Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реле регуляторы напряжения автомобильные

Реле регулятор напряжения: стабильность напряжения бортовой электросети

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.

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.

Читать еще:  Сколько литров тосола нужно в ваз 2109

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.

Читать еще:  Схема подключения контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи

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.

Реле-регулятор в автомобиле

Реле-регулятор конструктивно объединяет три согласованно работающих прибора:

  • регулятор напряжения 1
  • ограничитель тока 2
  • реле обратного тока 3

Регулятор напряжения поддерживает постоянным напряжение, генератора при изменяющемся числе оборотов коленчатого вала двигателя. Ограничитель тока предотвращает возрастание тока свыше допустимого. Реле обратного тока включает генератор во внешнюю цепь, когда напряжение на его щетках выше напряжения аккумуляторной батареи, и отключает его, когда напряжение на щетках становится ниже напряжения батареи. Рассмотрим устройство и работу этих приборов.

Регулятор напряжения представляет собой электромагнит, состоящий из ярма 9 с сердечником 8, обмотки 7, выполненной из провода строго подобранного сечения, якоря 6 с двумя контактами 4 и 5, пружины 3, регулирующей силу притяжения якоря, и добавочного сопротивления 2, включенного параллельно контактам якоря.

Когда двигатель не работает или работает на малых оборотах, т.е. когда напряжение генератора небольшое, путь тока следующий: от положительной щетки генератора по проводу на обмотку 7 сердечника 8 регулятора и по массе на отрицательную щетку генератора. Одновременно ток идет через замкнутые контакты 4 и 5 по якорю 6, по ярму 9 (через точку 1) и обмотке возбуждения Ш генератора на отрицательную щетку генератора.

Рис. Реле-регулятор: 1 — регулятор напряжения; 2 — ограничитель; 3 — реле обратного тока

С увеличением числа оборотов.коленчатого вала повышается напряжение генератора. Когда оно достигает 14,9 в, магнитный поток электромагнита регулятора увеличивается настолько, что преодолевает сопротивление пружины 3, притягивает якорь 6 и размыкает контакты 4 и 5. В этом случае ток не идет по ярму, а в цепь обмотки возбуждения генератора включается добавочное сопротивление 2. В результате ток и, следовательно, магнитный поток в обмотке возбуждения генератора уменьшаются, уменьшается и напряжение тока, отдаваемого генератором. Как только напряжение генератора снижается до 14,1 в, контакты 4 и 5 регулятора замыкаются и напряжение генератора вновь начинает повышаться.

Рис. Схема регулятора напряжения: Я — якорь генератора; Ш — обмотка возбуждения; 1 — масса регулятора; 2 — добавочное сопротивление; 3 — пружина якоря; 4 и 5 — контакты якоря; 6 — якорь; 7 — обмотка; 8 — сердечник; 9 — ярмо

У автомобилей, имеющих четырех-полюсные генераторы (автомобили Урал-375 и др.), в реле-регуляторе применяются не один, а два регулятора напряжения. Каждый из регуляторов напряжения обслуживает одну из обмоток возбуждения генератора. Устроены они одинаково и работают совместно.

При включении во внешнюю цепь нескольких потребителей тока одновременно (ламп фар, звукового сигнала и т. д.) ток, отдаваемый генератором, увеличивается и может возрасти настолько, что обмотки генератора при перегрузке сгорят.

