Регулятор напряжения генератора: схема, проверка

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.

Взаимосвязь источников тока авто

В транспортном средстве находится минимум два источника электроэнергии:

• аккумулятор – необходим в момент запуска ДВС и первичного возбуждения обмотки генератора, энергию не создает, а только расходует и накапливает в момент подзарядки
• генератор – питает бортовую сеть на любых оборотах и подпитывает АКБ только на высоких оборотах

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:

• при взаимном перемещении рамки и окружающего ее магнитного поля в ней возникает электродвижущая сила
• электромагнитом генераторов постоянного тока служат статоры, ЭДС, соответственно возникает в якоре, ток снимается с коллекторных колец
• в генераторе переменного тока намагничивается якорь, электроэнергия возникает в обмотках статора

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:

• подстройка тока в обмотке возбуждения
• выдерживание диапазона 13,5 – 14,5 В в бортовой сети и на клеммах аккумулятора
• отсечение питания обмотки возбуждения от АКБ при заглушенном двигателе

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.

Как проверить генератор мультиметром

Диодный мост генератора можно проверить мультиметром, но также можно также воспользоваться стендом, которым проверяли регулятор.

Но перед этим, прежде всего, не снимая выпрямительный мост с генератора, подсоедините красный провод тестера к клемме 30 генератора, а чёрный провод — к корпусу. Режим работы тестера выставьте на прозвонку (иконка диода). Если его нет, то ставьте на 1−2 кОм. Мультиметр должен показывать бесконечность. Если показания другие, диодный мост неисправен.

Затем проверьте выпрямители тока на пробой. Положительный (красный) щуп оставьте на клемме 30, отрицательным коснитесь болтов крепления моста по очереди. Дисплей мультиметра во всех случаях должен выдавать бесконечность, любые другие означают пробой.

Далее положительный щуп подсоедините к болтам крепления моста, а отрицательный к корпусу генератора. В этом случае тестер также должен выдавать бесконечность.

Но на практике такой проверки чаще всего бывает недостаточно. В большинстве случаев требуется более детально прозвонить генератор.

Тщательная прозвонка

Для этого открутите крепёжные болты выпрямительного блока, отсоедините медные провода обмотки статора и снимите диодный мост с генератора. Теперь можно проверить индивидуально каждый полупроводник. Перед проверкой желательно промыть стабилизатор проточной водой, используя щётку средней жёсткости, а затем тщательно высушить. Для быстрой сушки вполне подойдёт фен для волос.

Один из щупов тестера закрепите на диодной пластине, второй подсоедините к центральному выводу каждого диода, закреплённого на этой пластине. Затем поменяйте щупы местами. В одном случае мультиметр должен показать бесконечность, в другом — номинальное сопротивление, равное примерно 570−590 Ом. Выпрямители считаются неисправными, если:

• В первом и втором замере (когда сменили полярность) показания мультиметра одинаковы;
• Сопротивление диодов больше или меньше номинальных значений.

Со второй пластиной диодного моста произведите те же действия. Если обнаружена неисправность одного или нескольких диодов, проще будет заменить выпрямительный блок целиком. Правда, попадаются умельцы, которые меняют вышедшие из строя диоды по отдельности, но такая работа требует определённого навыка и сноровки.

Проверка обмоток якоря и статора

При дальнейшей проверке требуется полностью разобрать генератор. В первую очередь визуально проверьте якорь. Кольца щёток не должны иметь почернений, сколов и износа беговых дорожек. Почернения и небольшой износ можно зачистить наждачной шкуркой-нулевкой. Кольца, имеющие глубокие канавки, нужно заменить или — если позволяет толщина колец — проточить на токарном станке.

Обмотка якоря не должна явно пахнуть гарью. Цвет обмотки должен быть однородным, не иметь повреждений и разрывов. Для проверки обмотки якоря на обрыв понадобится мультиметр. Выставьте режим работы на прозвонку или замер сопротивления и подсоедините щупы к щёточным кольцам. Сопротивление обмотки должно быть в пределах 3−5 Ом. Затем один щуп оставьте на кольце, другой соедините с корпусом. Дисплей мультиметра должен показать бесконечность.

