5 мм, то заміна проводиться обов'язково.
Перевірка генераторного пристрою з використанням мультиметра виконується разом із АКБ.
Негативний кабель джерела струму замикається на відповідну пластину регуляторного пристрою.
Позитивний контакт від зарядного обладнання або акумулятора з'єднується з таким же виходом на реле.
Потім мультиметр виставляється у робочий діапазон від 0 до 20 вольт. Щупи пристрою з'єднуються зі щітками.

У робочому діапазоні від 12,8 до 14,5 вольт між щітковими елементами має бути напруга. Якщо параметр збільшується більш ніж на 14,5, то стрілка тестера повинна впасти на нуль.

При діагностиці вбудованого реле-регулятора напруги генератора допускається застосування контрольної лампочки. Джерело освітлення повинно включатися при певному інтервалі напруги та гаснути, якщо цей параметр збільшується більше за необхідне значення.

Кабель, який керує тахометром, треба продзвонити за допомогою тестера. На дизельних автомобілях цей провідник позначається W. Рівень опору дроту має становити приблизно 10 Ом. Якщо цей параметр падає, це говорить про те, що провідник пробитий та потребує заміни.

Виносного

Метод діагностики такого типу пристроїв здійснюється аналогічно. Єдина відмінність полягає в тому, що реле-регулятор не потрібно знімати та витягувати з корпусу генераторного агрегату. Виконати діагностику пристрою можна при запущеному силовому агрегаті, змінюючи оберти колінчастого валу з низьких на середні та високі. У разі підвищення їх числа необхідно активувати оптику, зокрема, дальнє освітлення, а також магнітолу, піч та інші споживачі.

Канал «AvtotechLife» розповів про самостійну діагностику регуляторного пристрою, а також особливості виконання цього завдання.

Самостійне підключення реле-регулятора до бортової мережі генератора (покрокова інструкція)

При встановленні нового регуляторного пристрою слід врахувати такі моменти:

Перед виконанням завдання обов'язково проводиться діагностика цілісності та надійності контактів. Йдеться про кабель, що йде від кузова транспортного засобу до корпусу генераторної установки.
Потім виконується підключення клемного затискача Б регуляторного елемента до позитивного контакту генераторного агрегату.
При з'єднанні скручування проводів використовувати не рекомендується. Вони гріються та стають непридатними через рік експлуатації. Слід застосовувати пайку.
Штатний провідник рекомендується замінити дротом, перетин якого не менше 6 мм2. Особливо якщо замість заводського генератора встановлюється новий, який розрахований працювати в умовах струму вище 60 А.
Наявність амперметра в ланцюзі генератор-АКБ дозволяє визначити потужність джерел живлення у конкретний час.

Схема підключення регулятора виносного

Схема підключення виносного типу пристроїв

Цей пристрій встановлюється після того, як буде визначено провід, у розрив якого він підключиться:

У старих версіях Газелей та РАФ застосовуються механізми 13.3702. Вони виконані в металевому або полімерному корпусі та оснащуються двома контактними елементами та щітками. Їх рекомендується підключати до негативного розриву ланцюга, виходи зазвичай позначені. Позитивний контакт береться з котушки запалювання. А вихід Ш реле підключається до вільного контакту на щітках.
У автомобілях ВАЗ використовуються пристрої 121.3702 у чорному чи білому корпусі, є також подвійні модифікації. В останніх при поломці однієї з деталей другий регулятор залишиться робочим, але на нього треба перейти. Пристрій встановлюється в розрив позитивного ланцюга клемою 15 контакту котушки Б-ВК. Зі щітками з'єднується провідник під номером 67.

У новіших версіях ВАЗ реле встановлюються в щітковий механізм і з'єднуються з вимикачем запалювання. Якщо автовласником проводиться заміна штатного агрегату на вузол змінного струму, підключення повинно виконуватися з урахуванням нюансів.

Докладніше про них:

Необхідність фіксації агрегату до корпусу транспортного засобу визначається автовласником самостійно.
Замість плюсового виходу тут використовується контакт або В +. Він має бути підключений до електромережі авто через амперметр.
Виносний тип пристроїв у таких авто зазвичай не застосовується, а вбудовані регулятори вже інтегровані в щітковий механізм. Від нього йде один кабель, що позначається як D або D+. Він повинен підключатися до вимикача запалювання.

У автомобілях із дизельними двигунами генераторний вузол може оснащуватися виходом W – він підключається до тахометра. Цей контакт можна ігнорувати, якщо агрегат ставиться на бензинову модифікацію автомобіля.

Користувач Микола Пуртов докладно розповів про встановлення та підключення виносного типу пристроїв на автомобіль.

Перевірка підключення

Двигун обов'язково повинен запускатися. А рівень напруги в електромережі авто контролюватиметься в залежності від кількості обертів.

Можливо, після монтажу та підключення нового генераторного пристрою автовласник зіткнеться з труднощами:

при активації силового агрегату генераторний вузол запускається, вимірювання величини напруги проводиться на будь-яких оборотах;
а після відключення запалення двигун транспортного засобу працює і не глушиться.

Вирішити проблему можна шляхом відключення кабелю збудження, тільки після цього двигун зупиниться.

Глушення двигуна може статися при відпусканні зчеплення з натисканням на педаль гальма. Причина несправності полягає у залишковій намагніченості, а також постійному самозбудженні обмотки агрегату.

Щоб не зіткнутися з такою проблемою надалі, у розрив збудливого кабелю можна додати джерело освітлення:

лампочка горітиме при відключеному генераторі;
коли відбувається запуск агрегату, індикатор гасне;
величина струму, яка проходить через джерело висвітлення, буде недостатньою для збудження обмотки.

Канал «Altevaa TV» розповів про перевірку підключення регуляторного пристрою після під'єднання до 6-вольтової мережі мотоцикла.

Поради щодо збільшення терміну служби реле-регулятора

Щоб уникнути швидкого виходу з ладу регуляторного пристрою, необхідно дотримуватися кількох правил:

Не можна допускати сильного забруднення генераторної установки. Іноді слід виконувати візуальну діагностику стану пристрою. При серйозних забрудненнях проводиться зняття агрегату та його очищення.
Періодично слід перевіряти натяг приводного ремінця. Якщо потрібно, робиться його натяжка.
Рекомендується слідкувати за станом обмоток генераторного агрегату. Не можна допускати їх потемніння.
Потрібно перевіряти якість контакту на керуючому кабелі регуляторного механізму. Не допускається наявність окиснення. За її появі проводиться очищення провідника.
Періодично слід діагностувати рівень напруги в електромережі авто із заведеним та заглушеним двигуном.

Скільки коштує реле-регулятор?

Вартість пристрою залежить від виробника та типу регулятора.

Чи можна зробити регулятор своїми руками?

Приклад розглянуто регуляторному механізмі для скутера. Основний аспект полягає в тому, що для коректної роботи буде потрібно аналіз генераторного агрегату. Окремим провідником потрібно вивести кабель маси. Складання пристрою здійснюється за схемою однофазного генератора.

Алгоритм дій:

Виконується аналіз генераторного агрегату, з мотора скутера знімається статорний елемент.
Зліва навколо обмоток розташовується маса, її треба випаяти.
Замість неї виробляється пайка окремого кабелю для обмотки. Потім цей контакт виводиться назовні. Цей провідник буде одним кінцем обмотки.
Виконується зворотне складання генераторного пристрою. Ці маніпуляції здійснюються для того, щоб з агрегату виходило два кабелі. Вони будуть використовуватись.
Потім до отриманих контактів виконується приєднання шунтуючого пристрою. На завершальному етапі до позитивної клеми акумулятора підключається жовтий кабель старого реле.

Відео «Наочний посібник зі складання саморобного регулятора»

Користувач Андрій Чернов наочно показав як самостійно зробити реле для генераторного агрегату автомобіля ВАЗ 2104.

Залежно від пристрою та принципу роботи реле-регулятори напруги генератора в автомобілі діляться на кілька видів: вбудовані, зовнішні, трирівневі та інші. Теоретично такий прилад можна зробити і самостійно, найпростіший у плані реалізації і дешевий варіант - використовувати пристрій, що шунтує.