Рис. Схема ограничителя тока: Я — якорь генератора; Ш — обмотка возбуждения; 1 — обмотка; 2 — ярмо; 3 — пружина якоря; 4 — якорь; 5 и 6 — контакты; 7 — добавочное сопротивление; 8 — провод

Для предотвращения этого служит ограничитель тока, который работает подобно регулятору напряжения, но отличается от него тем, что имеет не тонкую, а толстую обмотку, рассчитанную на прохождение тока 17—19 а. Когда ток в цепи небольшой, контакты прибора сомкнуты и ток идет:

  • а) на возбуждение генератора: от положительной щетки через ярмо 2, якорь 4, замкнутые контакты 6 и 5, провод 8, обмотку возбуждения Ш и на отрицательную щетку;
  • б) на питание потребителей: от положительной щетки через ярмо 2, обмотку 1 ограничителя тока, потребители, массу автомобиля и на отрицательную щетку.
Читать еще:  Неправильные показания датчика уровня топлива

Когда ток во внешней цепи превышает 17—19 а, магнитное поле сердечника ограничителя тока преодолевает натяжение пружины 3, сердечник притягивает якорь и размыкает контакты. Тогда ток возбуждения идет уже не через контакты, а через добавочное сопротивление 7, в результате чего его сила снижается, а следовательно, уменьшается и ток, отдаваемый генератором во внешнюю цепь. Пружина 3 вследствие ослабления магнитного поля сердечника замыкает контакты 5 и 6 и ток возбуждения вновь возрастает. Таким образом, в результате непрерывного размыкания и замыкания контактов ограничителя тока ток, отдаваемый генератором, автоматически ограничивается заданной величиной.

Реле обратного тока предназначается для включения генератора в цепь и зарядки аккумуляторной батареи, когда напряжение на его щетках превосходит напряжение на клеммах батареи. Когда же напряжение генератора, работающего с небольшим числом оборотов якоря, становится ниже напряжения батареи, реле отключает генератор от внешней цепи. Это необходимо для того, чтобы предотвратить разрядку батареи через обмотку генератора и перегорание обмотки.

Реле обратного тока состоит из ярма 6, электромагнита с якорем 5 и двух контактов — подвижного 4 и неподвижного 3.

Рис. Схема реле обратного тока: Я — якорь генератора; Б — аккумуляторная батарея; 1 — тонкая обмотка; 2 — толстая обмотка; 3 — неподвижный контакт; 4 — подвижной контакт; 5 — якорь; 6 — ярмо

Сердечник электромагнита имеет две обмотки: толстую 2 с небольшим числом витков, присоединенную одним концом к неподвижному контакту 3 и другим к положительной щетке генератора, и тонкую 1, соединенную одним концом с массой корпуса реле-регулятора, а другим с толстой обмоткой.

Когда напряжение генератора становится меньше, чем напряжение батареи, магнитный поток сердечника небольшой и контакты 3 и 4 под действием пружины разомкнуты. С увеличением оборотов коленчатого вала напряжение генератора возрастает и, когда оно становится выше напряжения аккумуляторной батареи, контакты реле замыкаются.

Путь тока в этом случае следующий: от положительной щетки генератора по проводу на толстую обмотку 2 и через замкнутые контакты 3 и 4 на якорь 5, ярмо 6 и через аккумуляторную батарею на массу автомобиля и с массы автомобиля на отрицательную щетку генератора; параллельно часть тока идет через тонкую обмотку и массу автомобиля на отрицательную щетку генератора. При этом как по тонкой, так и по толстой обмотке реле ток идет в одном направлении, усиливая притяжение якоря и плотность соединения контактов.

Когда напряжение генератора становится меньше, чем напряжение аккумуляторной батареи, ток от нее идет через ярмо 6, якорь 5, замкнутые контакты 4 и 3, толстую обмотку 2 реле и через генератор на отрицательную клемму батареи. Так как по толстой обмотке ток идет в обратном направлении, он размагничивает сердечник и контакты размыкаются.

Реле-регулятор закрывается крышкой и пломбируется. Он крепится обычно под капотом на передней стенке кабины. Из-под крышки реле-регулятора выступают три клеммы, имеющие буквенную маркировку. Клемма Б соединяется проводом через амперметр с аккумуляторной батареей; клеммы Я и Ш — с соответствующими клеммами генератора. Масса реле-регулятора (винт на основании) соединяется с массой генератора (винт на корпусе). Основные данные генераторов и реле-регуляторов указаны в таблице.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector