Реле-регулятор напряжения генератора: схема, принцип действия. Схема генератора регулятор напряжения

Регулирование выходного напряжения | Аккумулятор, генератор, стартер

Полная внутренняя схема генератора переменного тока

Рис. Полная внутренняя схема генератора переменного тока

Чтобы предохранить батарею транспортного средства от перезарядки, напряжение зарядки должно удерживаться ниже напряжения газообразования свинцово-кислотной батареи. Для всех 12-вольтовых систем зарядки используется значение 14,2 ± 0,2 В. При постоянно расширяющемся использовании электронных систем жизненно важен точный контроль напряжения. Это также позволяет расширить применение герметизированных батарей, поскольку сводит к минимуму возможность перезарядки. Из-за постоянно изменяющейся скорости вращения двигателя и нагрузки на генератор регулирование напряжения на генераторе переменного тока транспортного средства — трудная задача. Выходное напряжение генератора переменного тока без регулирования линейно повышалось бы пропорционально скорости вращения двигателя. Выходное напряжение генератора переменного тока также пропорционально силе магнитного поля, а оно, и свою очередь, пропорционально току возбуждении ротора. Задача регулятора состоит в том, чтобы управлять этим током в ответ на изменение выходного напряжения генератора — классический случай авторегулирования с обратной связью. На рисунке показана блок-схема, на которой представлен принцип действия регулятора. Ток возбуждении выключается, как только увеличивается выходное напряжение, и затем снова включается, как только выходное напряжение падает. Резкое включение тока возбуждения не вызывает резких изменений выходного напряжения вследствие очень высокой индуктивности обмотки возбуждении (ротора). Кроме того, процесс переключения занимает только несколько миллисекунд. Многие регуляторы также содержат цепи определенной температурной компенсации, чтобы увеличить скорость зарядки в холодных условиях и уменьшить эту скорость в более теплых.

Блок-схема работы регулятора

Рис. Блок-схема работы регулятора

При работе со схемами регулятора необходимо внимательно относиться к тому, где прерывается цепь возбуждения. Например, в некоторых генераторах переменного тока обмотка возбуждения постоянно подключена к диодам, а регулятор коммутирует «земляной» конец обмотки. В других системах, наоборот, один вывод обмотки возбуждения постоянно заземлен, а регулятор коммутирует цепь со стороны питания. На рисунке показаны оба способа.

Включение регулятора напряжения в цепь обмотки возбуждения

Рис. Включение регулятора напряжения в цепь обмотки возбуждения

Генераторы переменного тока не требуют дополнительного регулирования тока возбуждения, так как при регулировке выходного напряжения то напряжение, которое подается на обмотку возбуждения, не может превысить определенный уровень. А это, в свою очередь, позволит течь через сопротивление обмотки только определенному току, следовательно, существует предел для силы магнитного поля. Таким образом, ограничивается максимальный ток, который может создать генератор переменного тока.

Регуляторы могут быть механическими или электронными, и именно последние повсеместно применяются на современных автомобилях. Механический тип использует обмотку, связанную с выходом генератора переменного тока. Магнитное поле, создаваемое в этой обмотке, пропорционально выходному напряжению. Группа нормально замкнутых контактов связана с сердечником, который удерживается в оттянутом положении пружиной. Питание на обмотку возбуждения подается через эти контакты. Когда выходное напряжение поднимается выше заданного уровня, притяжение сердечника к электромагниту регулятора преодолеет натяжение пружины и разомкнет контакты. Это отключает ток возбуждения, и выходное напряжение генератора снижается. Как только выходное напряжение окажется ниже заданного уровня, пружина снова замкнет контакты регулятора и процесс продолжится. На рисунке показана упрошенная схема механического регулятора. Принцип его работы не изменился со времен первого регулятора напряжения динамо-машины.