[ Розкрити]

Призначення реле-регулятора

Реле-регулятор напруги генератора призначений для стабілізації струму в установці. При функціонуванні двигуна вольтаж в електричній системі автомобіля має бути на одному рівні. Але оскільки колінвал обертається з різною швидкістю і обороти двигуна неоднакові, генераторний вузол виробляє різну напругу. Без регулювання цього параметра можуть статися збої у функціонуванні електрообладнання та приладів машини.

Взаємозв'язок джерел струму авто

У будь-якому автомобілі використовується два джерела живлення:

Акумуляторна батарея – потрібна для запуску силового агрегату та первинного збудження генераторної установки. АКБ витрачає та накопичує енергію при підзарядці.
Генератор. Призначений для живлення та потрібен для того, щоб генерувати енергію незалежно від оборотів. Пристрій дозволяє заповнити заряд батареї під час роботи на підвищених обертах.

Завдання регулятора напруги

Завдання, які виконує електронний регульований пристрій:

зміна значення струму в обмотці збудження;
можливість витримати діапазон від 13,5 до 14,5 вольт електромережі, а також на клемних висновках АКБ;
відключення живлення обмотки збудження при вимкненому силовому агрегаті;
функція заряджання акумулятора.

Різновиди реле-регуляторів

Є кілька видів автомобільних реле-регуляторів:

зовнішні – цей тип реле дозволяє збільшити ремонтопридатність генераторного вузла;
вбудовані - встановлюються в пластину випрямного пристрою чи щітковий вузол;
що змінюються мінусом - оснащуються додатковим кабелем;
що регулюються за плюсом - характеризуються більш економічною схемою підключення;
для установки в агрегати змінного струму - напруга не може регулюватися при подачі на обмотку збудження, оскільки вона встановлена в генератор;
для пристроїв постійного струму реле-регулятори мають функцію відсікання акумулятора при незапущеному двигуні;
дворівневі реле - сьогодні практично не використовуються, в них регулювання здійснюється пружинками та важелем;
трирівневі – оснащуються схемою порівнюючого модуля, а також сигналізатором узгодження;
багаторівневі – обладнуються 3-5 додатковими резисторними елементами, а також системою контролю;
транзисторні зразки – на сучасних транспортних засобах не застосовуються;
релейні пристрої - характеризуються поліпшеним зворотним зв'язком;
релейно-транзисторні - мають універсальну схему;
мікропроцесорні реле - характеризуються невеликими розмірами, і навіть можливістю плавного зміни нижнього чи верхнього порога спрацьовування;
інтегральні - встановлюються в утримувачі щіток, тому при їх зносі змінюються.

Реле-регулятори постійного струму

При виконанні випробування реле необхідно впевнитись у наявності трьох опцій:

відсікання батареї при стоянці транспортного засобу;
обмеження максимального параметра струму на виході агрегату;
можливість зміни параметра напруги для обмотки.

Реле-регулятори змінного струму

Вбудовані та зовнішні реле-регулятори

Канал "Sovering TVi" докладно розповів про призначення, а також принцип дії даного типу пристроїв.

Дворівневі

Принцип дії таких пристроїв полягає в наступному:

Струм проходить через реле.
Внаслідок утворення магнітного поля важіль притягується.
Як порівнювальний елемент використовується пружинка, що володіє конкретним зусиллям.
Коли напруга збільшується, контактні елементи розмикаються.
На обмотку збудження подається менший струм.

В основі таких деталей використовувалися:

дільники напруги, які збиралися із резисторних елементів;
як задає деталі застосовувався стабілітрон.

Трирівневі

Цей тип регуляторів, як і багаторівневі, є більш вдосконаленими:

Напруга подається з генераторного пристрою на спеціальну схему та проходить через дільник.
Отримані дані обробляються, фактичний рівень напруги порівнюється з мінімальним та максимальним значенням.
Імпульс неузгодженості змінює параметр струму, який подається на обмотку збудження.

Управління з мінусу та плюсу

Схеми по негативному та позитивному контактам відрізняються лише приєднанням:

при встановленні в розрив плюса одна щітка з'єднується з масою, а друга йде на клему реле;
якщо реле встановлюється в розрив мінуса, то один щітковий елемент має бути підключений до плюса, а другий безпосередньо на реле.

Фотогалерея «Види реле-регулятора напруги генератора»

У цьому розділі наведено фото деяких видів пристрою.

Перемикач зима та літо

Як зняти реле-регулятор?

Зняття реле допускається лише після відключення клем від АКБ.

Ознаки несправності

«Симптоми», в результаті яких потрібно перевірити чи провести ремонт регуляторного пристрою:

при активації запалення на контрольному щитку з'являється світловий індикатор розрядженого акумулятора;
значок на панелі приладів не пропадає після запуску двигуна;
яскравість свічення оптики може бути надто низькою і збільшуватися при підвищенні обертів коленвала та натисканні на педаль газу;
силовий агрегат машини важко запускається з першого разу;
АКБ автомобіля часто розряджається;
при збільшенні числа оборотів ДВЗ понад дві тисячі на хвилину лампочки на контрольному щитку відключаються автоматично;
динамічні властивості транспортного засобу знижуються, що особливо виявляється на підвищених оборотах коленвала;
можливе закипання акумулятора.

Можливі причини несправностей та наслідки

Необхідність ремонту реле-регулятора напруги генератора виникне за таких проблем:

міжвиткове замикання обмотувального пристрою;
коротке замикання в електроланцюзі;
поломка випрямного елемента внаслідок пробою діодів;
помилки, допущені при підключенні генераторного агрегату до висновків АКБ, переплюсування;
попадання води або іншої рідини всередину корпусу регуляторного пристрою, наприклад, у високу вологість на вулиці або при миття авто;
механічні несправності пристрою;
природне зношування елементів конструкції, зокрема, щіток;
низька якість пристрою.

Внаслідок несправності наслідки можуть бути серйозними:

Висока напруга в електромережі автомобіля призведе до поломки електроустаткування. З ладу може вийти мікропроцесорний блок керування машиною. Тому не допускається відключення клемних затискачів АКБ при запущеному силовому агрегаті.
Перегрів обмотувального пристрою внаслідок внутрішнього замикання. Ремонт буде дорогим.
Поломка щіткового механізму спричинить несправність генераторного агрегату. Вузол може заклинити, можливий обрив ремінця приводного.

Діагностика реле-регулятора

Перевіряти роботу регуляторного пристрою необхідно за допомогою тестера – мультиметра. Його потрібно налаштувати в режим вольтметра.

Вбудованого

Перевірка виконується так:

Проводиться демонтаж захисної кришки. За допомогою викрутки або гайкового ключа послаблюється щітковий вузол, його потрібно вивести назовні.
Перевіряється знос щіткових елементів. Якщо їхня довжина становить менше 5 мм, то заміна проводиться обов'язково.
Перевірка генераторного пристрою з використанням мультиметра виконується разом із АКБ.
Негативний кабель джерела струму замикається на відповідну пластину регуляторного пристрою.
Позитивний контакт від зарядного обладнання або акумулятора з'єднується з таким же виходом на реле.
Потім мультиметр виставляється у робочий діапазон від 0 до 20 вольт. Щупи пристрою з'єднуються зі щітками.

Виносного

Самостійне підключення реле-регулятора до бортової мережі генератора (покрокова інструкція)

При встановленні нового регуляторного пристрою слід врахувати такі моменти:

Перед виконанням завдання обов'язково проводиться діагностика цілісності та надійності контактів. Йдеться про кабель, що йде від кузова транспортного засобу до корпусу генераторної установки.
Потім виконується підключення клемного затискача Б регуляторного елемента до позитивного контакту генераторного агрегату.
При з'єднанні скручування проводів використовувати не рекомендується. Вони гріються та стають непридатними через рік експлуатації. Слід застосовувати пайку.
Штатний провідник рекомендується замінити дротом, перетин якого не менше 6 мм2. Особливо якщо замість заводського генератора встановлюється новий, який розрахований працювати в умовах струму вище 60 А.
Наявність амперметра в ланцюзі генератор-АКБ дозволяє визначити потужність джерел живлення у конкретний час.

