Внешний регулятор напряжения генератора

Внешний регулятор напряжения генератора

Не секрет, что недостаточная зарядка АКБ не сулит ничего доброго для последнего. Нередко виновником недостаточной зарядки являеться ИРН (интегрированный регулятор напряжения), а не генератор. Более того, цепь подводящая ток на обмотку возбуждения генератора в наших машинах (речь идёт о АЗЛК 2141), мягко говоря — непродуманная.

Сразу хочу подметить, что оценивать работу генератора и ИРН следует с помощью тестера, замеряя напряжение непосредственно на аккумуляторе и клемме “+» генератора, с нагрузкой и без неё, а не ориентироваться на показания вольтметра комбинации приборов, которые могут существенно отличатся от истинных.

Мысли сменить штатный встроенный РН на внешний, у меня были давно, уж очень плавало на моём 41-м напряжение бортсети — при нагрузке дальний свет + печка, напряжение падало до 12.2В, да и без нагрузки оно не всегда было в норме. Наступил момент когда я твёрдо решил избавиться от «шоколадки » (так называют ИРН у нас в Закарпатье) и поставить внешний РН. Порывшись в Инете, накопал несколько статей «как там и чего», но все статьи касались двигателей УЗАМ, а на моей машине ВАЗ, а следовательно и другой гена. Но всё же решил попробовать.

Итак, посетив ближайший автомагазин, был приобретён внешний РН от ГАЗа (131 .37.02) двосезонный, в режиме «макс .» регулируемое напряжение выше, что полезно зимой. Этот РН был выбран именно из-за «двосезонности ». Также я купил несколько обжимаемых контактов ( «папы » и «мамы “), провод, обычное 4-х контактное реле и щёточный узел от генератора ВАЗ 2105 старого образца в зборе с ИРН (в алюминиевом корпусе).

Щёточный узел пришлось переделать, а именно избавиться от ИРН. Вместо встроенного РН была вырезана пластина из пластмассы по форме регулятора (очень классно подходит передняя заглушка от компютерного корпуса) и установлена в щёточный узел. В приобретённом щёточном узле от одной из щёток отходит проводок, который штатно крепится на плюсовую клемму генератора. Этот проводок был использован для соединения этой щётки с клеммой “+» регулятора (именно регулятора напряжения, а не генератора ( !)). Контакт «15 » щёточного узла был соединён с другой щёткой посредством припаянной перемычки из короткого проводка. Суть проделанного в том чтоб сделать щёточный узел двухконтактным: один контакт соединён с одной щёткой (уже изначально), а другой — со второй щёткой (мы его соеденили перемычкой). В процессе работы надо следить чтоб щётки не замыкали между собой и не коротили на корпус (тоесть на «массу »). Второй контакт щёточного узла (контакт «15 ») соединяем с клеммой «Ш “ регулятора (получилось что одна из щёток соединяется с контактом “+» регулятора напряжения, а вторая — с контактом «Ш » того же РН).

Для того чтобы РН «мерил “ напряжение непосредственно на клемме “+» генератора, в цепь было включено обычное 4-х контактное реле. Провод, который раньше приходил на контакт «15 » штатного щёточного узла (на обмотку возбуждения генератора), подключаем к контакту «85 » реле, а от контакта «86 » заводим провод на «массу ». При включении зажигания на этом проводе появляется ток и реле срабатывает, замыкая контакты «30 » и «87 ». Соответственно, контакт «30 “ реле соединяем с клеммой “+» генератора (отсюда будет подаватся ток на РН при включенном зажигании), а контакт «87 “ реле — с клеммой “+“ регулятора напряжения ( !), тоесть на плюсовую клемму РН приходят два провода: один от “+» генератора, а другой — от одной из щёток, контакт «Ш » РН соединён с другой щёткой. Стоит заметить, что сам корпус РН должел иметь надёжный контакт с «массой ». Пробный пуск двигателя заставил меня приятно улыбнуться — тестер показывал уверенные 13.7В на АКБ, при включенной нагрузке (дальний свет + печка + музыка + стопы + задние противотуманные фонари) — 13.5В В зимнем режиме — 14.5В. Думаю неплохо, лично я остался доволен, чего и вам желаю.

