Регулировка напряжения генератора на автомобиле
Реле регулятор напряжения генератора своими руками схема
Задумался я об этой штуке прошлой зимой, когда короткие поездки по городу (дом-работа, дом-магазин и т.д.) с включенными всеми потребителями начали давать о себе знать. Многие, наверное, слышали про установку «повышающего диода на регулятор напряжения», так вот, прочитав данную статью я задумался: при таком раскладе напряжение в бортовой сети в ручную не регулируется, просто становится больше на то значение, на какое упадет напряжение при прохождении тока через диод. Для начала немного теории: при прохождении тока через диод, напряжение падает в среднем на 0,5 вольта (в зависимости от диода), и штатный регулятор думает, что напряжение упало в бортовой сети, и заставляет генератор давать большее напряжение.
Практика: берем ту же схему, что и для «повышающего диода» и добавляем к ней второй диод и переключатель на 3 положения, причем диод можно использовать любой, только, чтоб он был рассчитан на ток не менее 5А, далее собираем всё вот по такой схеме
И вуаля первое положение 14,2 В, второе положение 15,4 В, третье положение 14,8 В
Стабилизатор напряжения в бортовой электросистеме автомобиля – самый важный узел без всякого преувеличения. От качества его работы будет зависеть не только стабильность и длительность срок эксплуатации аккумулятора. При этом даже вполне исправное устройство стабилизации не всегда дает гарантию соответствия напряжения и качества питания электросети автомобиля. Нередко автолюбители задаются вопросом как сделать реле регулятор напряжения генератора более надежным – обратиться к специалистам СТО, собрать или усовершенствовать самостоятельно? Вариантов много.
Современные стабилизаторы
На современном автотранспорте, как правило, устанавливаются автоколебательные реле. Они работают по принципу отключения питания катушки возбуждения при достижении напряжения верхнего предела 13,5-13,8 В и подключения при нижнем пороге напряжения 14,5-14,6 В.
Таким образом, выходное напряжение постоянно колеблется. Теоретически это не считается недостатком, так как напряжение не выходит за допустимые рамки. Все же это не совсем безопасно. Наверняка опытные водители знают, что слабым местом у этого вида реле являются переходные моменты, когда резко меняются обороты ротора или нагрузочный ток. Особенно неблагоприятный момент возникает при большом токе нагрузки на малых оборотах. В эти моменты колебания напряжения часто превышают верхний порог. За счет кратковременности таких скачков аккумулятор не выйдет со строя сразу, но каждый раз его емкость и соответственно ресурс сокращается.
Решают эту проблему по-разному. Иногда автолюбители просто меняют автоколебательное реле на устаревшее контактно-вибрационное. Более оптимальным решением станет заменить реле на широтно-импульсный стабилизатор или модернизировать «родной» с помощью небольших дополнений.
ШИ-стабилизатор
Широтно-импульсные стабилизаторы характеризуются более стабильной работой, то есть в сеть автомобиля подается почти постоянное напряжение, а небольшие отклонения в пределах нормы носят плавный характер. В схеме устройства использованы те же детали, что и в оригинале, но в то же время включена микросхема К561ТЛ1. Это позволило собрать мультивибратор и формирователь коротких импульсов на 1-м узле. Также упрощен узел управления выходным ключом за счет применения полевого транзистора, повышенной мощности.
Цикл работы стабилизатора
С включением зажигания на выходе триггера DD1.1 появляется низкий логический уровень. В следствии, этого током зарядки конденсатора СЗ открывается транзистор VT1. Он в свою очередь начинает подавать на входы элемента DD1.2 высокий уровень, единовременно разряжая конденсатор С4. С появлением на выходе низкого уровня DD1.2 открывает полевой транзистор VT3. Ток с вывода стабилизатора протекает обмотку возбуждения генератора.
После прекращения импульса на выходе DD1.1 образуется высокий уровень и транзистор VT1 закрывается. Происходит зарядка конденсатора С4 током, проходящим через резистор R5 от генератора, который управляется транзистором VT2. В то время как напряжение на конденсаторе С4 опуститься до нижнего предела переключения триггера DD1.2, он переключится. На его выходе возникнет высокий уровень, который закроет транзистор VT3. В целях защиты входных цепей микросхемы DD1 напряжение конденсатора С4 ограничивается диодом VD4, что при его последующей зарядке не приведет к переключению DD1.2. Когда же на выходе генератора снова формируется импульс низкого уровня, процесс начинает повторяться.
