Как работает электронный регулятор напряжения автомобиля
Здравствуйте любители авторемонта. Сегодня поговорим о том, как устроен и работает электронный регулятор напряжения генератора автомобиля, что это такое и зачем он нужен в автомобиле.
Назначение регулятора напряжения в генераторе автомобиля
Как известно эта диковенная вещица находится в генераторе автомобиля или где то рядом с генератором в зависимости от конструкции автомобили (или генератора).
В статье «Как устроен автомобильный генератор и принцип его работы» вы узнаете, что из себя представляет генератор автомобиля и где в нем находится регулятор напряжения.
Регулятор напряжения в автомобиле выполняет одну единственную задачу – регулирует выходное напряжение генератора. Иными словами он пытается держать это напряжение равным 14,2 – 14,4 Вольт.
Когда двигатель автомобиля работает на холостом ходу, ротор генератора вращается с минимальной скоростью и фактически находится на грани срыва (возбуждение пропадает из за нехватки оборотов, зарядка АКБ прекращается, генератор перестает работать), а напряжение должно быть равным 14,4 вольт.
Подобная ситуация происходит и при больших оборотах двигателя, только с точностью да наоборот, ротор генератора вращается быстро, а напряжение на его выходе возрастает до больших величин.
Вот именно в обуздании этих двух прямо противоположных явлениях и заключается принцип работы регулятора напряжения генератора автомобиля.
Только благодаря этому регулятору в электрооборудовании автомобиля поддерживается постоянное напряжение 14,4 Вольта.
Как работает регулятор напряжения генератора автомобиля
Когда ротор генератора начал вращаться на щеточный механизм подается напряжение (напряжение бортовой сети 12,6 вольт), чего достаточно для возбуждения обмотки статора генератора.
Обмотка статора за счет электромагнитных сил начинает выдавать повышенное переменное напряжение на диоды генератора, которые переменное напряжение преобразуют в постоянное.
И вот это повышенное напряжение идет в электрооборудование автомобиля, и одновременно на регулятор напряжения генератора автомобиля, который его тут же сбрасывает на нужную величину по средствам внутренней электронной схемы.
Переключения регулятора напряжения происходят с большой частотой, поэтому обычным прибором его не зафиксировать.
Вот и разобрались в принципе работы электронного реле регулятора генератора автомобиля. Если у кого-то остались вопросы, задавайте.
C уважением автор блога: Doctor Shmi
Назначение реле регулятора напряжения
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.
Рис. 1 Реле регулятор напряжения генератора
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:
Рис. 2 В машине генератор и аккумулятор объединены в общую сеть
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.
Рис. 3 Заводка ДВС с толкача
Задачи регулятора напряжения
Из школьного курса физики каждый автолюбитель должен помнить принцип работы генератора:
Рис. 4 Принцип действия генератора авто
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.
Рис. 5 Выпрямитель генератора
Из этих нюансов плавно вытекают задачи, решаемые реле генератора:
Рис. 6 Назначение реле регулятора напряжения
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:
Рис. 7 Выносное реле
Рис. 8 Реле встроено в щеточный узел
Рис. 9 Регулятор двухуровневый
Рис. 10 Реле трехуровневое
Рис. 11 Регулятор транзисторно-релейный
Рис. 12 Схема реле микроконтроллерного
Рис. 13 Регулятор интегральный
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:
Рис. 14 Регулятор напряжения генератора постоянного тока
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.
Рис. 15 Реле для генератора переменного тока
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:
Рис. 16 Схема включения регулятора в разрыв плюсового провода
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:
Рис. 17 Механический регулятор напряжения
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:
Рис. 18 Трехуровневый регулятор
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.
Рис. 19 Регулятор напряжения с зимними и летними клеммами
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:
Рис. 20 Подключение генератора на примере ВАЗ
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:
Рис. 21 Замена штатного реле трехуровневым регулятором
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:
Рис. 22 Диагностика реле встроенного
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).