Следующим этапом было задействовать контрольную лампочку «незаряд АКБ» на комбинации приборов. Дело в том что на моём 41-м установлена опелевская приборная панель, а следовательно нету вольтметра на приборке, но зато есть спец. контрольная лампочка, которая загорается красным светом при падения напряжения в бортсети ниже допустимого уровня. Думаю понятен тот факт, что контроль за напряжением так же важен как и, скажем, контроль за системой охлаждения. Покопавшись в схемах «классики », на которых эта лампочка присутствует, было выяснено, что лампочку «зажигает » специальное реле (РС702 ), которое было с успехом приобретено. «Внедрение » этого реле в нашу проводку не вызвало никакого труда. На контакты «85 » и «87 » реле РС702 заводим провод на котором присутствует ток при включенном зажигании. Далее с контакта «86 » реле заводим провод на штекер «0 » генератора (штекер центрального вывода обмотки статора). От контакта «30 /51“ заводим провод на контрольную лампочку в приборке (управляющий полюс лампочки — “+»).Работа реле заключается в следующем — когда гена не даёт достаточного напряжения, в катушке реле РС702 ток слабый и его контакты замкнуты — контрольная лампочка горит, как только напряжение превысит минимальный порог, в катушке реле повышаеться ток и катушка становиться электромагнитом, притягивая подвижной контакт, который размыкается и лампочка на приборке гаснет. При падении напряжения ниже допустимого порога, подвижной контакт отходит от катушки реле и снова замыкаеться, вызывая тем самым загорание контрольной лампочки на приборке.

Читайте также:  Газон на склоне своими руками

Генератор автомобильного типа не справляется с зарядом тяговых аккумуляторов. Его встроенный регулятор напряжения рано уменьшает выходной ток и генератору не хватает времени, чтобы зарядить аккумуляторы полностью. Емкость аккумуляторов постепенно уменьшается и дорогие батареи выходят из строя раньше срока.

Проблему решает сложный, управляемый микропроцессором, многоступенчатый регулятор. Умный регулятор поддерживает относительно высокое напряжения, до тех пор, пока аккумуляторы почти полностью не зарядятся, а затем уменьшает его, чтобы избежать перезарядки. Большинство регуляторов, так же как и зарядные устройства для тяговых аккумуляторов, выполняют как минимум три этапа зарядки

Три стадии зарядки

Фаза насыщения

Во время этой стадии регулятор поддерживает максимальную мощность генератора, до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не поднимется до предустановленного значения (для 12 вольтовых генераторов это обычно 14,2-15,1 вольт). В отличии от автомобильных генераторов, которые заряжают при постоянном напряжении, зарядка в стадии насыщения идет при постоянном токе.

Понять разницу между двумя типами зарядки помогает аналогия с насосом, который накачивает воду в резервуар, состоящий из нескольких отсеков, соединенных между собой полупроницаемыми мембранами. Генератор в системе с постоянным напряжением работает как центробежный насос. По мере того как давление в баке растет, объем воды перекачиваемой насосом снижается, даже если он еще не достиг своего максимального давления.

В отличии от него, генератор с регулятором напряжения постоянного тока работает как насос с постоянным расходом, который перемещает одинаковый объем воды вне зависимости от давления в системе до тех пор, пока датчик давления (регулятор напряжения) не выключит его. Расход насоса постоянен пока не сработает датчик.

Регулятор напряжения постоянного тока не допускает падения тока зарядки, так как регулятор постоянного напряжения и поэтому заряжает аккумуляторы быстрее

Чем больше отношение емкости аккумуляторной батареи к постоянному току зарядки, тем быстрее повысится напряжение аккумулятора. Но тем меньше он окажется заряженным. Увеличивая поверхностное напряжение пластин аккумулятора, генератор не дает их внутренним областям времени «усвоить» ток.