Таким образом, стабилизация осуществляется длительностью включенного состояния полевого транзистора, а процессом управляет измерительное устройство, а также генератор тока. Когда возрастает напряжение на выводе генератора нарастает ток коллектора транзистора VT2. При увеличении ампеража конденсатор С4 начинает заряжаться быстрее и продолжительность включенного состояния транзистора VT3 уменьшается. В следствии ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора уменьшается и, конечно же, уменьшается выходное напряжение генератора.
При понижении напряжения на выводе от генератора ток на коллекторе транзистора VT2 снижается. В результате время зарядки конденсатора С4 возрастает. Это приводит к более длительному периоду включенности транзистора VT3 и ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора, возрастает. Выходное напряжение генератора также увеличивается.
Широтно-импульсный стабилизатор своими руками
Хотя эффективность представленного реле и его серийного производства устройство трудно найти в продаже. К тому же узнать о нем что-либо у продавцов консультантов не всегда удается. Поэтому если есть опыт в радиотехнике, реле регулятор напряжения генератора можно собрать своими руками.
Для приведенной выше принципиальной схемы можно применить следующие элементы и их альтернативные замены.
Модернизация регулятора напряжения
Это еще один вариант улучшить качество работы реле и устойчивость его к переходным моментам. За основу взято стандартное реле 50.3702-01, в схему которого добавили всего один резистор и конденсатор.
На схеме доработка обозначена красным цветом и, как видно, не требует больших усилий и особого опыта в радиоэлектронике. При увеличении напряжения в бортовой электросети, конденсатор С2 начинает заряжаться. При это часть тока протекает через базу транзистора VT1 и по величине пропорционален скорости роста напряжения. Это приводит к открытию транзистора VT1 и закрытию транзисторов VT2 и VT3. При этом происходит спад тока в катушке возбуждения, причем более ранний, чем без дополнительной установленной цепи. Это позволяет значительно уменьшить колебания напряжения в сети или вовсе их исключить. То же самое касается и снижения напряжения. Другими словами, рамки допустимого напряжения сужаются, а плавность стабилизации повышается.
На данной схеме также можно внедрить еще одно рациональное предложение. Как известно, выходное напряжение генератора оптимизируется в зависимости от окружающей температуры и зимой должно быть выше на 0,8 В, достигая где-то 14,6 В. По стандарту сезонная подстройка выполняется снятием или установкой перемычек S1, S2 и S3. Установка перемычек исключает из схемы резисторы R1, R2 и R3 и напряжение на выходе возрастает. При снятии перемычек транзисторы снова включаются в работу и напряжение падает. Чтобы этого не делать, упомянутые транзисторы можно заменить одним подстроечным и регулировать выходное напряжение проще и с большей точностью.
Создано реле регулятор напряжения генератора для корректировки выдаваемого в бортовую сеть и на клеммы аккумулятора «вольтажа» в заданном диапазоне 13,8 – 14,5 В (реже до 14,8 В). Кроме того, регулятор корректирует напряжение на обмотке самовозбуждения генератора.
Назначение реле регулятора напряжения
Независимо от стажа и стиля вождения владелец авто не может обеспечить одинаковые обороты двигателя в разные моменты времени. То есть, коленвал ДВС, передающий крутящий момент генератору, вращается с разной скоростью. Соответственно, генератор вырабатывает разное напряжение, что крайне опасно для АКБ и прочих потребителей бортовой сети.
Поэтому замена реле регулятора генератора должна производится при недозаряде и перезаряде аккумулятора, горящей лампочке, мигании фар и прочих перебоях электроснабжения бортовой сети.
Взаимосвязь источников тока авто
В транспортном средстве находится минимум два источника электроэнергии:
В бортовую сеть необходимо подключение обоих указанных источников для корректной работы двигателя и прочих потребителей электричества. При поломке генератора АКБ «протянет» максимум 2 часа, а без аккумулятора не заведется двигатель, приводящий в движение ротор генератора.
Существуют исключения – например, а счет остаточной намагниченности обмотки возбуждения штатный генератор ГАЗ-21 запускается самостоятельно при условии постоянной эксплуатации машины. Можно завести авто « с толкача», если в нем установлен генератор постоянного тока, с прибором переменного тока такой трюк невозможен.