Рис. 23 Диагностика выносного регулятора напряжения
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.
На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Что такое регулятор напряжения генератора?
Принцип действия регулятора напряжения генератора
В настоящее время все генераторные установки оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков.
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется.
Проверка регулятора напряжения генератора
В двух словах скажу, что сначала нужно снять минусовую клемму, снять все провода с генератора, снять пластиковый кожух с генератора, затем открутить и вынуть регулятор напряжения в сборе вместе с щётками.
Давайте перейдём непосредственно к проверке регулятора напряжения. Проверять регулятор напряжения нужно обязательно в сборе с щёткодержателями – т.к. в случае обрыва цепи щёток и регулятора напряжения, мы сразу это заметим. Перед проверкой, обратите внимание на состояние щёток: если они обломаны или их длина короче 5мм, неподвижны и не пружинят, – то их нужно заменить.
Для проверки нам понадобится:
Чтобы проверить регулятор напряжения, нам нужно будет построить две схемы: К щёткам подключаем лампочку, К выводам Б и В подключаем «+» от аккумулятора, «-» аккумулятора закрепляем на массу регулятора. Делаем ту же схему, но добавляем последовательно две пальчиковые батарейки. Вывод из всего вышесказанного таков.
Исправный регулятор напряжения генератора: в первой схеме лампа горит, во второй схеме лампа не горит, т.к. напряжение выше 14,7в и подача напряжения на щётки должна быть прекращена. Неисправный регулятор напряжения: в обоих случая лампа горит, значит в регуляторе пробой. Лампа не горит вообще – значит, отсутствует контакт между щётками и регулятором или обрыв цепи в регуляторе.
Трехуровневые регуляторы напряжения
Сначала узнаем, для чего нужен этот регулятор. Автомобильный генератор во время движения и работы двигателя должен подпитывать аккумуляторную батарею. Тем самым восстанавливается ёмкость аккумулятора, когда он разряжается во время стоянки. Если мы ездим каждый день, то аккумулятор почти не разряжается, если он в исправном состоянии.
Хуже приходиться аккумулятору, когда машина долго стоит без движения, ведь его энергия постепенно уходит на поддержание работы авто сигнализации. Ещё хуже дела обстоят зимой, когда при отрицательных температурах аккумуляторная батарея разряжается очень быстро.
А если вы ездите помалу и не часто, то аккумулятор не заряжается полностью во время движения и может полностью разрядится как-то утром.
Справиться с вышеуказанной проблемой, призван трехуровневый регулятор напряжения. У него три положения работы: это максимальное (выдаёт напряжение на генераторе 14,0-14,2 В), нормальное (13,6-13,8 В) и минимальное (13,0-13,2 В). Как мы знаем из статьи про проверку работоспособности аккумулятора, нормальное напряжение при заведённом двигателе должно быть от 13,2-13,6 В. Это означает, что генератор работает в нормальном режиме и АКБ заряжается в полном объёме.
Это соответствует среднему (нормальному) положению регулятора напряжения. А вот зимой, желательно повысить напряжение до 13,8-14,0 В, т.к. аккумулятор быстрее разряжается при отрицательных температурах. Это делается простым переводом рычажка на регуляторе напряжения. Так будет обеспечена лучшая зарядка АКБ зимой при работающем двигателе.
Как снять или заменить регулятор напряжения генератора?
Перед заменой регулятора напряжения, обязательно проверьте генератор в целом. Регулятор напряжения нужно менять, если напряжение под нагрузкой бортовой сети (включены дальний, обогрев зеркал, печка) меньше 13в. Так же регулятор напряжения может стать причиной высокого напряжения (выше 14,7в).
Но, как писалось выше, перед снятием регулятора нужно проверить сам генератор, ознакомиться с другими возможными неисправностями (например слабо натянут ремень генератора), и только потом приступать к замене регулятора напряжения. Так же данная статья вам понадобится для замены щёток генератора, т.к. щётки и регулятор напряжения устанавливаются на генератор в сборе.