Принцип работы механического регулятора

Рис. Принцип работы механического регулятора

Проблемы механических регуляторов — износ контактов и других движущихся частей. Эти проблемы было преодолены с появлением электронных регуляторов, которые вследствие более точной регулировки напряжения и очень быстрого переключения значительно совершеннее механических и обеспечивают более стабильное выходное напряжение. Благодаря компактности и нечувствительности к вибрации электронные регуляторы теперь практически всегда устанавливаются непосредственно на генератор переменного тока, уменьшая число требуемых кабельных соединений.

Ключевой элемент электронного регулятора напряжения — диод Зенера, или стабилитрон. В этом приборе используется управляемый пробой р-n перехода, и стабилитрон при определенном напряжении проводит ток в обратном направлении. Стабилитрон используется в качестве чувствительного элемента в электронном регуляторе. На рисунке показана упрощенная схема электронного регулятора напряжения.

Электронный регулятор напряжения

Рис. Электронный регулятор напряжения

Регулятор работает следующим образом. Когда нагрузка генератора переменного тока возрастет, его выходное напряжение окажется ниже заданного уровня. Тогда транзистор Т1 включается подачей тока на его базу через резистор R3. Это приведет к увеличению тока возбуждения, и, соответственно, увеличится выходное напряжение. Когда будет достигнуто заданное напряжение, диод Зенера откроется. Резисторами R1 и R2 устанавливается соответствующее напряжение питания, например, 14,2 В. Как только стабилитрон откроется (начнет проводить ток), откроется транзистор Т1, что приведет к снижению напряжения на базе Т2 почти до нуля. Падение уровня напряжения приведет к закрытию транзистора T2, ток возбуждения станет равным нулю и выходное напряжение упадет. Стабилитрон вновь закроется, что приведет к закрытию Т1 и открытию Т2, и цикл продолжится. Обычный диод D1 шунтирует противо-э.д.с. обмотки возбуждения и, таким образом, предотвращает повреждение других компонентов схемы.

Электронные регуляторы могут быть выполнены так, чтобы отслеживать либо напряжение батареи, либо напряжение генератора, либо комбинацию этих напряжений. Большинство действующих в настоящее время систем реагируют на напряжение генератора, поскольку это предполагает определенную защиту от перенапряжения в случае отключении батареи.

Гибридный регулятор с интегральной схемой

Рис. Гибридный регулятор с интегральной схемой

На рисунке показана схема гибридного регулятора напряжения с интегральной схемой (ИС). Гибридная схема состоит из дискретных компонентов, размещенных на керамической пластине с применением пленочных технологий. Главная часть регулятора — интегральная схема, содержащая чувствительные элементы и компоненты температурной компенсации. ИС управляет выходным каскадом типа пары Дарлингтона. Этот способ позволяет создать компактное устройство, которое очень надежно работает за счет малого числа компонентов и связей.

Изменение отклика регулятора в зависимости от температуры среды

Рис. Изменение отклика регулятора в зависимости от температуры среды

На графике показано, как отклик интегрального регулятора меняется с изменением температуры. Это изменение важно, чтобы гарантировать правильную зарядку в «летних» и «зимних» условиях. Когда батарея холодная, сопротивление электролита увеличивается. Это означает, что необходимо более высокое напряжение, чтобы создать правильный ток зарядки.

Чтобы предотвратить повреждение электронных компонентов, в некоторых случаях требуется защита от перенапряжения. Когда электрогенератор связан с системой батарейного питания, напряжение даже в случае отказа регулятора обычно не превышает приблизительно 20 В вследствие низкого сопротивления батареи, а также поглощения батареей тока. Если генератор будет работать с отсоединенной батареей, что не рекомендуется, некоторую защиту обеспечит мощный диод Зенера, подсоединенный к обмотке возбуждения. Если напряжение системы превысит его пороговый уровень, стабилитрон начнет проводить, что ограничит напряжение возбуждения к тем самым сохранит напряжение системы в разумных пределах.

ustroistvo-avtomobilya.ru

схема подключения и устройство. Схема соединений системы генератора

Особенности генератора ВАЗа-2107, схема подключения в систему электроснабжения и зарядки – это то, что должен знать автомобилист. Если прекратится генерация напряжения, то машина долго не сможет работать на одном аккумуляторе. Карбюраторные двигатели с бесконтактным зажиганием при среднем уровне заряда смогут продержаться не более одного дня поездки с выключенным светом. Инжекторные проработают без генератора несколько часов, так как двигатель насоса и ЭБУ потребляют большой ток.