Схема підключення регулятора виносного

Схема підключення виносного типу пристроїв

Цей пристрій встановлюється після того, як буде визначено провід, у розрив якого він підключиться:

У старих версіях Газелей та РАФ застосовуються механізми 13.3702. Вони виконані в металевому або полімерному корпусі та оснащуються двома контактними елементами та щітками. Їх рекомендується підключати до негативного розриву ланцюга, виходи зазвичай позначені. Позитивний контакт береться з котушки запалювання. А вихід Ш реле підключається до вільного контакту на щітках.
У автомобілях ВАЗ використовуються пристрої 121.3702 у чорному чи білому корпусі, є також подвійні модифікації. В останніх при поломці однієї з деталей другий регулятор залишиться робочим, але на нього треба перейти. Пристрій встановлюється в розрив позитивного ланцюга клемою 15 контакту котушки Б-ВК. Зі щітками з'єднується провідник під номером 67.

Докладніше про них:

Необхідність фіксації агрегату до корпусу транспортного засобу визначається автовласником самостійно.
Замість плюсового виходу тут використовується контакт або В +. Він має бути підключений до електромережі авто через амперметр.
Виносний тип пристроїв у таких авто зазвичай не застосовується, а вбудовані регулятори вже інтегровані в щітковий механізм. Від нього йде один кабель, що позначається як D або D+. Він повинен підключатися до вимикача запалювання.

У автомобілях з дизельними двигунами генераторний вузол може оснащуватися виходом W – він підключається до тахометра. Цей контакт можна ігнорувати, якщо агрегат ставиться на бензинову модифікацію автомобіля.

Перевірка підключення

Можливо, після монтажу та підключення нового генераторного пристрою автовласник зіткнеться з труднощами:

при активації силового агрегату генераторний вузол запускається, вимірювання величини напруги проводиться на будь-яких оборотах;
а після відключення запалення двигун транспортного засобу працює і не глушиться.

Вирішити проблему можна шляхом відключення кабелю збудження, тільки після цього двигун зупиниться.

Щоб не зіткнутися з такою проблемою надалі, у розрив збудливого кабелю можна додати джерело освітлення:

лампочка горітиме при відключеному генераторі;
коли відбувається запуск агрегату, індикатор гасне;
величина струму, яка проходить через джерело висвітлення, буде недостатньою для збудження обмотки.

Щоб уникнути швидкого виходу з ладу регуляторного пристрою, необхідно дотримуватися кількох правил:

Не можна допускати сильного забруднення генераторної установки. Іноді слід виконувати візуальну діагностику стану пристрою. При серйозних забрудненнях проводиться зняття агрегату та його очищення.
Періодично слід перевіряти натяг приводного ремінця. Якщо потрібно, робиться його натяжка.
Рекомендується слідкувати за станом обмоток генераторного агрегату. Не можна допускати їх потемніння.
Потрібно перевіряти якість контакту на керуючому кабелі регуляторного механізму. Не допускається наявність окиснення. За її появі проводиться очищення провідника.
Періодично слід діагностувати рівень напруги в електромережі авто із заведеним та заглушеним двигуном.

Скільки коштує реле-регулятор?

Вартість пристрою залежить від виробника та типу регулятора.

Чи можна зробити регулятор своїми руками?

Алгоритм дій:

Виконується аналіз генераторного агрегату, з мотора скутера знімається статорний елемент.
Зліва навколо обмоток розташовується маса, її треба випаяти.
Замість неї виробляється пайка окремого кабелю для обмотки. Потім цей контакт виводиться назовні. Цей провідник буде одним кінцем обмотки.
Виконується зворотне складання генераторного пристрою. Ці маніпуляції здійснюються для того, щоб з агрегату виходило два кабелі. Вони будуть використовуватись.
Потім до отриманих контактів виконується приєднання шунтуючого пристрою. На завершальному етапі до позитивної клеми акумулятора підключається жовтий кабель старого реле.

Відео «Наочний посібник зі складання саморобного регулятора»

razvodka.com

Характеристики, типи та принцип роботи автомобільних генераторів

Шукаємо двох авторів для нашого сайту, які ДУЖЕ добре розуміються на пристрої сучасних автомобілів.Звертатися на пошту

Оскільки для роботи двигуна необхідна електрика, а запасу акумулятора вистачає лише на його запуск, його постійним виробленням займається генератор автомобіля на холостому ходу та великих обертах. Крім подачі напруги всім споживачам бортової мережі, електроенергія витрачається на підзарядку АКБ та самозбудження якоря генератора.

Призначення автомобільного генератора

Крім живлення бортової мережі, генератор автомобіля забезпечує заповнення запасу електроенергії, яку витратив акумулятор при запуску ДВС. Початкове збудження обмотки так само проводиться за рахунок постійного струму акумулятора. Потім генератор починає виробляти електрику самостійно при передачі обертання ременем на шків з колінвалу двигуна.

Іншими словами - без генератора машина заведеться стартером від акумулятора, але проїде недалеко, і не заведеться наступного разу, оскільки АКБ не отримає підзарядки. На експлуатаційний ресурс генератора впливають фактори:

ємність та апмераж акумулятора;
стиль та режим водіння;
кількість споживачів бортової мережі;
сезонність експлуатації транспортного засобу;
якість виготовлення та складання вузлів генератора.

Проста конструкція дозволяє діагностувати та усунути самостійно більшість поломок.

Особливості конструкції

Заснований принцип роботи генератора автомобіля на ефекті електромагнітної індукції, що дозволяє отримувати електрострум при наведенні, а потім зміні магнітного поля навколо провідника. Для цього в генераторі є необхідні деталі:

ротор - котушка всередині двох пар різноспрямованих магнітів, що отримує обертання через шків, і постійний струм на обмотки збудження через щітки та колекторні кільця
статор - обмотки всередині магнітопроводу, в яких наводиться змінний електричний струм
діодний міст – випрямляє змінний струм у постійний
реле напруги – регулює цю характеристику в межах 13,8 – 14,8 В

При двигуні, що не працює, в момент його запуску струм збудження подається на якір з акумулятора. Потім генератор починає вироблення електрики самостійно, переходить на самозбудження, повністю відновлює заряд акумулятора під час руху машини.

На неодружених оборотах підзарядки не відбувається, але бортова мережа та всі її споживачі (фари, музика, кондиціонер) забезпечуються в повному обсязі.

Статор

У генераторі найскладнішим є пристрій статора:

із трансформаторного заліза 0,8 – 1 мм товщини вирубуються штампом пластини;
з них набирають пакети (зварювання або кріплення заклепками), 36 пазів по периметру ізолюються епоксидною смолою або полімерною плівкою;
потім у пакети укладаються 3 обмотки, що фіксуються в пазах спеціальними клинами.

Саме в статорі виробляється змінна напруга, яку пізніше автомобільний генератор випрямляє в постійний струм для бортової мережі та АКБ.

Ротор

При використанні підшипників кочення цапфа загартується, а сам вал створюється з легованої сталі. На вал намотана котушка, залита спеціальним діелектричним лаком. Зверху на неї одягнені та закріплені на валу магнітні полюсні половинки:

мають вигляд корони;
містять по 6 пелюсток;
виготовляються штампуванням або литтям.

Шків фіксується на валу шпонкою чи гайкою з головою під шестигранний ключ. Залежить потужність генератора від товщини дроту котушки збудження та якості ізоляції лаком обмоток.

При подачі напруги на обмотки збудження навколо них виникає магнітне поле, що взаємодіє з аналогічним полем постійних полюсних половинок магнітів. Саме обертання ротора забезпечує вироблення електроструму в обмотках статора.

Струмознімний вузол

У щітковому генераторі пристрій струмознімального вузла:

щітки ковзають колекторними кільцями;
по них передається постійний струм на обмотку збудження.

Електрографітні щітки зношуються менше міднографітних модифікацій, але на колекторних півкільцях спостерігається падіння напруги. Для зниження електрохімічного окиснення кілець їх можуть виготовляти з нержавіючої сталі та латуні.

Оскільки робота струмознімального вузла супроводжується інтенсивним тертям, щітки та кільця колекторні зношуються частіше за інші деталі, вважаються розхідниками. Тому до них забезпечується швидкий доступ для періодичної заміни.

Випрямляч

Оскільки в статорі електроприладу виробляється змінна напруга, а для бортової мережі потрібен постійний струм, конструкцію доданий випрямляч, до якого і підключаються обмотки статора. Залежно від характеристики генератора випрямляючий вузол має різну конструкцію:

діодний місток розпаяний або впресований у підковоподібні пластини-тепловідведення;
випрямляч зібраний на платі, тепловідведення з потужним ребра припаюються до діодів.