Статор генератора диагностируется после извлечения из корпуса. В первую очередь проведите визуальный осмотр. Не должно быть видимых повреждений проволоки и её изоляции. Затем провод тестера соедините с корпусом статора. Вторым проводом коснитесь выводов по очереди. Их всего три. Тестер должен быть в режиме прозвонки. Если на дисплее бесконечность, то это говорит об исправности статора.

Дальнейшая проверка состоит в диагностике обмоток. Сопротивление всех трёх обмоток должно быть одинаковым.

Перед сборкой генератора нужно проверить и при необходимости заменить подшипники. При проворачивании они не должны подклинивать или издавать скрипящий звук. Это говорит о том, что они сильно изношены и вскоре они выйдут из строя. Поэтому их лучше сразу заменить.

Устройство генератора

Устройство автомобильного генератора подразумевает наличие собственного выпрямителя и регулирующей схемы. Генерирующая часть генератора с помощью неподвижной обмотки (статора) вырабатывает трёхфазный переменный ток, который далее выпрямляется серией из шести больших диодов и уже постоянный ток заряжает аккумулятор. Переменный ток индуцируется вращающимся магнитным полем обмотки (вокруг обмотки возбуждения или ротора). Далее ток через щётки и кольца скольжения подаётся на электронную схему.

Устройство генератора: 1.Гайка. 2.Шайба. 3.Шкив. 4.Передняя крышка. 5.Дистанционное кольцо. 6.Ротор. 7.Статор. 8.Задняя крышка. 9.Кожух. 10.Прокладка. 11.Защитная втулка. 12.Выпрямительный блок с конденсатором. 13.Щеткодержатель с регулятором напряжения.

Располагается генератор в передней части двигателя автомобиля и запускается с помощью коленчатого вала. Схема подключения и принцип работы генератора автомобиля одинаковый для любых автомобилей. Есть конечно некоторые отличия, но они, как правило, связаны с качеством изготовленного товара, мощностью и компоновкой узлов в моторе. Во всех современных автомобилях устанавливают генераторные установки переменного тока, которые включают не только сам генератор, но и регулятор напряжения. Регулятор равносильно распределяет силу тока в обмотке возбуждения, именно за счет этого и происходит колебание мощности самой генераторной установки в тот момент, когда напряжение на силовых клеммах выхода остается неизменным.

Новые автомобили чаще всего оборудованы электронным блоком на регуляторе напряжения, поэтому бортовой компьютер может контролировать величину нагрузки на генераторную установку. В свою очередь на гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, аналогичная схема используется и в других конструкциях системы стоп-старт.

Принцип работы генератора авто

Схема подключения генератора ВАЗ 2110-2115

Схема подключения генератора переменного тока включает такие составляющие:

1. Аккумулятор.
2. Генератор.
3. Блок предохранителя.
4. Ключ зажигания.
5. Приборная панель.
6. Выпрямительный блок и добавочные диоды.

Принцип работы достаточно простой, при включении зажигания плюс через замок зажигания идет через блок предохранителей, лампочку, диодный мост и выходит через резистор на минус. Когда лампочка на приборной панели загорелась, далее плюс идет на генератор (на обмотку возбуждения), далее в процессе запуска двигателя шкив начинает вращаться, также вращается якорь, за счет электромагнитной индукции вырабатывается электродвижущая сила и появляется переменный ток.

Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом “+” генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением.

Далее в выпрямительный блок через синусоиду в левое плечо диод пропускает плюс, а в правое минус. Добавочные диоды на лампочку отсекают минусы и получаются только плюсы, далее он идет на узел приборной панели, а диод, который там стоит он пропускает только минус, в итоге лампочка гаснет и плюс тогда идет через резистор и выходит на минус.

Принцип работы автомобильного генератора постоянного, можно объяснить так: через обмотку возбуждения начинает течь небольшой постоянный ток, который регулируется управляющим блоком и поддерживается им на уровне чуть больше 14 В. Большинство генераторов в автомобиле способны вырабатывать как минимум 45 ампер. Генератор работает на 3000 оборотах в минуту и выше — если посмотреть на соотношение размеров ремней вентиляторов для шкивов, то оно по отношению к частоте двигателя составит два или три к одному.

Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Далее рассмотрим схему подключения автомобильного генератора на примере автомобиля ВАЗ-2107.

Как проверить реле регулятора генератора. Своими руками, при помощи мультиметра. Очень просто

Проблемы «недозаряда», как в принципе и «перезаряда» аккумулятора, могут быть вызваны многими причинами, но самая первая и самая распространенная на многих автомобилях (наши ВАЗ здесь не исключение), а также на многих мотоциклах, является выход реле-регулятора генератора из строя.

Этот прибор, не смотря на свою компактность, убережет вашу батарею и сделает ее срок службы намного больше.

Однако если он выходят из строя, это может просто убить АКБ в считанные недели, поэтому если увидели белые потеки, а также, двигатель не запускает после ночи, даже «не крутит» стартер – самое время проверять реле регулятор вашего автомобиля, а вот как это сделать своими руками, а вам сегодня подробно расскажу …

Для начала определение

Реле-регулятор – это устройство, которое регулирует ток от генератора автомобиля, не давая перезарядить аккумулятор, уберегая его от перезаряда, губительного для батареи. Таким образом, это устройство намного продлевает срок службы АКБ.

По сути это просто стабилизатор напряжения, который не дает напряжению от генератора превышать порог в 14,5 Вольта, это очень точный прибор и обязательный для всех типов автомобилей. Однако его можно различить на два типа.

Типы реле – регулятора

Если утрировать то видов всего два, но каждый работает по одинаковому принципу, а именно «режет» или увеличивает напряжение до нужного показателя.

Совмещенный со щеточным узлом. Обычно крепится на сам генератор, в корпусе где находятся щетки, находится и реле-регулятора.

Отдельный. Обычно крепится на кузове автомобиля, провода идут от генератора на него, а только после на аккумулятор.

Корпуса неразборные и туго и у другого типа (зачастую залиты герметиками или специальными клеями), то есть они не ремонтируются. Если честно то стоят они достаточно дешево, особенно на наши ВАЗ, так что легче купить новый, чем ковырять старый.

Это самые распространенные виды, конечно, раньше были так называемые совмещенные с клеммами, но они не прижились, потому как устройство не очень удобное, поэтому про них рассказывать не буду.

Если ваше реле «накрылось» идет постоянный перезаряд, тогда стоит его менять, однако для начала нужно убедиться что дело именно в нем. Сейчас существуют всего два способа проверки: — не снимая на самом автомобиле, и проверка уже снятого реле. Разберем оба варианта.

Как проверить реле — регулятора не снимая с машины?

Косвенные признаки

Если у вас «регулятор» вышел из строя – вы это очень быстро заметите, особенно если на улице зима и морозы. Дело в том, что будет присутствовать либо «недозаряд» либо перезаряд батареи. При недозаряде – вы попросту не запустите свой автомобиль – приходите на стоянку вставляете ключ, а авто еле – еле крутит двигатель, либо вообще не запускает, иногда гаснут даже лампочки.

При перезаряде – будет происходить практически тоже самое, только поводом будет служить выкипание электролита из банок АКБ. Косвенно можно определить по быстрому уменьшению электролита в банках, и белому налету на аккумуляторе сверху, а также на частях кузова под ним. Стоит уже задуматься и проверить реле регулятора.

Схемы подсоединения

Перед тем как переходить к установке устройства, необходимо выбрать наиболее подходящую схему разводки проводов. На сегодняшний день можно осуществлять подключение диммера с выключателем света и без него, как самостоятельный элемент управления. В то же время можно одновременно установить несколько одинаковых устройств либо даже использовать комбинацию с проходным выключателем. Рассмотрим каждую схему подробнее и определим достоинства всех вариантов.

Стандартные условия

В этом случае нужно самому подключить диммер вместо выключателя, который был установлен ранее. Все просто – фазу ведем на разрыв, а заземление и ноль напрямую к светильнику (если используется сеть 220 Вольт на три провода).

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.