Конструкция генераторов

Схема зарядки генератора ВАЗа-2107 ничем практически не отличается от той, которая применяется на всех других автомобилях.

генератор ваз 2107 схема

Проверенная годами и надежная конструкция, которая содержит минимум элементов. А это значит, что ломаться нечему. Привод генератора осуществляется от коленчатого вала двигателя при помощи гибкого ремня. Основные части электромашины:

Статор – это неподвижная часть, на ней находится обмотка. Выполнена из толстого медного провода.
Ротор – подвижная часть генератора, на ней находится обмотка возбуждения.
Крышки из алюминия. Предназначены для центровки ротора и установки дополнительного оборудования.
Реле-регулятор. Позволяет производить корректировку напряжения на выходе генератора.
Ремень. Необходим для передачи вращения от коленчатого вала к ротору генератора.
Блок полупроводниковых диодов и конденсатор. Выпрямляет постоянное напряжение, в результате происходит избавление от переменной составляющей тока.
Шкив и крыльчатка. Позволяют охлаждать корпус.

Такую конструкцию имеет не только генератор ВАЗа-2107. Схема подключения его мало чем отличается от той, которая применяется на более современных автомобилях зарубежного производства. Конструктивно различные модели отличаются большим размером обмоток, габаритами генератора, наличием водяного охлаждения.

Ротор генератора

Схема генератора ВАЗа-2107 (инжектор) мало чем отличается от той, которая применяется на устаревших карбюраторных моторах. Одно отличие – конструкция более современная и способна выдать больший ток. Ротор включает в себя обмотку возбуждения, которая создает вокруг себя постоянное магнитное поле. А это одно из условий для работы генераторной установки. Второе условие – это движение. Другими словами, если на обмотку возбуждения будет подано напряжение, но ротор не вращается, генерация тока не произойдет. Как только начнется движение ротора, сразу же на статорной обмотке начнет появляться переменное напряжение. схема генератора ваз 2107 инжектор

Статор генератора

Статор – это неподвижная часть генераторной установки, которая при помощи кронштейнов закреплена на блоке двигателя. Обмотка находится на сердечнике из трансформаторной стали. При работе устройства в обмотке возникает электродвижущая сила. Один маленький нюанс – на статоре три обмотки, следовательно, вырабатывается трехфазное напряжение. При помощи такой схемы можно уменьшить пульсации тока при работе. Но и требуется несколько этапов преобразований, более сложная схема выпрямителя. генератор ваз 2107 схема

Регулятор напряжения

Схема карбюратора генератора ВАЗа-2107 с моторами старого образца состояла из регулятора напряжения выносного типа.

Отдельно в подкапотном пространстве располагалась коробка с устройством. Регуляторы могут быть следующих типов:

Регулируемые – возможность переключать в режим «зима» и «лето». В первом напряжение стабилизации немного выше, чем во втором. Относится к классу электрических бесконтактных устройств.
Нерегулируемые – состоят из схемы на полупроводниковом кристалле или нескольких элементов. Тоже является бесконтактным электрическим прибором.
Механический вид состоит из электромагнитных реле и сопротивления. Не применяется уже давно, так как степень надежности крайне низкая.

схема зарядки аккумулятора от генератора ваз 2107

С помощью регулятора напряжения устанавливается постоянное питание обмотки возбуждения. Ведь есть одна особенность генераторных установок: если изменить магнитное поле ротора, то напряжение на выходе устройства пропорционально видоизменится. Частота и сила тока останутся прежними. На современных модификациях автомобилей используются реле-регуляторы, совмещенные с щеткодержателем. Стоимость такого устройства значительно ниже.