Во время быстрой зарядки напряжение окончания первой стадии должно быть выше, чтобы аккумулятор достиг того же состояния, что при медленной зарядке низким напряжением. При зарядке током в 10% от емкости стадия насыщения заканчивается напряжением 14,2 вольта, а при зарядном токе 25% от емкости напряжение окончания первой стадии 14,4 вольта.

Однако необходимо избегать крайностей. Ток зарядки с многоступенчатым генератором должен быть равен нагрузке при работающем двигателе плюс 10-40% емкости аккумулятора. Для аккумуляторов с жидким электролитом это значение ниже, для AGM батарей – выше.

Стадия абсорбции

Слишком долгая зарядка постоянным током опасно увеличивает напряжение аккумулятора и грозит ему выходом из строя. Чтобы не допустить этого, во время второй стадии регулятор поддерживает постоянным напряжение на котором закончился первый этап зарядки (14,2-15,1 вольт для 12 вольтовых систем). При постоянном напряжении ток определяется скоростью проникновения заряда во внутренние области пластин.

Чтобы заряд распространился по всей толщине аккумуляторной пластины, продолжительность второго этапа задают заранее или заканчивают зарядку, когда потребляемый аккумулятором ток снижается до 2% от емкости.

Поддерживающая зарядка

Если продолжать стадию абсорбции для полностью заряженного аккумулятора, он пострадает от перезарядки. Чтобы не допустить этого, по окончании второй стадии регулятор переключается на низкое поддерживающее напряжение (13.2-13.6 вольт), которое защищает аккумулятор при продолжительной работе двигателя.

Дополнительные возможности регуляторов

Различные регуляторы напряжения имеют множество дополнительных функций:

Температурная компенсация. Благодаря ей напряжение регулятора уменьшается, если температура аккумулятора растет. Если внешний регулятор напряжения используется с мощным генератором, то высокий ток нагреет аккумулятор и внутреннее сопротивление аккумулятора уменьшится. Если регулятор не снизит напряжение, аккумулятор начнет потреблять все больший и больший ток, а его температура продолжит расти. В худшем случае аккумулятор окажется в состоянии термического разгона. Нагревшаяся батарея будет потреблять практически любой ток, ее температура продолжит расти, электролит закипит, активный материал высыплется из решёток, корпус расплавится и может быть даже взорвется.

Максимально допустимая температура аккумулятора 52 С.

Если система рассчитана на поддержание постоянной скорости заряда выше 10-15% от емкости аккумуляторной батареи, и особенно выше 25%, то в целях безопасности мощный регулятор напряжения должен иметь температурную компенсацию, основанную на измерении температуры аккумулятора, а не самого устройства.

Если корпус аккумулятора становится теплым на ощупь, значит температура внутри аккумулятора приближается к опасно высокой.

Рекомендуемые напряжения зарядки и температурной компенсации для гелевых аккумулятоов DEKA:

Температура, С Поддерживающее напряжение, Вольт
Нормальное Максимальное Нормальное Максимальное
свыше 49 13,0 13,3 12,8 13
44-48 13,2 13,5 12,9 13,2
38-43 13,3 13,6 13 13,3
32-37 13,4 13,7 13,1 13,4
27-31 13,5 13,8 13,2 13,5
21-26 13,7 14 13,4 13,7
16-20 13,85 14,15 13,55 13,85
10-15 14 14,30 13,7 14
5-9 14,2 14,5 13,9 14,2

Рекомендуемые напряжения зарядки и температурной компенсации для AGM аккумуляторов DEKA:

Температура, С Поддерживающее напряжение, Вольт
Нормальное Максимальное Нормальное Максимальное
свыше 49 13,6 13,9 12,8 13
44-48 13,8 14,1 12,9 13,2
38-43 13,9 14,2 13 13,3
32-37 14,0 14,3 13,1 13,4
27-31 14,1 14,4 13,2 13,5
21-26 14,3 14,6 13,4 13,7
16-20 14,45 14,75 13,55 13,85
10-15 14,6 14,9 13,7 14
5-9 14,8 15,1 13,9 14,2
Читайте также:  Гост на фальцевую кровлю