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:

• вначале следует проверить целостность и надежность контакта провода от кузова машины к корпусу генератора
• затем можно подсоединять клемму Б реле регулятора с «+» генератора
• вместо «скруток», начинающих греться через 1 – 2 года эксплуатации, лучше использовать пайку проводов
• заводской провод нужно заменить кабелем сечения 6 мм2 минимум, если вместо штатного генератора монтируется электроприбор, рассчитанный на ток больше 60 А
• амперметр в цепи генератор/аккумулятор показывает, мощность какого источника электроснабжения в данный момент выше в бортовой сети

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:

• на старых РАФ, Газелях и «Бычках» используются реле 13.3702 в полимерном или стальном корпусе с двумя контактами и двумя щетками, монтируются в «–» разрыв цепи, клеммы всегда промаркированы, «+» обычно берется с катушки зажигания (Б-ВК клемма), контакт Ш регулятора соединяется со свободной клеммой щеточного узла
• в «жигулях» применяются реле регуляторы 121.3702 белого и черного цвета, существуют двойные модификации, в которых при выходе из строя одного прибора работа второго устройства продолжается простым переключением на него, монтируется в разрыв «+» клеммой 15 к выводу катушки зажигания Б-ВК, к щеточному узлу крепится проводом клемма 67

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:

• вопрос крепления корпуса автолюбитель решает самостоятельно
• аналогом клеммы «плюс» здесь служит контакт В или В+, его включают в бортовую сеть через амперметр
• выносные реле регуляторы здесь обычно не используются, а встраиваемые уже интегрированы в щеточный узел, из них выходит единственный провод с маркировкой D либо D+, который подсоединяется к замку зажигания (к клемме катушки Б-ВК)

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:

• двигатель заводится
• напряжение в бортовой сети контролируется на разных оборотах

После установки генератора переменного тока и подключения его по вышеприведенной схеме владельца может ожидать «сюрприз»:

• при включении ДВС запускается генератор, измеряется напряжение на средних, больших и малых оборотах
• после выключения зажигания ключом …. двигатель продолжает работать

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:

• она горит при незапущенном генераторе
• гаснет после его запуска
• проходящий через лампу ток недостаточен, чтобы возбудить обмотку генератора

Эта лампа автоматически становится индикатором наличия зарядки АКБ.

Другие виды электрических реле

Твердотельные

Эти электронные устройства компактны и долговечны, благодаря отсутствию трущихся механических частей. Работу механики здесь выполняют полупроводниковые элементы – биполярные и МОП-транзисторы, тиристоры, симисторы. По сравнению с твердотельными, они имеют следующие преимущества:

• Низкий уровень шума при работе.
• Очень высокая наработка на отказ, которая в 100 раз и более превышает ресурс электромагнитных устройств.
• Быстродействие, составляющее доли миллисекунд, у электромагнитных 50 мс – 1с.
• Электропотребление ниже на 95 %.

Однако твердотельные реле имеют не только достоинства, но и недостатки. Одним из них является слабая устойчивость к импульсным перенапряжениям, которые электромагнитным реле практически не страшны. При использовании твердотельных реле необходимо предусмотреть схемотехническое решение, которое ограничивает эти импульсы. Есть и еще минусы – нагрев при работе, наличие токов утечки, приводящих к наличию напряжения на фазном проводе даже при отключенном реле.

Твердотельные реле применяют в системах регулирования температуры, в которых в качестве нагревателей используются ТЭНы, в промышленной автоматике, телеметрии, механизмах оборудования, используемого в металлургической и химической индустрии, в медоборудовании, военной электронике.

Герконовые

Реле этого типа представляют собой герконовую катушку. Это баллон, заполненный инертным газом, или внутри которого создан вакуум. Внутри баллона располагают соединительные элементы из пермаллоя – прецизионного сплава (сплава с точно заданным химическим составом), включающего железо и никель. Эти соединительные элементы имеют вид проволоки с контактами. Их покрывают серебряным или золотым напылением. Геркон размещают в середине электрического магнита или в пределах действия его поля. При подаче тока на обмотку электромагнита образуется магнитный поток, который запирает контакты. Герконовые реле могут выполнять функции: замыкающие, переключающие, размыкающие. Преимущества этих устройств – компактные габариты, доступная цена, отсутствие трущихся частей, что продлевает срок службы. Тот факт, что контактная группа располагается в инертном газе или вакууме и надежно защищена от влаги, повышает надежность реле.