Основний випрямляч може дублюватися додатковим діодним місточком:

герметичний компактний блок;
діди-горошини або циліндричної форми;
включення до загальної схеми невеликими шинами.

Випрямляч є «слабкою ланкою» генератора, тому що будь-яке стороннє тіло, що проводить струм, що потрапило випадково між тепловідведення діодів, автоматично призводить до короткого замикання.

Регулятор напруги

Після того, як змінна амплітуда перетворена випрямлячем на постійний струм, електроенергія генератора подається на реле регулятора напруги з наступних причин:

колінвал ДВС обертається з різною швидкістю залежно від типу водіння, дальністю поїздки та циклом руху авто;
тому автомобільний генератор за умовчанням не здатний виробляти однакову напругу у різні проміжки часу фізично;
пристрій реле регулятора та відповідає за термокомпенсацію – відстежує значення температури повітря, при його зниженні підвищує напругу підзарядки та навпаки.

Стандартною величиною термокомпенсації прийнято значення 0,01 В/1 градус. У деяких генераторах є перемикачі ручні літо/зима, що виносяться в салон або простір під капотом авто.

Існують реле регуляторів напруги, в яких бортова мережа підключається до обмотки збудження генератора - проводом або + кабелем. Ці конструкції не взаємозамінні, плутати їх не можна, найчастіше в легкових машинах встановлені «мінусові» регулятори напруги.

Підшипники

Переднім вважається підшипник з боку шківа, його корпус впресовується в кришку, а на валу використовується посадка, що ковзає. Задній підшипник розташований біля колекторних кілець, його, навпаки, садять на вал із натягом, у корпусі використана ковзна посадка.

В останньому випадку можуть застосовуватися роликові підшипники, передній підшипник завжди радіальний кульковий з одноразовим мастилом, що закладається на заводі, якої вистачає на весь експлуатаційний ресурс.

Чим вище потужність генератора, тим більші навантаження зазнає обойма підшипника, частіше потрібна заміна обох витратних деталей.

Крильчатка

Деталі тертя всередині генератора охолоджуються примусовим повітряним способом. Для цього на вал надягається одна або дві крильчатки, що засмоктують повітря через спеціальні щілини/отвори в корпусі виробу.

Існує три типи повітряного охолодження автомобільних генераторів:

при наявності вузла щітки/колекторні кільця і винесення випрямляча, регулятора напруги з корпусу назовні ці вузли захищаються кожухом, тому отвори повітрязабірні створюються в ньому (позиція а) нижньої схеми;
якщо компонування механізмів під капотом щільне, а навколишнє повітря занадто нагріте, щоб нормально охолодити внутрішній простір генератора, використовується захисний кожух спеціальної конструкції (позиція б) нижнього малюнка;
в генераторах малогабаритних щілин для забору повітря створюються в обох кришках корпусу (позиція в) на нижньому малюнку).

Перегрів обмоток і підшипників різко знижує характеристики генератора, і може призвести до заклинювання, короткого замикання і навіть пожежі.

Корпус

Традиційно більшість електроприладів корпус генератора має захисну функцію всім розташованих усередині нього вузлів. На відміну від стартера машини, генератор не має натяжного пристрою, провисання ременя передачі регулюється за рахунок усунення корпусу самого генератора. Для цього крім монтажних лапок на корпусі є регулювальний вушок.

Корпус виготовляється з алюмінієвого сплаву, складається з двох кришок:

всередині передньої кришки захований статор та якір;
всередині задньої кришки розміщений випрямляч та реле регулятора напруги.

Від цієї деталі залежить коректна робота генератора, тому що всередину однієї кришки впресовано підшипник ротора, а ремінь натягується в вухо корпусу.

Режими роботи

При експлуатації генератора машини існує 2 режими:

запуск ДВЗ - в цей момент стартер авто і котушка ротора генератора є єдиними споживачами, витрачається енергія акумулятора, пускові струми значно вищі за робочі, тому від якості підзарядки акумулятора залежить, заведеться машина, чи ні;
робочий режим - стартер в цей момент вимкнений, обмотка ротора генератора переходить в режим самозбудження, зате з'являються інші споживачі (кондиціонер, обігрівачі скла, дзеркал, фари, автозвук), необхідно відновити зарядку АКБ.

Увага: При різкому підвищенні сумарного навантаження (аудіосистема з підсилювачем, сабвуфер) струм генератора стає недостатнім для потреб бортової системи, починається витрачатися заряд АКБ.

Тому для зниження просадок напруги власники автозвуку часто ставлять другий акумулятор, збільшують потужність генератора або дублюють його ще одним пристроєм.

Привід генератора

Оберти для вироблення електрики генератор змінного струму отримує клинопасової передачею від колінчастого валу двигуна. Тому натяг ременя має контролюватись регулярно, бажано перед кожною поїздкою. Основними нюансами приводу генератора є:

перевірка натягу проводиться зусиллям 3 – 4 кг, прогин у разі може перевищувати 12 мм;
діагностика здійснюється лінійкою, зусилля одного краю якої забезпечується побутовим безміном;
ковзати ремінь може при попаданні на нього масла через негерметичність прокладок і сальників у сусідніх вузлах під капотом;
занадто жорсткий ремінь викликає підвищений знос підшипників;
відсутність співвісності шківів коленвала і генератора призводить до виникнення свисту і нерівномірного вироблення ременя в поперечному розрізі.

Середній ресурс шківів 150 – 200 тисяч кілометрів пробігу авто. У ременя ця характеристика дуже відрізняється у різних виробників, моделі авто та стилю водіння власника.

Електрична схема

Виробники враховують конкретну кількість споживачів моделі авто, тому в кожному випадку застосовується індивідуальна електрична схема генератора. Найбільш популярні 8 схем «мобільних електроустановок» під капотом машини з однаковим позначенням елементів:

генераторний блок;
обмотка ротора;
магнітопровід статора;
міст діодний;
перемикач;
реле лампи;
реле регулятора;
лампа;
конденсатор;
блок трансформатора та випрямляча;
стабілітрон;
опір.

У схемах 1 і 2 збуджуюча обмотка отримує напругу через замок запалювання, щоб АКБ не розряджається на стоянці. Недоліком є комутація струму 5 А, що знижує експлуатаційний термін.

Тому на схемі 3 контакти розвантажені проміжним реле, а споживання струму знижено до десятих часток ампера. Мінусом у цьому варіанті є складний монтаж генератора, зниження надійності конструкції, зростає частота перемикання транзистора. Фари можуть моргати, а стрілки приладів тремтять.

У схемі 5 із трьох діодів виготовлений додатковий випрямляч на шляху до обмотки збудження. Однак при тривалому паркуванні рекомендується знімати «+» з клеми акумулятора, оскільки можливий розряд батареї. Зате при первинному збудженні обмотки в момент запуску ДВЗ витрата струму АКБ мінімальна. Небезпечне електроніки машини підвищення напруги гаси стабилитрон.

Для дизельних моторів застосовуються генератори, що використовують схему 6. Вони розраховані на напругу 28 В, обмотка, що збуджує, отримує вдвічі менший заряд за рахунок підключення в «нульову» точку статора.

На схемі 7 ліквідовано розряд АКБ при тривалому паркуванні за рахунок зниження різниці потенціалів на «Д» та «+» клемах. Зі стабілітронів створено додаткове крило діодного містка випрямляча для ліквідації сплесків напруги.

Схема 8 зазвичай застосовується у генераторах виробника Бош. Тут ускладнений регулятор напруги, проте спрощена схема самого генератора.

Маркування клем на корпусі

При самостійній діагностиці мультиметром для власника є актуальною інформація, як маркуються клеми, виведені на корпус генератора. Єдиного позначення немає, але загальні принципи дотримуються усіма виробниками:

з випрямляча виходить "плюс", що маркується "+", 30, В, В+ і ВАТ, "мінус", позначений "-", 31, D-, B-, E, M або GRD;
від збудливої обмотки відходить клема 67, Ш, F, DF, E, EXC, FLD;
"плюсовий" провід від додаткового випрямляча на контрольну лампу позначений D+, D, WL, L, 61, IND;
фазу можна дізнатися за хвилястою лінією, буквами R, W або STA;
нульова точка обмотки статора позначена «0» або МР;
клема реле регулятора для підключення до «плюсу» бортової мережі (зазвичай АКБ) позначена 15 Б або S;
кабель від замку запалювання повинен підключатися до клеми регулятора напруги, маркованої IG;
бортовий комп'ютер під'єднується до виведення реле регулятора із позначенням F або FR.