Возможности внешних регуляторов:

  • Таймер работающий во время стадий зарядки и поглощения. Если по какой-то причине ток, потребляемый аккумулятором в конце второй стадии не уменьшился, регулятор все равно переключится на поддерживающую зарядку. Это защитит аккумулятор от перезарядки в результате короткого замыкания в ячейке или другой похожей проблемы.
  • Функция временной задержки. Генератор включается спустя несколько секунд после запуска двигателя. Это устраняет возможные проблемы при запуске, вызванные высокими нагрузками генератора с высокой выходной мощностью. Затем выход генератора постепенно увеличивается, чтобы избежать ударной нагрузки на приводной ремень.
  • Ограничение тока. Регулятор ограничивает максимальный ток, отдаваемый генератором в нагрузку и защищает стандартный генератор. Ограничение тока также используют для контроля максимальной мощности генератора на небольшом двигателе.
  • Контроль напряжения на аккумуляторах, а не на выходе генератора. Позволяет точнее контролировать состояние и управлять процессом зарядки.
  • Водонепроницаемый корпус.

Преимущества многоступенчатого регулятора

Стандартному регулятору напряжения, даже с генератором высокой мощности, требуется до 7 часов на зарядку глубоко разряженных тяговых аккумуляторов. Как правило столько времени на зарядку никогда не бывает. В результате аккумуляторы недозаряжаются, электрическая система работает ниже своих возможностей и аккумуляторы выходят из строя из-за сульфатации.

Высоконагруженный генератор и многоступенчатый выносной регулятор напряжения, сокращают время зарядки аккумуляторов глубокого разряда вдвое. Если аккумуляторную батарею заряжают до 80% емкости, то время зарядки уменьшается до 1-1,5 часов в день. Эффективность электрической системы и срок службы аккумуляторов возрастает, а количество проблем с электричеством на борту уменьшается. Возникающая экономия в течении месяца окупает затраты на новое оборудование.

Технические характеристики внешних регуляторов Sterling Power

Pro Reg BW Pro Reg DW Pro Reg D
Рабочее напряжение, В 12 12/24 12/24
Рекомендуемая мощность генератора, А.

Со встроенным регулятором/без регулятора

350/150 450/150 600/400 Использование со встроенным регулятором или отдельно Да Да Да Плавный запуск генератора Да Да Да Типы заряжаемых аккумуляторов 4 4 4 Четырехступенчатая зарядка постоянным током Да Да Да Датчик температуры аккумуляторов Да Да Да Датчик температуры генератора Нет Да Да Дистанционное управление Нет Да Да Встроенный охлаждающий вентилятор Нет Нет Да Класс защиты IP67 IP67 Габаритные размеры, мм 120 х 80 х 45 160 х 96 х 55 180 х 90 х 55 Вес, кг 0.4 0.6 0.5

Вместо того чтобы приобретать зарядный генератор, можно повысить производительность уже установленного. Внешний регулятор напряжения замещает встроенный регулятор генератора, выполняет программу трехступенчатой зарядки и превращает генератор в мощное зарядное устройство. Максимальный выходной ток в этом случае ограничен мощностью установленного генератора.

Зарядное устройство постоянного тока, работающее от генератора решает те же задачи. Но в отличии от внешнего регулятора напряжения установить такое устройство сможет даже не специалист и оно подходит для двигателей оснащенных электронными блоками управления.

Задайте вопрос,

и получите консультацию по электрооборудованию для катера, яхты, автодома или кемпера

В каждом современном транспортном средстве присутствует развитая электрическая сеть, стабилизация напряжения в которой осуществляется специальным блоком — реле-регулятором. Все о реле-регуляторах, их существующих типах, конструкции и работе, а также о выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

Что такое реле-регулятор напряжения?

Реле-регулятор напряжения (регулятор напряжения) — компонент электрической системы транспортного средства; механическое, электромеханическое или электронное устройство, обеспечивающее поддержку действующего в бортовой электросети напряжения в определенных границах.