Задачи регулятора напряжения
Из школьного курса физики каждый автолюбитель должен помнить принцип работы генератора:
Упрощенно можно представить, что на величину выходящего с генератора напряжения влияет значение магнитной силы и скорость вращения поля. Основная проблема генераторов постоянного тока – пригорание и залипание щеток при съеме с якоря токов большой величины – решена переходом на генераторы переменного тока. Ток возбуждения, подающийся на ротор для возбуждения магнитной индукции, на порядок ниже, снимать электроэнергию с неподвижного статора гораздо легче.
Однако вместо постоянно расположенных в пространстве клемм «–» и «+» производители авто получили постоянное изменение плюса и минуса. Подзарядка аккумулятора переменным током не возможна в принципе, поэтому диодным мостиком его предварительно выпрямляют.
Из этих нюансов плавно вытекают задачи, решаемые реле генератора:
Поэтому называют регулятор напряжения еще и реле зарядки, а на панель выведена сигнальная лампа процесса подзарядки АКБ. В конструкцию генераторов переменного тока функция отсечения обратного тока заложена по умолчанию.
Разновидности реле регуляторов
Прежде, чем произвести самостоятельный ремонт устройства регулирования напряжения, необходимо учесть, что существует несколько типов регуляторов:
Внимание: Без доработки схемы «плюсовой» и «минусовой» регулятор напряжения являются не взаимозаменяемыми приборами.
Реле генераторов постоянного тока
Таким образом, схема подключения регулятора напряжения при эксплуатации генератора постоянного тока сложнее. Поскольку в стояночном режиме авто, когда ДВС заглушен, необходимо отключить генератор от АКБ.
При диагностике проверка реле происходит на выполнение трех его функций:
При любой неисправности требуется ремонт.
Реле генераторов переменного тока
В отличие от предыдущего случая диагностика своими руками регулятора генератора переменного тока немного проще. В конструкцию «автомобильной электростанции» уже заложена функция отсечки питания во время стоянки от АКБ. Остается проверить лишь напряжение на обмотке возбуждения и на выходе с генератора.
Если в машине стоит генератор тока переменного, его невозможно завести разгоном с горки. Так как остаточного намагничивания на возбуждающей обмотке здесь нет по умолчанию.
Встроенные и внешние регуляторы
Для автолюбителя важно знать, что измеряют и начинают регулировать напряжение реле в конкретном месте их установки. Поэтому встроенные модификации воздействуют непосредственно на генератор, а выносные «не знают» о его наличии в машине.
Например, если выносное реле подключено к катушке зажигания, его работа будет направлена на регулировку напряжения лишь на этом участке бортовой сети. Поэтому, прежде чем узнать, как проверить реле выносного типа, следует убедиться, что оно подключено правильно.
Управление по «+» и «–»
В принципе схемы управления по «минусу» и «плюсу» отличаются лишь схемой подключения:
Однако в последнем случае появится еще один провод, поскольку реле напряжения является устройством активного типа. Для него необходимо индивидуальное питание, поэтому «+» нужно подвести отдельно.
Двухуровневые
На начальном этапе в машинах устанавливались механические двухуровневые регуляторы напряжения с простым принципом действия:
Использовались механические двухуровневые реле в автомобилях ВАЗ 21099. Основным минусом являлась работа с повышенным износом механических элементов. Поэтому на смену этим приборам пришли электронные (бесконтактные) реле напряжения:
Сложная схема соединения и недостаточно эффективный контроль напряжения привели к снижению спроса на эти приборы.
Трехуровневые
Однако двухуровневые регуляторы, в свою очередь, так же уступили позиции более совершенным трехуровневым и многоуровневым приборам:
Более совершенными считаются реле с частотной модуляцией – в них нет привычных сопротивлений, зато увеличена частота срабатывания ключа электронного. Управление осуществляется логическими схемами.
Принцип работы реле регулятора
Благодаря встроенным резисторам и специальным схемам реле получает возможность сравнивать величину вырабатываемого генератором напряжения. После чего, слишком высокое значение приводит к отключению реле, чтобы не перезарядить аккумулятор и не испортить электроприборы, подключенные в бортовую сеть.