Блок диодов и конденсатор

Блок диодов в схеме зарядки аккумулятора от генератора ВАЗа-2107 состоит из шести полупроводников, смонтированных на подковообразной пластине. Она крепится на задней крышке и позволяет с ее же помощью охлаждать диоды. Полупроводники преобразуют переменное напряжение трехфазное в постоянное однополярное. схема зарядки генератора ваз 2107 В некоторых конструкциях применяются еще два дополнительных полупроводника, предназначенных для защиты от перенапряжения. Но на автомобилях ВАЗ-2107 такие схемы не используются, так как они усложняют конструкцию.

С помощью конденсатора в задней части устройства получается избавиться от переменной составляющей на выходе генератора. Проблема в том, что после выпрямления все равно останется небольшая пульсация переменного тока. А конденсатор по схеме замещения работает как проводник при протекании переменного тока и как разрыв при постоянном. Другими словами, по теореме Кирхгофа, вся переменная составляющая просто будет замкнута и не пройдет дальше.

Совместная работа генератора и аккумулятора

Соединены аккумулятор и генератор ВАЗа-2107 по схеме очень простой. От силового вывода генератора идет один толстый провод к плюсовой клемме АКБ. Минус – это корпус двигателя и кузов автомобиля. Напряжение на регулятор поступает через блок с лампой и диодом, смонтированным в приборной панели. Когда прекращается питание обмотки возбуждения, в приборке загорается лампа с изображением красного аккумулятора.

схема генератора ваз 2107 карбюратор

Когда мотор остановлен, вся электросеть запитана от АКБ. При запуске двигателя в работу включается генератор. Причем уровня тока достаточно, чтобы удовлетворить необходимость как в зарядке аккумулятора, так и в питании всех потребителей. С помощью регулятора удается поддерживать напряжение на одном уровне, независимо от частоты вращения ротора. Если бы не реле-регулятор, напряжение изменялось бы в интервале 12-30 Вольт.

fb.ru

Реле-регулятор напряжения генератора: схема, принцип действия

Автомобили 8 августа 2015

Реле-регулятор напряжения генератора — это неотъемлемая часть системы электрооборудования любого автомобиля. С его помощью производится поддержка напряжения в определенном диапазоне значений. В данной статье вы узнаете о том, какие конструкции регуляторов существуют на данный момент, в том числе будут рассмотрены механизмы, давно не используемые. реле регулятор напряжения генератора

Основные процессы автоматического регулирования

Совершенно неважно, какой тип генераторной установки используется в автомобиле. В любом случае он имеет в своей конструкции регулятор. Система автоматического регулирования напряжения позволяет поддерживать определенное значение параметра, независимо от того, с какой частотой вращается ротор генератора. На рисунке представлен реле-регулятор напряжения генератора, схема его и внешний вид.

Анализируя физические основы, с использованием которых работает генераторная установка, можно прийти к выводу, что напряжение на выходе увеличивается, если скорость вращения ротора становится выше. Также можно сделать вывод о том, что регулирование напряжения осуществляется путем уменьшения силы тока, подаваемого на обмотку ротора, при повышении скорости вращения.

реле регулятор напряжения генератора схема

Что такое генератор

Любой автомобильный генератор состоит из нескольких частей:

1. Ротор с обмоткой возбуждения, вокруг которой при работе создается электромагнитное поле.

2. Статор с тремя обмотками, соединенными по схеме "звезда" (с них снимается переменное напряжение в интервале от 12 до 30 Вольт).

3. Кроме того, в конструкции присутствует трехфазный выпрямитель, состоящий из шести полупроводниковых диодов. Стоит заметить, что реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 2107 (инжектор или карбюратор в системе впрыска) одинаков.

Но работать генератор без устройства регулирования напряжения не сможет. Причина тому — изменение напряжения в очень большом диапазоне. Поэтому необходимо использовать систему автоматического регулирования. Она состоит из устройства сравнения, управления, исполнительного, задающего и специального датчика. Основной элемент — это орган регулирования. Он может быть как электрическим, так и механическим. реле регулятор напряжения генератора ваз 2106

Видео по теме

Работа генератора

Когда начинается вращение ротора, на выходе генератора появляется некоторое напряжение. А подается оно на обмотку возбуждения посредством органа регулировки. Стоит также отметить, что выход генераторной установки соединен напрямую с аккумуляторной батареей. Поэтому на обмотке возбуждения напряжение присутствует постоянно. Когда увеличивается скорость ротора, начинает изменяться напряжение на выходе генераторной установки. Подключается реле-регулятор напряжения генератора Valeo или любого другого производителя к выходу генератора.