Інших позначень немає, а вищевказані присутні на корпусі генератора над повному обсязі, оскільки зустрічаються всіх існуючих модифікаціях електроприладів.

Основні несправності

Поломки «бортової електростанції» викликані неправильною експлуатацією транспортного засобу, виробленням ресурсу деталей тертя чи виходом з експлуатації електрики. Спочатку проводиться візуальна діагностика та виявлення сторонніх звуків, потім перевіряється електрична частина мультиметром (тестером). Основні несправності зведені до таблиці:

Несправність	Причина	Ремонт
свист, втрата потужності на високих оборотах	недостатня натяжка ременя, поломка підшипника/втулки	регулювання натягу, заміна втулки/підшипника
недозаряд	несправне реле регулятора	заміна реле
перезарядження	несправне реле регулятора	заміна реле
люфт валу	відмова підшипника або вироблення втулки	заміна розхідника
витік струму, зниження напруги	пробою діода	заміна діодів випрямляча
відмова генератора	підгоряння або зношування колектора, обрив обмотки збудження, зависання щіток, заклинювання ротора в статорі, обрив проводу, що веде від АКБ.	усунути зазначені поломки

При діагностиці тестером вимірюється напруга генератора різних оборотах двигуна – як холостого ходу, під навантаженням. Перевіряється цілісність обмоток та сполучних проводів, діодного містка та регулятора напруги.

Вибір генератора для легкового авто

За рахунок різного діаметра шківів клинопасової передачі генератору надається велика кутова швидкість у порівнянні з оборотами коленвала. Частота обертання ротора досягає 12 - 14 тисяч обертів щохвилини. Тому ресурс генератора мінімум удвічі менший, ніж у ДВС авто.

Генератором машина комплектується на заводі, тому при заміні підбирається модифікація з аналогічними характеристиками та отворами кріплення. Однак при тюнінгу авто потужність генератора може не влаштувати власника. Наприклад, після збільшення кількості споживачів (підігрів сидінь, дзеркал, стекол), установки сабвуфера, аудіосистеми з підсилювачем потрібен саме вибір нового потужнішого генератора або монтаж другого електроприладу в комплекті з додатковим акумулятором.

У першому випадку слід вибрати потужність, достатню для заряджання акумулятора з 15% запасом. При встановленні другого генератора початковий та експлуатаційний бюджет різко збільшуються:

для додаткового генератора доведеться встановити додатковий шків на колінвал;
знайти місце для кріплення корпусу електроприладу таким чином, щоб його шків розміщувався в одній площині зі шківом коленвала;
обслуговувати та міняти розхідники одразу двох «мобільних електростанцій».

З появою безщіткових моделей генератора деякі власники роблять заміну штатного приладу цим девайсом.

Безщіткові модифікації

Основною перевагою безщіткового генератора є наддовгий експлуатаційний ресурс. Незважаючи на складну конструкцію та ціну, ламатися тут у принципі нічому, а окупність, все одно, вища за рахунок відсутності розхідників щітки/колекторні кільця.

Компактні розміри та відсутність коротких замикань при попаданні води на залиті лаком або композитним складом обмотки дозволяє монтувати його практично на будь-які транспортні засоби.

На малих оборотах робота генератора забезпечує електрикою лише бортову мережу, зарядка АКБ починається зі збільшенням оборотів від 3000 щохвилини.

Генератори постійного струму зникли з легкового транспорту в 70-ті роки минулого століття, оскільки мали складну схему та більші розміри.

Таким чином, робота автомобільного генератора забезпечує електроенергією всіх споживачів, заряджає АКБ і створює іскру в камерах згоряння. Своєчасне обслуговування та діагностика дозволяє скоротити експлуатаційні витрати та підвищити ресурс електричного пристрою.

Якщо у вас виникли питання – залишайте їх у коментарях під статтею. Ми чи наші відвідувачі з радістю відповімо на них

swapmotor.ru

Регулятори напруги "По життю з паяльником..." Все для радіоаматора

Від роботи регулятора напруги (реле-регулятора) залежить стан акумуляторної батареї, правильна робота генератора та системи запалення, стан та нормальна робота приладів та пристроїв автомобіля. Нижче розглядаються принципи роботи різних схем автомобільних регуляторів напруги та генераторних установок.

Принцип роботи

Електричні схеми

Принцип роботи регуляторів напруги

Регулятор напруги підтримує напругу бортової мережі у заданих межах у всіх режимах роботи при зміні частоти обертання ротора генератора, електричного навантаження, температури навколишнього середовища. Крім того, він може виконувати додаткові функції – захищати елементи генераторної установки від аварійних режимів та перевантажень, автоматично включати в бортову мережу силовий ланцюг генераторної установки або обмотку збудження.

За своєю конструкцією регулятори діляться на безконтактні транзисторні, контактно-транзисторні та вібраційні (реле-регулятори). Різновидом безконтактних транзисторних регуляторів є інтегральні регулятори, що виконуються за спеціальною гібридною технологією, або монолітні на монокристалі кремнію. Незважаючи на таке різноманітне конструктивне виконання, всі регулятори працюють за єдиним принципом.

Напруга генератора залежить від трьох факторів - частоти обертання його ротора, сили струму навантаження та величини магнітного потоку, створюваного обмоткою збудження, який залежить від сили струму в цій обмотці. Будь-який регулятор напруги містить чутливий елемент, що сприймає напругу генератора (зазвичай це дільник напруги на вході регулятора), елемент порівняння, в якому напруга генератора порівнюється з еталонною величиною, і регулюючий орган, що змінює силу струму в обмотці збудження, якщо напруга генератора відрізняється від еталонної величини .

У реальних регуляторах еталонною величиною може бути не обов'язково електрична напруга, але і будь-яка фізична величина, що досить стабільно зберігає своє значення, наприклад, сила натягу пружини у вібраційних та контактно-транзисторних регуляторах.

У транзисторних регуляторах еталонною величиною є напруга стабілізації стабілітрона, якого напруга генератора підводиться через дільник напруги. Управління струмом в обмотці збудження здійснюється електронним або електромагнітним реле. Частота обертання ротора і навантаження генератора змінюються відповідно до режиму роботи автомобіля, а регулятор напруги будь-якого типу компенсує вплив цієї зміни на напругу генератора впливом на струм в обмотці збудження. При цьому вібраційний або контактно-транзисторний регулятор включає ланцюг і вимикає з ланцюга обмотки збудження послідовно резистор (у двоступінчастих вібраційних регуляторах при роботі на другому ступені закорочує цю обмотку на масу), а транзисторний безконтактний регулятор напруги періодично підключає і відключає обмотку збудження . В обох варіантах зміна струму збудження досягається за рахунок перерозподілу часу знаходження перемикаючого елемента регулятора у включеному та вимкненому станах.

Якщо сила струму збудження повинна бути, наприклад, для стабілізації напруги, збільшена, то у вібраційному та контактно-транзисторному регуляторах час включення резистора зменшується порівняно з часом його відключення, а в транзисторному регуляторі час включення обмотки збудження в ланцюг живлення збільшується по відношенню до часу її відключення.

На рис. 1 показано вплив роботи регулятора силу струму в обмотці збудження для двох частот обертання ротора генератора n1 і п2, причому частота обертання п2 більше, ніж п1. При більшій частоті обертання відносний час включення обмотки збудження ланцюг живлення транзисторним регулятором напруги зменшується, середнє значення сили струму збудження зменшується, чим і досягається стабілізація напруги.

Зі зростанням навантаження напруга зменшується, відносний час включення обмотки збільшується, середнє значення сили струму зростає таким чином, що напруга генераторної установки залишається практично незмінною.

На рис. 2 представлені типові регулювальні характеристики генераторної установки, що показують, як змінюється сила струму в обмотці збудження при незмінному напрузі та зміні частоти обертання або сили струму навантаження. Нижня межа частоти перемикання регулятора становить 25-30 Гц.