Итак, как же снять регулятор напряжения? Открываем капот, снимаем минусовую клемму аккумулятора, находим генератор, отсоединяем колодку проводов «D»:
Устанавливаем регулятор напряжения строго в обратной последовательности. Стоит отметить, что в последнее время, многие автолюбители стали пользоваться трёхуровневым регулятором напряжения генератора, для того, чтобы избавиться от просадок напряжения в бортовой сети.
Регулятор напряжения генератора и симптомы его выхода из строя
Несмотря на то, что работа двигателя основана на принципах механики, для приведения его в действие требуется электричество. Это означает, что водитель должен заботиться не только об аккумуляторе, но и о генераторе. Каковы наиболее распространенные симптомы проблем с зарядкой? Иногда выходит из строя не сам генератор, а его компоненты, в частности регулятор напряжения. Схема, хоть и небольшая, но оказывает сильное влияние на эффективность работы двигателя. Если вам необходимо купить актуатор выбрать вы его можно на сайте ООО «Энергетика».
Концепция безопасной зарядки аккумулятора очень важна для водителя. Слишком низкое напряжение делает АКБ чувствительным к разряду. Слишком высокое напряжение может привести к повреждению и замене.
Как работает регулятор напряжения?
Поддержание постоянного уровня напряжения является довольно простым делом. Речь идет о включении и выключении тока возбуждения в генераторе. Правильная работа цепи может быть представлена только в том случае, если напряжение имеет постоянное значение — одинаковое при низких и высоких оборотах двигателя.
Неисправный регулятор напряжения генератора — симптомы отказа?
Система зарядки, как и любая другая в автомобиле, подвержена естественному износу. Это означает, что со временем регулятор напряжения также выйдет из строя. Симптомы его повреждения должны быть достаточно быстро выявлены. Тем более, что они считаются характерными. Например, регулятор напряжения сигнализирует о появлении неисправности через индикатор на приборной панели, что указывает на неисправность системы зарядки.
Кроме того, при появлении запаха сероводорода в салоне во время движения или после остановки, требует замены регулятора.
Симптомы неисправности регулятора напряжения приводят к одному выводу — скоро у автомобиля возникнут серьезные проблемы с электричеством, что приведет к трудному старту и невозможности продолжить движение. В чем причина неисправности? Иногда возникновение неисправности определяется ошибками при монтаже на заводе. В данном случае речь идет о неправильном подключении проводов. В результате как только двигатель запускается, возникает внезапное короткое замыкание. Это приводит к серьезным повреждениям не только регулятора, но и, например, диодов, непосредственно ответственных за зарядку.
Каковы симптомы неисправности регулятора напряжения?
В автомобиле может пропасть зарядка аккумулятора. Это может произойти, если в электрический контур попадет вода или любая из рабочих жидкостей (например, моторное масло). В этом случае необходимо не только заменить контур. Для того чтобы ремонт был на 100% эффективным, необходимо, обнаружить источник утечки. Без устранения утечки неисправность станет повторяющейся и поставит под сомнения дальнейшую эффективность системы зарядки.
Как можно удостовериться, что регулятор напряжения нуждается в замене?
Для этого нужен только работающий двигатель и универсальный контрольно-измерительный прибор. С его помощью следует начать проверку наличия тока между генератором и регулятором. Кроме того, в обязательном порядке контроль должен заключаться в проверке наличия правильного напряжения на выходе из регулятора. После того как будет подтверждено повреждение регулятора, необходимо купить новую деталь, соответствующую данной модели автомобиля и двигателя, а затем запланировать ее замену.
Замена регулятора напряжения не представляет сложности. Его корпус крепится двумя или тремя винтами. Тем не менее, требуется время для монтажа новой детали. Это связано с тем, что для выполнения процедуры необходимо снять генератор и ремень. Затем необходимо снять регулятор и установить новый. На данном этапе ключевым моментом является правильное подключение, чтобы не сжечь его сразу после запуска двигателя.