При этом датчик улавливает изменение, подает сигнал на сравнивающее устройство, которое анализирует его, сопоставляя с заданным параметром. Далее сигнал идет к устройству управления, от которого производится подача на исполнительный механизм. Регулирующий орган способен уменьшить значение силы тока, который поступает к обмотке ротора. Вследствие этого на выходе генераторной установки производится уменьшение напряжения. Аналогичным образом производится повышение упомянутого параметра в случае снижения скорости ротора. реле регулятор напряжения генератора ваз 2101

Двухуровневые регуляторы

Двухуровневая система автоматического регулирования состоит из генератора, выпрямительного элемента, аккумуляторной батареи. В основе лежит электрический магнит, его обмотка соединена с датчиком. Задающие устройства в таких типах механизмов очень простые. Это обычные пружины. В качестве сравнивающего устройства применяется небольшой рычаг. Он подвижен и производит коммутацию. Исполнительным устройством является контактная группа. Орган регулировки — это постоянное сопротивление. Такой реле-регулятор напряжения генератора, схема которого приведена в статье, очень часто используется в технике, хоть и является морально устаревшим. реле регулятор напряжения генератора ланос

Работа двухуровневого регулятора

При работе генератора на выходе появляется напряжение, которое поступает на обмотку электромагнитного реле. При этом возникает магнитное поле, с его помощью притягивается плечо рычага. На последний действует пружина, она используется как сравнивающее устройство. Если напряжение становится выше, чем положено, контакты электромагнитного реле развлекаются. При этом в цепь выключается постоянное сопротивление. На обмотку возбуждения подается меньший ток. По подобному принципу работает реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 21099 и других автомобилей отечественного и импортного производства. Если же на выходе уменьшается напряжение, то производится замыкание контактов, при этом изменяется сила тока в большую сторону.

Электронный регулятор

У двухуровневых механических регуляторов напряжения имеется большой недостаток — чрезмерный износ элементов. По этой причине вместо электромагнитного реле стали использовать полупроводниковые элементы, работающие в ключевом режиме. Принцип работы аналогичен, только механические элементы заменены электронными. Чувствительный элемент выполнен на делителе напряжения, который состоит из постоянных резисторов. В качестве задающего устройства используется стабилитрон.

Современный реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 21099 является более совершенным устройством, надежным и долговечным. На транзисторах функционирует исполнительная часть устройства управления. По мере того как изменяется напряжение на выходе генератора, электронный ключ замыкает или размыкает цепь, при необходимости подключают добавочное сопротивление. Стоит отметить, что двухуровневые регуляторы являются несовершенными устройствами. Вместо них лучше использовать более современные разработки. реле регулятор напряжения генератора китайского скутера

Трехуровневая система регулирования

Качество регулирования у таких конструкций намного выше, нежели у рассмотренных ранее. Ранее использовались механические конструкции, но сегодня чаще встречаются бесконтактные устройства. Все элементы, используемые в данной системе, такие же, как и у рассмотренных выше. Но отличается немного принцип работы. Сначала подается напряжение посредством делителя на специальную схему, в которой происходит обработка информации. Установить такой реле-регулятор напряжения генератора ("Форд Сиерра" также может оснащаться подобным оборудованием) допустимо на любой автомобиль, если знать устройство и схему подключения.