Електричні схеми

Генераторні установки з вентильними генераторами не використовують будь-яких пристроїв, що включають в силовий ланцюга. Для нормального функціонування їхнього регулятора напруги до нього повинні бути підведені напруга бортової мережі (напруга генератора) та висновки ланцюга обмотки збудження генератора. Напруга генератора діє між висновками "+" і "М" ("маса") генератора (у генераторів автомобілів ВАЗ відповідно "30" та "31"). Висновки обмотки збудження позначені індексом "Ш" ("б7" у генераторів ВАЗ).

На рис. 3 зображені важливі схеми генераторних установок. У дужках дано позначення висновків генераторних установок автомобілів ВАЗ. На малюнках цифрами позначені: 1 – генератор; 2 – обмотка збудження; 3 – обмотка статора; 4 – випрямляч з вентильним генератором; 5 – вимикач; 6 – реле контрольної лампи; 7 – регулятор напруги; 8 – контрольна лампа; 9 - завадодавний конденсатор; 10 - трансформаторно-випрямний блок; 11 – акумуляторна батарея; 12 - обмотка, що розмагнічує, у генераторів змішаного магнітно-електромагнітного збудження; 13 - резистор підживлення обмотки збудження акумулятора.

Розрізняють два типи не взаємозамінних регуляторів напруги. В одному типі (рис. 3, а, з) вихідний комутуючий елемент регулятора напруги з'єднує висновок обмотки збудження генератора з "+" бортової мережі, в іншому типі (рис. 3, б, в) - з "-" бортової мережі. Транзисторні регулятори напруги другого типу є найпоширенішими.

Щоб на стоянці акумулятор не розряджався, ланцюг обмотки збудження генератора (див. рис. 3, а, б) замикається через вимикач запалювання. Однак, при цьому контакти вимикача комутують силу струму до 5 А, що несприятливо позначається на їхньому терміні служби. Тому через вимикач запалювання замикається лише ланцюг управління регулятора напруги (див. рис. 3, в), що споживає струм у частки ампера. Переривання струму в ланцюзі керування переводить електронне реле регулятора у вимкнений стан, що не дозволяє струму протікати в обмотку збудження. Однак застосування вимикача запалювання в ланцюгу генераторної установки знижує її надійність і ускладнює монтаж на автомобілі.

Крім того, падіння напруги у вимикачі запалювання та інших комутуючих або захисних елементах, включених у ланцюг регулятора (штекерні з'єднання, запобіжники), впливає на рівень напруги, що підтримується регулятором, і частоту перемикання його вихідного транзистора (див. рис. 3, а-в), що може супроводжуватися миготінням ламп освітлювальної та світлосигнальної апаратури, коливанням стрілок вольтметра та амперметра.

Тому перспективнішою є схема рис. 3, д. У цій схемі обмотка збудження має свій додатковий випрямляч, що складається з трьох діодів (п'ятифазної системи генератора - з п'яти діодів). До висновку "+" цього випрямляча, що позначений індексом "Д", і приєднується обмотка збудження генератора. Схема допускає розряд акумуляторної батареї малими струмами ланцюга регулятора напруги. При тривалій стоянці рекомендується знімати наконечник дроту із клеми "+" батареї.

Підзбудження генератора від акумуляторної батареї вводиться через контрольну лампу 8. Невелика сила струму, що надходить обмотку збудження через цю лампу від акумуляторної батареї, достатня для збудження генератора і в той же час не може істотно впливати на розряд акумуляторної батареї. Зазвичай паралельно контрольній лампі включають резистор 13, щоб у разі перегорання контрольної лампи генератор міг збудитися. Контрольна лампа (див. рис. 3, д) є одночасно елементом контролю працездатності генераторної установки. На стоянці при включенні замку запалення контрольна лампа загоряється, так як в неї надходить струм акумуляторної батареї через обмотку збудження генератора і регулятор напруги. Якщо цього при працюючому двигуні немає, значить генераторна установка напруги не розвиває, т. е. несправна.

З метою контролю працездатності (див. рис. 3 а) введені реле з нормально замкнутими контактами, через які отримує живлення контрольна лампа 8. Ця лампа загоряється після включення замку запалювання і згасає після пуску двигуна, так як під дією напруги генератора, до середньої точці статора обмотки якого підключено реле, воно розриває свої нормально замкнуті контакти і відключає контрольну лампу 8 від ланцюга живлення. Якщо лампа при працюючому двигуні горить, то генераторна установка несправна. У деяких випадках реле обмотка контрольної лампи підключається до виведення фази генератора. Обмотказбудження (рис. 3, е) включена на середню точку обмотки статора генератора, тобто живиться напругою, удвічі меншою, ніж напруга генератора.

При цьому приблизно вдвічі знижуються і величини імпульсів напруги, що виникають при роботі генераторної установки, що сприятливо позначається на надійності напівпровідникових елементів елементів регулятора напруги. Резистор 13 (див. рис. 3, е) служить тим самим цілям, як і контрольна лампа, тобто. забезпечує впевнене збудження генератора.

На автомобілях з дизельними двигунами може застосовуватися генераторна установка на два рівні напруги 14/28 В. Другий рівень 28 використовується для зарядки акумуляторної батареї, що працює при пуску ДВС. Для отримання другого рівня використовується електронний подвоювач напруги або трасформаторно-випрямний блок (ТВБ) (рис. 3, г). У системі на два рівні напруги регулятор стабілізує лише перший рівень напруги - 14 В. Другий рівень виникає за допомогою трансформації та подальшого випрямлення ТВБ змінної напруги генератора. Коефіцієнт. трансформації трансформатора ТВБ близький до 1.

У деяких генераторних установках зарубіжного та вітчизняного виробництва регулятор напруги підтримує напругу не на силовому виведенні генератора "+", а на виведенні додаткового випрямляча (рис. 3, ж). Схема є модифікацією схеми рис. 3, д з усуненням її недоліку – розряду акумуляторної батареї через схему регулятора при тривалій стоянці. Таке виконання схеми можливе, тому що різниця напруги на виведенні "+" та "Д" невелика. На рис. 3, ж показана схема п'ятифазного генератора з обмоткою, що розмагнічує, в системі збудження. Ця обмотка діє зустрічно з обмоткою збудження та розширює робочий діапазон генераторних установок зі змішаним магніто-електромагнітним збудженням частотою обертання. За цією схемою виконуються і вентильні генератори з електромагнітним збудженням трифазному виконанні. У цьому випадку схема містить 9 діодів (6 силових і 3 додаткових) і не містить обмотки, що розмагнічує.

У схемі рис. 3, лампа контролю працездатності генераторної установки включена на реле, що живиться від генератора з боку змінного струму. Реле є одночасно реле блокування стартера, містить вбудований всередину випрямляч і спрацьовує, якщо генератор розвиває змінну напругу. Висновки змінного струму генератора підключаються і висновки тахометра. Реле-регулятори, що працюють в комплекті з генераторами постійного струму, крім стабілізації напруги, здійснюють автоматичне включення генератора, коли напруга генератора більша за напругу батареї, і відключення його, коли напруга генератора менше напруги батареї, а також захист генератора від перевантаження. Отже, струм генератора повинен надходити споживачам через схему реле-регулятора - обмотку обмежувача струму та реле зворотного струму (рис. 4).

В даний час на комплектацію автомобілів надходять переважно генераторні установки з безконтактними транзисторними регуляторами, кількість вібраційних і контактно-транзисторних регуляторів, що знаходяться в експлуатації, скорочується.

www.sampayalnik.ru

Реле-регулятор генератора

Автомобільний генератор є електричною машиною, яка перетворює отримувану механічну енергію в електричний струм. У системі авто він використовується для заряджання акумулятора та живлення всього електрообладнання, коли працює двигун внутрішнього згоряння. У сучасних автомобілях встановлюються генератори змінного струму.

Коли змінюється навантаження та частота обертання колінвала двигуна, в роботу включається реле-регулятор генератора, щоб відрегулювати час включення обмотки збудження. Суть його роботи полягає в тому, щоб при зростанні частоти обертання генератора та одночасному зменшенні зовнішніх навантажень, зменшувати час включення обмотки збудження та, навпаки, при зменшенні частоти обертання та збільшенні навантаження - збільшувати.