Любые неисправности приводят именно к этим последствиям, приходит в неисправность батарея АКБ или резко увеличивается эксплуатационный бюджет.
Переключатель лето/зима
Вне зависимости от сезона и температуры воздуха работа генератора всегда стабильна. Как только его шкив начинает вращаться, электроток вырабатывается по умолчанию. Однако зимой внутренности аккумулятора замерзают, он восполняет заряд значительно хуже, чем летом.
Переключатели лето/зима находятся либо на корпусе регулятора напряжения, либо этим обозначением подписаны соответствующие разъемы, которые нужно найти и подсоединить к ним проводку в зависимости от сезона.
Ничего необычного в этом переключателе нет, это лишь грубые настройки реле регулятора, позволяющие повысить до 15 В напряжение на клеммах аккумулятора.
Подключение в бортовую сеть генератора
Если при замене генератора вы подключаете новый прибор самостоятельно, необходимо учесть нюансы:
Амперметры – нужные приборы, с помощью которых можно определить заряд АКБ и работоспособность генератора. Без особых причин не рекомендуется убирать их из схемы.
Схемы подключения регулятора выносного
Монтируется выносное реле регулятора напряжения генератора только после выяснения, в разрыв какого провода оно должно быть подключено. Например:
Встраиваемые реле-регуляторы автолюбители называют «шоколадками», маркированными Я112. Они монтируются в специальные щеткодержатели, прижимаются винтами и защищаются дополнительно крышкой.
На автомобилях ВАЗ реле обычно встроены в щеточный узел, полная маркировка Я212А11, подключаются к замку зажигания.
Если владелец меняет штатный генератор на старом отечественном ВАЗ на устройство переменного тока от иномарки или современной Лады, подключение производится по другой схеме:
Для дизельных ДВС в генераторах может присутствовать клемма W, которая присоединяется к тахометру, ее игнорируют при установке на авто с бензиновым мотором.
Проверка подключения
После установки трехуровневого или иного реле-регулятора необходима проверка работоспособности:
После установки генератора переменного тока и подключения его по вышеприведенной схеме владельца может ожидать «сюрприз»:
В этом случае заглушить ДВС можно либо сняв провод возбуждения, либо отпустив сцепление с одновременным нажатием тормоза. Все дело в наличии остаточной намагниченности и постоянном самовозбуждении обмотки генератора. Проблема решается установкой в разрыв возбуждающего провода лампочки:
Эта лампа автоматически становится индикатором наличия зарядки АКБ.
Диагностика реле регулятора
Определить поломки регулятора напряжения можно по признакам косвенным. Прежде всего, это некорректная зарядка АКБ:
Однако предпочтительнее диагностика приборами – вольтметром или тестером. Любое отклонение от максимального значения напряжения 14,5 В (в некоторых авто бортовая сеть рассчитана на 14,8 В) на больших оборотах или минимального значения 12,8 В на малых оборотах становится причиной замены/ремонта реле регулятора.
Встроенного
Чаще всего регулятор напряжения интегрирован в щетки генератора, поэтому необходимо уровневое обследование этого узла:
В данном случае вместо вольтметра можно использовать лампу, которая должна гореть в указанном интервале напряжения, гаснуть при увеличении этой характеристики больше этого значения.
Провод, управляющий тахометром (маркировка W только на реле для дизелей) прозванивается мультиметром в режиме тестера. На нем должно быть сопротивление около 10 Ом. При снижении этого значения провод «пробит», его следует заменить новым.
Выносного
Никаких отличий в диагностике для выносного реле не существует, зато его не нужно демонтировать из корпуса генератора. Проверить реле регулятор напряжения генератора можно при работающем двигателе, изменяя обороты с низких на средние, затем высокие. Одновременно с увеличением оборотов нужно включить дальний свет (как минимум), кондиционер, монитор и прочие потребители (как максимум).
Таким образом, при необходимости владелец транспортного средства может заменить штатное реле регулятор напряжения на более современную модификацию встраиваемого или выносного типа. Диагностика работоспособности доступна собственными силами при наличии обычной автомобильной лампы.
Реле-регулятор напряжения генератора: проверка неисправностей современных и устаревших моделей
В случае проблем с аккумулятором необходимо проверить регулятор напряжения генератора. В частности, аккумулятор недостаточно заряжен или перезаряжен. Если возникает эта неисправность, самое время проверить реле регулятора напряжения генератора.
Реле должно отключаться при напряжении 14,2-14,5 В.
Задача этого простого устройства — регулировать величину электрического тока, который подается от генератора к батарее. В случае выхода из строя батарея будет недозаряжена или перезаряжена, что также опасно, так как значительно сокращает срок службы батареи.
Согласитесь, такая перспектива не очень хороша для одной маленькой детали. Именно поэтому так важно проверить техническое состояние регулятора напряжения (его еще можно назвать таблеткой или планкой). Однако, чтобы правильно проверить регулятор напряжения, нужно знать его тип и некоторые важные характеристики.
Типы регуляторов напряжения
После понимания того, какие типы этих устройств, каковы их характеристики и свойства, придет полное понимание процедур контроля. Так же ответит на то, какая схема, как и чем проверить регулятор напряжения генератора.Регуляторы бывают двух типов:
В первом случае дело в том, что корпус регулятора подключается к щеточному узлу непосредственно в корпусе генератора. Во втором случае регулятор — это отдельное устройство, которое находится на кузове автомобиля, в моторном отсеке и ведет от генератора к нему, а от него ведет к аккумулятору.
Особенность регуляторов в том, что их корпуса несъемные. Как правило, их закрывают герметиком или специальной смолой. И ремонтировать их нет смысла, потому что устройство не дорогое. Поэтому основная проблема с этим ключом — проверка реле регулятора напряжения генератора. Независимо от типа регулятора знаки напряжения будут одинаковыми.
Признаки неисправности
Так что в случае низкого напряжения аккумулятор просто не будет заряжаться.
Это значит, что с утра машина не сможет завестись, может даже не загореться свет на приборной панели, или возникнут проблемы во время движения.
Например, приглушенный свет ночью, нестабильная работа электросистемы (проблемы с электроприборами — дворниками, отоплением, магнитолой и т.д.)
Высокое напряжение может вызвать падение уровня электролита в элементах батареи или его кипение. Это может вызвать появление белого налета на аккумуляторе. Если аккумулятор слишком заряжен, он может вести себя некорректно.
Признаки, неисправности и ремонт генератора и регулятора напряжения
Кроме того, можно также обратить внимание на следующие признаки выхода из строя регулятора напряжения (в некоторых случаях некоторые из них могут присутствовать, а могут и не присутствовать, все зависит от конкретной ситуации):
Причины отказа реле-регулятора
Причинами выхода из строя регулятора напряжения могут быть:
Самый простой способ проверить инвертор — измерить напряжение мультиметром. на клеммах аккумулятора. Однако следует отметить, что приведенный ниже алгоритм не дает 100% вероятности отказа контроллера.
Простейший способ проверки регулятора напряжения генератора
Возможно сломан сам генератор. Однако преимущество этого метода в том, что он прост и не требует демонтажа устройства с автомобиля.
Итак, алгоритм проверки регулятора напряжения генератора с помощью мультиметра следующий:
Установите тестер в режиме измерения постоянного напряжения на предельное значение около 20 В (это зависит от конкретной модели, самое главное, чтобы значения до 20 В были как можно точнее).
Как упоминалось выше, регулятор может быть отделен от генератора переменного тока или объединен с ним. Сегодня практически все иномарки и большинство современных отечественных автомобилей оснащены многофункциональными реле. Это связано со спецификой их работы и экономией места.
Проверка совмещенного реле-регулятора
Проверка регулятора напряжения ВАЗ 2110
Для проведения соответствующих проверок необходимо собрать схему, показанную на рисунке.
Зарядное устройство или блок питания с регулируемой нагрузкой (важно, чтобы с его помощью можно было регулировать напряжение в цепи), лампочка на 12 В (например, от указателя поворота или фары, мощность 3 …
4 Вт), мультиметр, сам регулятор напряжения (может быть от Bosch, Valeo или другого генератора). Желательно, чтобы провода, используемые для переключения, были «зажимами-крокодилами».
Проверка регулятора напряжения в генераторе 37.3701: 1 — аккумулятор; 2 — вывод «масса» регулятора напряжения; 3 — регулятор напряжения; 4 — клемма регулятора «W»; 5 — клемма регулятора «В»; 6 — контрольная лампа; 7 — вывод «В» регулятора напряжения.