Здесь происходит сравнение действительного значения с минимальным и максимальным. Если напряжение отклоняется от того значения, которое задано, то появляется определенный сигнал. Называется он сигналом рассогласования. С его помощью производится регулирование силы тока, поступающего на обмотку возбуждения. Отличие от двухуровневой системы в том, что имеется несколько добавочных сопротивлений. реле регулятор напряжения генератора форд сиерра

Современные системы регулирования напряжения

Если реле-регулятор напряжения генератора китайского скутера двухуровневый, то на дорогих автомобилях используются более совершенные устройства. Многоуровневые системы управления могут содержать 3, 4, 5 и более добавочных сопротивлений. Существуют также следящие системы автоматического регулирования. В некоторых конструкциях можно отказаться от использования добавочных сопротивлений.

Вместо них увеличивается частота срабатывания электронного ключа. Использовать схемы с электромагнитным реле попросту невозможно в следящих системах управления. Одна из последних разработок — это многоуровневая система управления, которая использует частотную модуляцию. В таких конструкциях необходимы добавочные сопротивления, которые служат для управления логическими элементами. реле регулятор напряжения генератора ваз 2107 инжектор

Как снимать реле-регулятор

Снять реле-регулятор напряжения генератора ("Ланос" или отечественная "девятка" у вас - не суть важно) довольно просто. Стоит заметить, что при замене регулятора напряжения потребуется всего один инструмент — плоская или крестовая отвертка. Снимать генератор или ремень и его привод не нужно. Большинство устройств находится на задней крышке генератора, причем объединены в единый узел с щеточным механизмом. Наиболее частые поломки происходят в нескольких случаях.

Во-первых, при полном стирании графитовых щёток. Во-вторых, при пробое полупроводникового элемента. О том, как провести проверку регулятора, будет рассказано ниже. При снятии вам потребуется отключить аккумуляторную батарею. Отсоедините провод, который соединяет регулятор напряжения с выходом генератора. Выкрутив оба крепежных болта, можно вытянуть корпус устройства. А вот реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 2101 имеет устаревшую конструкцию - он монтируется в подкапотном пространстве, отдельно от щеточного узла. реле регулятор напряжения генератора ваз 21099

Проверка устройства

Проверяется реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 2106, "копеек", иномарок одинаково. Как только произведете снятие, посмотрите на щетки - у них должна быть длина более 5 миллиметров. В том случае, если этот параметр отличается, нужно проводить замену устройства. Чтобы осуществить диагностику, потребуется источник постоянного напряжения. Желательно, чтобы можно было изменить выходную характеристику. В качестве источника питания можно использовать аккумулятор и пару пальчиковых батареек. Еще вам необходима лампа, она должна работать от 12 Вольт. Вместо нее можно использовать вольтметр. Подключаете плюс от питания к разъему регулятора напряжения. реле регулятор напряжения генератора ваз 2107

Соответственно, минусовой контакт соединяете с общей пластиной устройства. Лампочку или вольтметр соединяете со щетками. В таком состоянии между щетками должно присутствовать напряжение, если на вход подается 12-13 Вольт. Но если вы будете подавать на вход больше, чем 15 Вольт, между щетками напряжения не должно быть. Это признак исправности устройства. И совершенно не имеет значения, диагностируется реле-регулятор напряжения генератора ВАЗ 2107 или другого автомобиля. Если же контрольная лампа горит при любом значении напряжения или вовсе не загорается, значит, присутствует неисправность узла. реле регулятор напряжения генератора bosch

Выводы

В системе электрооборудования автомобиля реле-регулятор напряжения генератора "Бош" (как, впрочем, и любой иной фирмы) играет очень большую роль. Как можно чаще следите за его состоянием, проверяйте на наличие повреждений и дефектов. Случаи выхода из строя такого устройства нередки. При этом в лучшем случае разрядится аккумуляторная батарея. А в худшем может повыситься напряжение питания в бортовой сети. Это приведет к выходу из строя большей части потребителей электроэнергии. Кроме того, может выйти из строя и сам генератор. А его ремонт обойдется в кругленькую сумму, а если учесть, что АКБ очень быстро выйдет из строя, расходы и вовсе космические. Стоит также отметить, что реле-регулятор напряжения генератора Bosch является одним из лидеров по продажам. У него высокая надежность и долговечность, а характеристики максимально стабильны.

Источник: fb.ru

Комментарии

Идёт загрузка...