Пристрої та схеми регуляторів напруги для автомобілів мають однотипні конструкції, незалежно від виробника та якості. Однак, для автомобілів Рено, ВАЗ, Тойота, Деу, Урал, Форд, УАЗ, а також скутера, трактора та будь-якої іншої техніки з генератором, необхідний певний регулятор, який підходитиме за габаритами та розташуванням усіх під'єднувальних вузлів. Тому, щоб купити потрібний пристрій, буде найпростіше зайти на сайт торгового каталогу satom.ru, де серед сотень пропозицій від продавців та постачальників з усієї Росії, ви знайдете потрібну деталь, ціна та якість якої вас влаштують.

Пристрій та принцип дії реле-регуляторів

Першорядним завданням регулятора є підтримання напруги генератора у заданих межах. Як правило, більшість сучасних генераторів ще на конвеєрі оснащується напівпровідниковими інтегральними регуляторами напруги, тобто електронними. Конструкції електронних регуляторів існують у двох виконаннях: інтегральному та гібридному.

Перший вид характеризується тим, що всі компоненти регулятора, крім вихідного каскаду, виконуються за допомогою тонкоплівкової мікроелектронної технології. У другому вигляді всі електроприлади та різні радіоелементи використовуються в одній електронній схемі разом з товстоплівковими мікроелектронними елементами.

Процес стабілізації напруги, необхідної при зміні частоти обороту коленвала ДВЗ та навантаження, відбувається повністю автоматично за рахунок певного впливу на струм в обмотці збудження. Сам регулятор здатний керувати частотою імпульсів струму, і навіть їх тривалістю.

Зміна напруги, що підводиться під зарядку акумуляторної батареї, відбувається залежно від термокомпенсації напруги, тобто температури повітря. Чим вона нижча, тим більша напруга підводиться безпосередньо до акумулятора. Щоб на стоянці не розряджався, ланцюг обмотки збудження генератора замикається через вимикач запалювання. При цьому контакти вимикача комутуватимуть силу струму до 5А, що не дуже позитивно позначиться на тривалості їхньої служби. Тому через цей вимикач замикається лише ланцюг управління реле-регулятора, яка споживає струм у частки ампера. Коли струм у ланцюгу переривається, електронне реле регулятора перетворюється на вимкнений стан, що блокує перебіг струму в обмотку збудження. Варто відзначити, що застосування вимикача запалювання в роботі ланцюга генераторної установки здатне знизити її надійність та ускладнити монтаж на машині.

Крім цього, зниження напруги у вимикачі запалювання, а також інших комутувальних та захисних елементів, які також включені в ланцюг регулятора, впливає на рівень підтримуваної напруги та частоти перемикання вихідного транзистора регулятора. У деяких випадках ці процеси супроводжуються миготінням ламп світлосигнальної та освітлювальної апаратури, а також коливаннями стрілок вольтметра та амперметра.

Деякі установки реле-регулятора можуть підтримувати напругу не так на силовому виведення генератора, але в виведення його додаткового випрямляча. Як правило, це можливо у вентильних генераторах з електромагнітним збудженням у трифазному виконанні.

sputnikbig.ru

Регулятор напруги. А який ласкаво?

Регулятор напруги. А який ласкаво? Напевно, однією з перших проблем, з якою стикається будь-який радіоаматор або інженер-схемотехнік, є проблема забезпечення електронного пристрою необхідною напругою. Для отримання потрібної напруги використовують блок живлення чи регулятор напруги.

У загальних словах можна сказати, що пристрій, що змінює величину електричної напруги при надходженні регулюючого сигналу або вплив на органи управління, називається регулятор напруги.

Треба відзначити, що регулювання напруги є такою всеосяжною операцією, що виконується на різних етапах при роботі електронних пристроїв. Можна змінювати первинну напругу мережі, можна змінювати вторинну напругу мережі, що регулює напругу, у всіх випадках мета всіх цих операцій буде одна - змінюючи одну величину, отримати іншу, що забезпечує правильну роботу пристрою.

Принципи, які використовує у своїй роботі регулятор напруги, теж можуть бути різні, як і призначення таких пристроїв. Вони можуть виступати в ролі:

Стабілізаторів напруги, забезпечуючи необхідною напругою живлення або робочою напругою всі вузли схеми;

Можуть бути перетворювачами напруги, скажімо так, отримуючи з одного напруження інше;

Можуть виступати у ролі джерел опорної чи регулюючої напруги, забезпечуючи правильну роботу всієї схеми.

Це далеко не повний перелік можливостей та застосувань подібних пристроїв. Так, як приклад, простий регулятор напруги – це автотрансформатор, або ЛАТР, що дозволяє змінювати вихідну напругу простим поворотом ручки керування.

Таким чином, ми отримали мережевий регулятор, регулятор напруги первинної мережі або регулятор змінної напруги. Все це буде одне й те саме.

Інший приклад застосування регуляторів – заряджання мобільного телефону. Щоправда, тут вже використовується, скажімо так, подвійне перетворення напруги. Спочатку мережна змінна напруга знижується до потрібної величини, а потім змінної напруги виходить постійне. Стільниковий телефон працює від акумуляторної батареї, а там постійна напруга. Ось ми і отримуємо з напруги мережі 220В постійну напругу 9В (або будь-яке інше, необхідне для роботи пристрою). Таким чином, ми завдяки зарядному пристрої здійснили регулювання напруги, користуючись нашим початковим визначенням.

Не менш важливим застосуванням регуляторів напруги буде їх використання у системах регулювання та підтримка режимів роботи пристрою у необхідних межах. І тут як приклад можна розглянути регулятор напруги в автомобілі. Необхідною електроенергією всі пристрої автомобіля під час руху забезпечує генератор, режим роботи якого залежить від роботи двигуна та кількості обертів останнього. Як зрозуміло з описаного, режим роботи генератора змінюється, і значить, буде змінюватися напруга, що ним генерується. А для роботи електроніки потрібна більш-менш постійна напруга. Ось це завдання і вирішує спеціальний регулятор напруги, що стоїть на автомобілі. Принципи регулювання і коригування напруги такого регулятора можуть бути різні, і для нас зараз не цікаві.

Може знадобитися регулювати напругу в потужних джерелах або пристроях з великою споживаною потужністю. У цих випадках використовують силові регулюючі елементи, такі як тиристор та симистор. Ось такий, симісторний регулятор напруги здатний змінювати досить великі значення напруги та струму.

Розглянуті регулятори напруги не охоплюють всіх можливостей цих пристроїв, але в порядку ознайомлення дають уявлення про те, що це пристрій, і для чого воно використовується.

fb.ru

Схема реле регулятора напруги

Реле-регулятори напруги широко використовуються у системі електроустаткування автомобілів. Його основною функцією є підтримання нормального значення напруги при змінних режимах роботи генератора, електричних навантаженнях та температурі. Додатково схема реле регулятора напруги забезпечує захист елементів генератора при аварійних режимах та навантаженнях. З її допомогою відбувається автоматичне включення силового ланцюга генератора до бортової мережі.

Принцип роботи реле-регулятора

Конструкції регуляторів можуть бути безконтактними транзисторними, контактно-транзисторними та вібраційними. Останні таки є реле-регуляторами. Незважаючи на різноманітність моделей та конструкцій, ці прилади мають єдиний принцип роботи.

Значення напруги генератора може змінюватися в залежності від того, з якою частотою обертається його ротор, яка сила струму навантаження і магнітного потоку, який створює обмотка збудження. Тому реле містяться чутливі елементи різного призначення. Вони призначені для сприйняття та порівняння напруги з еталоном. Крім того, виконується регулююча функція зміни сили струму в обмотці збудження, якщо напруга не збігається з еталонною величиною.

У транзисторних конструкціях стабілізація напруги виконується за допомогою дільника, підключеного до генератора через спеціальний стабілітрон. Для керування струмом використовуються електронні або електромагнітні реле. Автомобіль постійно змінює режим роботи, відповідно це впливає на частоту обертання ротора. Завданням регулятора є компенсація цього впливу шляхом на струм обмотки.