Электрическая система транспортных средств построена так, что при остановленном силовом агрегате источником питания выступает аккумуляторная батарея (АКБ), а при запущенном — генератор, преобразующий часть мощности мотора в электроэнергию. Однако генератор имеет существенный недостаток — напряжение вырабатываемого им тока зависит от частоты вращения коленчатого вала, а также от потребляемого нагрузкой тока и окружающей температуры. Для устранения этого недостатка применяется вспомогательное устройство — реле-регулятор или просто регулятор напряжения.

Регулятор напряжения решает несколько задач:

  • Стабилизация напряжения — поддержка напряжения бортовой сети в заданных пределах (в пределах 12-14 или 24-28 вольт с допустимыми отклонениями);
  • Защита АКБ от разряда через цепи генератора при остановленном двигателе;
  • Отдельные типы регуляторов — автоматическое отключение стартера при успешном пуске двигателя;
  • Отдельные типы регуляторов — автоматическое подключение и отключение генератора от АКБ для ее заряда;
  • Отдельные типы регуляторов — изменение напряжения бортовой сети в зависимости от текущих климатических условий (перевод электросистемы на летнюю и зимнюю эксплуатацию).

Реле-регуляторами оснащаются все транспортные средства, тракторы и различные машины. Неисправность данного блока нарушает работу всей электросистемы, в отдельных случаях это может привести к поломке электрооборудования и пожарам. Поэтому неисправный регулятор необходимо как можно скорее заменить, а для верного выбора новой детали следует разобраться в существующих типах, конструкции и принципе действия регуляторов.

Типы, конструкция и принцип работы реле-регулятора

Сегодня существует несколько типов реле-регуляторов, однако в основе их работы лежат одинаковые принципы. Любой регулятор содержит три взаимосвязанных элемента:

  • Измерительный (чувствительный) элемент;
  • Элемент сравнения (управления);
  • Регулирующий элемент.

Регулятор подключается к обмотке возбуждения генератора (ОВГ) осуществляя измерение и изменение силы тока в ней — этим и обеспечивается стабилизация напряжения. В общем случае эта система работает следующим образом. Измерительный элемент, построенный на основе делителя напряжения, постоянно отслеживает силу тока в ОВГ и преобразует ее в сигнал, поступающий на элемент сравнения (управления). Здесь сигнал сравнивается с эталоном — тем значением напряжения, которое в норме должно действовать в электросистеме автомобиля. Элемент сравнения может строиться на основе вибрационных реле и стабилитронах. Если поступающий от измерительного элемента сигнал соответствует эталонному (с допустимым отклонением), то регулятор бездействует. Если же поступающий сигнал отличается от эталонного в ту или иную сторону, то элементом сравнения формируется управляющий сигнал, поступающий на регулирующий элемент, построенный на реле, транзисторах или иных элементах. Регулирующий элемент изменяет ток в ОВГ, чем и достигается возврат напряжения на выходе генератора в необходимые границы.

Читайте также:  Акриловая краска для садовых деревьев фаско

Как уже указывалось, блоки регулятора строятся на различной элементной базе, по этому признаку устройства делятся на несколько типов:

  • Вибрационные;
  • Контактно-транзисторные;
  • Электронные транзисторные (бесконтактные);
  • Интегральные (транзисторные, выполненные по интегральной технологии).

Исторически первыми появились вибрационные устройства, которые, собственно, и называются реле-регуляторами. В таком устройстве все три блока могут объединяться в одной конструкции — электромагнитном реле с нормально замкнутыми контактами, хотя измерительный элемент может выполняться в виде делителя на резисторах. В качестве эталонной величины в реле выступает сила натяжения возвратной пружины. В общем случае реле-регулятор работает просто. При малом токе на ОВГ или низком напряжении на выходе генератора (в зависимости от способа подключения регулятора) реле не работает и через его замкнутые контакты свободно проходит ток — это приводит к росту напряжения. При повышении напряжения реле срабатывает, напряжение в цепи падает и реле отпускается, напряжение вновь возрастает и реле опять срабатывает — так реле переходит в колебательный режим. При изменении напряжения на генераторе в ту или иную сторону изменяется частота колебаний реле, что и обеспечивает стабилизацию напряжения.