При использовании герконовых реле следует избегать:

• близкого присутствия источника ультразвука, который будет негативно влиять на работоспособность;
• воздействия постороннего магнитного поля;
• механических повреждений.

Колба изготавливается обычно из стекла, поэтому ее нужно всячески оберегать от механических воздействий. При разбитой колбе контактная группа срабатывать не будет. Герконовые реле можно использовать только в системах, в которых параметры электропитания находятся в пределах, установленных в технической документации. При подаче слишком высоких токов произойдет размыкание контактов. Нарушения в работе герконовых реле наблюдаются и в случаях подачи тока слишком низкой частоты.

Фотоэлектронные (фотореле)

Основой фотоэлектронного реле является полупроводниковый элемент – фоторезистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от изменения освещенности. Фотореле – прибор, широко применяемый коммунальными службами. Он надежен в работе и обеспечивает существенную экономию электроэнергии и безопасность на улицах. При повышении освещенности все осветительное оборудование отключается, а при наступлении темноты – включается. Большинство таких приборов оснащено регулятором порога срабатывания и механическим выключателем.

Проверка неисправного генератора

Рассмотрим основные неисправности, характерный для генераторных автомобильных установок:

Обрыв в электроцепи, замыкания и прочие повреждения. Для диагностики такой неисправности нужно проверить количество ампер, а также уровень напряжения на выходе устройства. В соответствии с полученными данными подбирается решение этой проблемы.
Часто наши соотечественники сталкиваются с такой проблемой, как износ графитовых щеток, регулятора напряжения, а также диодного моста. Все изношенные и вышедшие из строя элементы подлежат ремонту, но обычно они меняются. Отдельно следует сказать про регулятор — как сказано выше, он обеспечивает оптимальный заряд аккумуляторной батареи в соответствии с температурой в моторном отсеке. Таким образом, устройство автоматически выявляет количество вольт для АКБ при текущих условиях. В зависимости от модели генераторной установки, может использовать регулятор с ручным переключением в соответствии с временем года, в данном случае минусовые температуры будут не страшны устройству. О поломке реле может сообщить нестабильное напряжение в системе — к примеру, тусклый свет фар, который становится более ярким при нажатии на педаль газа.
Выход из строя подшипников. О выходе из строя данных элементов может сообщить повышенная шумность, но этот же признак свидетельствует и о недостаточной смазки.
Шуи и вой. При таких симптомах следует проверить сепараторные элементы, дорожки качения, контактные кольца на предмет проворота. Также такой симптом может сообщить о возможном межвитковом замыкании обмоток статорного механизма или тягового реле. В принципе при появлении сторонних звуков следует также произвести диагностику состояния контактов.
Температура работоспособной генераторной установки может составлять до 90 градусов, но если имеется явный перегрев, следует произвести диагностику работоспособности диодного моста. Также нужно убедиться в том, что к бортовой сети автомобиля подключено не много дополнительных устройств и приборов. При критическом повышении температуры в первую очередь потемнеет изоляция обмотка статорного механизма, более того, она может расплавиться.
Износ ремня генераторной установки. В том случае, если износится и порвется ремень генератора, это приведет к некорректной работе агрегата в целом, то есть все потребители энергии в авто будут питаться от аккумуляторной батареи. При обрыве ремня генератор перестает функционировать, поэтому у водителя есть время только добраться до ближайшего СТО или гаража для устранения проблемы. Об износе могут сообщить скачки напряжения в бортовой сети автомобиля

Необходимо проверить целостность ремешка, обратить внимание на его состояние — трещины и другие виды повреждений на ремне не допускаются. Если они имеются, то нужно понимать, что в скором времени ремень придется менять.

Фотогалерея «Основные неисправности генератора»

О выходе из строя агрегата также может сообщить и слишком слабый заряд аккумуляторной батареи либо отсутствие напряжения на его выводах. Также признаком неисправности устройства является некорректное функционирование индикации и оборудования.