Така дія може здійснюватися по-різному:

У регуляторі вібраційного типу відбувається включення в ланцюг обмотки та вимкнення резистора.
У двоступінчастій конструкції обмотка замикається на масу.
У безконтактному транзисторному регуляторі виконується періодичне включення і відключення обмотки в ланцюг живлення.

У будь-якому випадку, на струм впливає включений і вимкнений стан елемента перемикання, а також час перебування в такому стані.

Схема роботи реле регулятора

Реле регулятор служить не тільки для стабілізації напруги. Цей пристрій потрібний для зменшення струму, що впливає на акумулятор, коли автомобіль знаходиться на стоянці. Струм у керуючій ланцюгу переривається, і електронне реле виявляється вимкненим. В результаті струм перестає надходити в обмотку.

У деяких випадках у вимикачі запалення падає напруга, впливаючи і на регулятор. Через це можливі коливання стрілок приладів, миготіння освітлювальних та сигнальних ламп. Щоб уникнути подібних ситуацій, застосовується більш перспективна схема реле-регулятора напруги. До обмотки збудження додатково підключено випрямляч, до складу якого входить три діоди. Плюсовий висновок випрямляча з'єднується з обмоткою збудження. Акумуляторна батарея на стоянці розряджається під дією малих струмів через ланцюг регулятора.

Працездатність генератора контролюється реле, у якого контакти перебувають у нормальному замкнутому стані. Через них надходить харчування для контрольної лампи. Вона спалахує при включеному замку запалювання, а після запуску двигуна гасне. Це відбувається під дією генераторної напруги, що розриває замкнуті контакти реле і відключає лампи від ланцюга. Горіння лампи під час роботи двигуна означає несправність установки генератора. Існують різні схеми підключення, і кожна їх застосовується індивідуально, у тих чи інших типах автомобілів.

Як перевірити реле регулятор

electric-220.ru

Пристрій генератора автомобіля

Найбільш важливою ланкою в електричній системі будь-якого автомобіля є генератор.

Даний агрегат призначений для вироблення електрики, без якої неможлива робота двигуна та всього обладнання.

До речі, без генератора двигун працювати зможе, але не довго - до розрядки акумуляторної батареї. Незалежно від марки та моделі автомобіля, будь то ВАЗ-2110, ВАЗ-2107 або Шевроле Камаро, пристрій генератора практично один і той же.
На сучасні автомобілі виробники встановлюють трифазні генератори змінного струму. Основними частинами даного агрегату є:

корпус, виготовлений із легкосплавного матеріалу;
статор - нерухома зовнішня обмотка, закріплена всередині корпусу;
ротор - рухлива обмотка, що обертається всередині статора;
реле-регулятор напруги;
випрямляч напруги.

"Анатомія" генератора

Корпус

Корпус автомобільного генератора виготовляється із сплавів легких металів (зазвичай, застосовується дюралюміній) зменшення ваги пристрою. Для забезпечення ефективного тепловідведення у корпусі є велика кількість вентиляційних отворів. Пристрій системи охолодження у різних моделей генераторів по-різному і залежить від величини робочих оборотів генератора і від того, наскільки важкі температурні умови в підкапотному просторі автомобіля.

Наприклад, у ВАЗ-2106 є одна крильчатка, що виганяє гаряче повітря з корпусу, тоді як у ВАЗ-2109, а також у моделей 2110 і 2112 два вентилятори женуть повітряні потоки назустріч один одному. У передній та задній стінках розміщені підшипники, на яких обертається ротор.

Обмотка

Обмотка статора виконується з мідного дроту, покладеного в пази сердечника. Сам сердечник виготовляється з трансформаторного заліза, що має покращені магнітні властивості. Оскільки трифазний генератор, у статора є три обмотки, з'єднані один з одним трикутником.

Через те, що пристрій під час роботи схильний до сильного нагрівання, провід обмоток покритий двома шарами теплоізоляційного матеріалу. Зазвичай при цьому використовується спеціальний лак.

Ротор

Ротор – це електромагніт із однією обмоткою, розташованою на валу. Поверх обмотки закріплений феро-магнітний сердечник діаметром трохи менше від внутрішнього діаметра статора (на 1,5 – 2 мм). На валу ротора також розміщуються мідні кільця, що з'єднуються з обмоткою за допомогою графітових щіток. Кільця призначені для подачі напруги, що управляє, з реле-регулятора на обмотку ротора.

Реле регулятор

Реле-регулятор – це електронна схема, яка контролює та регулює напругу на виході генератора. Дане реле служить для захисту агрегату від перевантажень та підтримує напругу в бортовій мережі автомобіля близько 13,5 Ст.

Більш досконалі реле-регулятори мають датчик температури для того, щоб у зимовий час пристрій видавав вищу напругу (до 14,7). Встановлюється або всередині генератора в одному корпусі з щітками графітовими, або (найчастіше) поза корпусом, в цьому випадку щітки кріпляться на спеціальному щіткотримачі.

Випрямляч

Випрямляч, або діодний міст, складається із шести діодів, розташованих на друкованій платі і з'єднаних між собою попарно за схемою Ларіонова. Завдання випрямляча - перетворення трифазного змінного струму на постійний. Автомайстри часто називають його «підковою» за зовнішній вигляд.

Робота автомобільного генератора

Основним принципом роботи автомобільного генератора є виникнення змінного електричного струму в обмотках статора під дією постійного магнітного поля, що утворюється навколо сердечника ротора. Після запуску двигуна ротор приводиться в дію ременем.

На моделях ВАЗ-2106 та ВАЗ-2107 він зубчастий, на автомобілях ВАЗ-2109, ВАЗ-2110, ВАЗ-2112 – струмок, або полікліновий. Застосування поліклінового ременя дозволяє забезпечити більше передатне відношення, а відтак вищі робочі обороти агрегату та більшу ефективність.

Звичайний клиновий ремінь неможливо застосовувати для високооборотних генераторів, подібних до 94.3701, що встановлюються на автомобілі ВАЗ-2110 і ВАЗ-2112, оскільки він посилено зношуватиметься через занадто маленький шків.

На обмотку ротора подається напруга і виникає магнітний потік. Під час обертання ротора в статорних обмотках виникає ЕРС. Реле-регулятор змінює силу струму в залежності від навантаження, що знімається з позитивної клеми генератора таким чином, щоб забезпечити зарядку акумулятора або підтримання рівня його заряду, а також забезпечити електрикою кожен пристрій, підключений до бортової мережі автомобіля.

Як продовжити життя генератору

Перше, за чим потрібно ретельно стежити, натяг приводного ременя. При недостатньому натягу ремінь постійно пробуксовуватиме, внаслідок чого швидко зноситься, а генератор не зможе видати необхідну напругу. Сильно натягнутий ремінь зайве перевантажує підшипники агрегату, що веде до їх швидкого зносу і заміни.

Про проблеми в роботі автомобільного генератора сигналізує контрольна лампа на панелі приладів. Якщо вона спалахує, значить, пристрій не справляється зі своїм завданням, а саме видає недостатню напругу. Ознаками неполадок є:

періодичний недозаряд або перезаряд акумулятора;
більш тьмяне світло фар автомобіля під час роботи мотора на холостих оборотах;
зміна інтенсивності світлового потоку залежно від частоти обертання колінчастого валу;
сторонні звуки (піск, стукіт), що виходять від генератора.

Якщо своєчасно виявити несправність, ціна ремонту буде невисокою. В іншому випадку неуважність або проста недбалість призведе до заміни всього пристрою.

Заміна генератора на потужніший

Багато власників ВАЗ-2106 та ВАЗ-2107 незадоволені роботою штатного генератора, який здатний видати силу струму всього 42 Ампера. Як альтернатива ідеально підходить агрегат від автомобіля ВАЗ-2109 потужністю 55 Ампер. Його кріплення точно збігаються з «рідними».

Різниця лише в тому, що у автомобіля ВАЗ-2109 в генератор встромляється один провід замість двох у «шісткового», тому зайвий провід, що йде від реле напруги, потрібно ізолювати від інших. Також потрібно замінити зарядне реле РС-702, встановлене штатно на генератор ВАЗ-2106 (2107), більш сучасне РС-527 або його аналог. Якщо цього не зробити, то на панелі приладів автомобіля постійно горітиме лампочка розряду, гаснути ж вона буде, навпаки, коли акумулятор розряджається.