В настоящее время вибрационные реле, имеющие малую эффективность и недостаточную надежность, уже не используются на транспортных средствах. В свое время их вытеснили контактно-транзисторные регуляторы, в которых в качестве сравнивающего/управляющего элемента используется вибрационное реле, а в качестве регулирующего — транзистор, работающий в режиме ключа. Здесь транзистор играет роль контактов реле, поэтому в целом работа такого регулятора аналогично описанной выше. Сегодня регуляторы такого типа практически вытеснены бесконтактными транзисторными различных конструкций.

В бесконтактных транзисторных регуляторах реле заменено на более простой полупроводниковый прибор — стабилитрон. В качестве эталонного значения используется напряжение стабилизации стабилитрона, а регулирующий элемент построен на основе транзисторов. При низком напряжении стабилитрон и транзисторы находятся в таком состоянии, что на ОВГ подается максимальный ток, что приводит к росту напряжения. При достижении необходимого уровня напряжения стабилитрон и транзисторы переходят в другое состояние и начинают работать в колебательном режиме, что, как и в случае обычного реле, обеспечивает стабилизацию напряжения.

Современные электронные регуляторы строятся на транзисторах и могут иметь широтно-импульсный модулятор (ШИМ), посредством которого задается частота переключения схемы и возможность внедрения устройства в общую автомобильную систему управления.

Бесконтактные транзисторные регуляторы могут выполняться на дискретных элементах и по интегральной технологии. В первом случае используются обычные электронные компоненты (стабилитроны, транзисторы, резисторы и т.д.), во втором случае весь блок собран на одной микросхеме или компактном блоке из залитых компаундом компактных радиодеталей.

Рассмотренную конструкцию имеют простейшие реле-регуляторы, в реальности же используются более сложные устройства с различными вспомогательными блоками — управления стартером, предотвращения разряда АКБ через обмотку возбуждения, коррекции режима работы в зависимости от температуры, защиты схемы, самодиагностики и другими. На многих реле-регуляторах тракторов и грузовых автомобилей также реализована возможность ручной регулировки напряжения стабилизации. Данная регулировка выполняется с помощью переменного резистора (в вибрационных устройствах — с помощью пружины) посредством вынесенной за пределы корпуса рычажка или рукоятки.

Регуляторы выполняются в виде небольших блоков, монтируемых непосредственно на генератор или в удобном месте транспортного средства. Подключение устройства может осуществляться к ОВГ и/или выходу генератора, либо к участку бортовой электросети, где требуется стабилизированное напряжение. При этом один вывод ОВГ обязательно подключается к «+» или к «-» бортовой электросети.

Вопросы выбора, диагностики и замены реле-регуляторов напряжения

В реле-регуляторах могут возникать различные неисправности, которые в большинстве случаев проявляются отсутствием тока заряда АКБ и, напротив, чрезмерным током заряда АКБ. Простейшая проверка регулятора может быть проведена с помощью вольтметра — достаточно запустить двигатель и в течение 10-15 минут дать ему поработать с частотой 2500-3000 об/мин и со включенными фарами. Затем, не снижая оборотов и не выключая фар, измерить напряжение на клеммах АКБ — оно должно составлять 14,1-14,3 вольта (для 24-вольтовых в два раза выше). Если напряжение значительно ниже или выше, то это повод проверить генератор, и, если он в порядке — заменить регулятор.

На замену следует брать реле-регулятор того же типа и модели, что был установлен ранее. Особенно нужно обращать внимание на порядок подключения регулятора к бортовой сети (к каким клеммам генератора и других элементов), а также на напряжение питания и токи. Замену детали необходимо выполнять по инструкции, работ можно выполнять только при остановленном двигателе и снятой с АКБ клеммы. Если соблюдены все рекомендации, а регулятор подобран верно, то он сразу начнет работать, обеспечивая нормальное функционирование электросистемы.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector