В каждом современном автомобиле имеется развитая электрическая сеть, напряжение в которой стабилизируется специальным блоком – реле-регулятором.Все о реле-регуляторах, их существующих типах, конструкции и работе, а также выборе и замене этих деталей читайте в статье.
Что такое реле-регулятор напряжения?
Реле-регулятор напряжения (регулятор напряжения) – составная часть бортовой сети автомобиля;Механическое, электромеханическое или электронное устройство, обеспечивающее поддержку действующего в бортовой сети напряжения в определенных пределах.
Электросистема транспортных средств устроена таким образом, что при остановке силового агрегата источником питания выступает аккумулятор (аккумулятор), а при его запуске генератор преобразует часть мощности двигателя в электричество.Однако у генератора есть существенный недостаток – напряжение вырабатываемого им тока зависит от частоты вращения коленчатого вала, а также от тока, потребляемого нагрузкой, и температуры окружающей среды.Для устранения этого недостатка используется вспомогательное устройство – реле-регулятор или просто регулятор напряжения.
Регулятор напряжения решает несколько задач:
● Стабилизация напряжения – поддержание напряжения бортовой сети в заданных пределах (в пределах 12-14 или 24-28 вольт с допустимыми отклонениями);
● Защита аккумулятора от разряда по цепям генератора при остановленном двигателе;
● Некоторые типы регуляторов – автоматическое отключение стартера при успешном запуске двигателя;
● Некоторые типы регуляторов – автоматическое подключение и отключение генератора от аккумулятора для его зарядки;
● Отдельные типы регуляторов – изменение напряжения бортовой сети в зависимости от текущих климатических условий (перевод электросистемы на летний и зимний режим работы).
Все транспортные средства, тракторы и различные машины оснащены реле-регуляторами.Неисправность данного узла нарушает работу всей электросистемы, в ряде случаев это может привести к поломке электрооборудования и пожарам.Поэтому неисправный регулятор необходимо как можно скорее заменить, а для правильного выбора новой детали необходимо разобраться в существующих типах, конструкции и принципе работы регуляторов.
Виды, конструкция и принцип действия реле-регулятора
Сегодня существует несколько типов реле-регуляторов, но их работа основана на одних и тех же принципах.Любой регулятор содержит три взаимосвязанных элемента:
- Измерительный (чувствительный) элемент;
- Элемент сравнения (контроля);
- Регулятивный элемент.
Регулятор подключается к обмотке возбуждения генератора (ОВГ), измеряя и изменяя в ней силу тока – этим обеспечивается стабилизация напряжения.В целом эта система работает следующим образом.Измерительный элемент, построенный на основе делителя напряжения, постоянно контролирует силу тока в ОВГ и преобразует ее в сигнал, поступающий на элемент сравнения (управления).Здесь сигнал сравнивается с эталоном – значением напряжения, которое в норме должно работать в бортовой сети автомобиля.Опорный элемент может быть построен на основе виброреле и стабилитронов.Если сигнал, поступающий с измерительного элемента, соответствует эталонному (с допустимым отклонением), то регулятор неактивен.Если поступающий сигнал отличается от опорного сигнала в ту или иную сторону, то элемент сравнения формирует управляющий сигнал, поступающий на регулирующий элемент, построенный на реле, транзисторах или других элементах.Регулирующий элемент изменяет ток в ОВГ, чем добиваются возврата напряжения на выходе генератора в необходимые пределы.
Блок-схема регулятора напряжения
Как уже было указано, блоки регуляторов построены на разной элементной базе, по этому признаку устройства делятся на несколько типов:
● Вибрация;
● Контакт-транзистор;
● Электронный транзистор (бесконтактный);
● Интегральный (транзистор, изготовленный по интегральной технологии).
Схема вибрационного реле-регулятора
Исторически первыми появились вибрационные устройства, которые, собственно, и называются реле-регуляторами.В таком устройстве все три блока могут быть объединены в одну конструкцию – электромагнитное реле с нормально замкнутыми контактами, хотя измерительный элемент может быть выполнен в виде делителя на резисторах.Сила натяжения возвратной пружины действует в реле как опорное значение.В целом реле-регулятор работает просто.При малом токе на ОВГ или малом напряжении на выходе генератора (в зависимости от способа подключения регулятора) реле не срабатывает и ток свободно протекает через его замкнутые контакты – это приводит к увеличению напряжения.При повышении напряжения происходит срабатывание реле, напряжение в цепи падает и реле отпускают, напряжение снова повышается и реле снова срабатывает – так реле переходит в колебательный режим.При изменении напряжения на генераторе в ту или иную сторону меняется частота колебаний реле, что обеспечивает стабилизацию напряжения.
В настоящее время на транспортных средствах больше не применяются виброреле, имеющие низкий КПД и недостаточную надежность.В свое время их вытеснили контактно-транзисторные регуляторы, в которых в качестве элемента сравнения/управления используется виброреле, а в качестве регулирующего элемента – транзистор, работающий в ключевом режиме.Здесь транзистор играет роль контактов реле, поэтому в целом работа такого регулятора аналогична описанной выше.Сегодня регуляторы этого типа практически заменены бесконтактными транзисторами различных конструкций.
В бесконтактных транзисторных регуляторах реле заменено более простым полупроводниковым устройством – стабилитроном.В качестве опорного значения используется напряжение стабилизации стабилитрона, а элемент управления построен на основе транзисторов.При низком напряжении стабилитрон и транзисторы находятся в таком состоянии, что на ОВГ подается максимальный ток, что приводит к увеличению напряжения.При достижении необходимого уровня напряжения стабилитрон и транзисторы переходят в другое состояние и начинают работать в колебательном режиме, что, как и в случае с обычным реле, обеспечивает стабилизацию напряжения.
Современные электронные регуляторы построены на транзисторах и могут иметь широтно-импульсный модулятор (ШИМ), с помощью которого задается частота переключения схемы и можно внедрить устройство в общую систему управления автомобилем.
Бесконтактные транзисторные регуляторы могут быть выполнены как на дискретных элементах, так и по интегральной технологии.В первом случае используются обычные электронные компоненты (стабилитроны, транзисторы, резисторы и т.п.), во втором случае весь блок собирается на одной микросхеме или компактном блоке компактных радиодеталей, заполненных компаундом.
Рассматриваемая конструкция имеет простейшие реле-регуляторы, в реальности используются более сложные устройства с различными вспомогательными узлами - управление стартером, предотвращение разряда аккумуляторной батареи через обмотку возбуждения, коррекция режима работы в зависимости от температуры, защита цепи, самодиагностика и другие. .На многих реле-регуляторах тракторов и грузовых автомобилей реализована также возможность ручной регулировки напряжения стабилизации.Эта регулировка осуществляется с помощью переменного резистора (в вибрационных устройствах - с помощью пружины) посредством рычага или рукоятки, размещенных снаружи корпуса.
Регуляторы выполнены в виде небольших блоков, монтируемых непосредственно на генераторе или в удобном месте автомобиля.Устройство можно подключить к ОВГ и/или выходу генератора, либо к участку бортовой сети, где требуется стабилизированное напряжение.При этом одну клемму ОВГ необходимо подключить к «+» или «-» бортовой сети.
Реле-регуляторы напряжения для установки снаружи генератора
Вопросы выбора, диагностики и замены реле-регуляторов напряжения
В реле-регуляторах могут возникать различные неисправности, которые в большинстве случаев проявляются отсутствием тока заряда аккумулятора и, наоборот, чрезмерным током заряда аккумулятора.Простейшую проверку регулятора можно провести с помощью вольтметра – достаточно запустить двигатель и дать ему поработать с частотой 10–15 об/мин и с включенными фарами в течение 2500–3000 минут.Затем, не снижая скорости и не выключая фары, измерьте напряжение на клеммах аккумулятора – оно должно быть 14,1-14,3 вольта (для 24-вольтового в два раза больше).Если напряжение значительно ниже или выше, то это повод проверить генератор, и если он в порядке, заменить регулятор.
Для замены следует взять реле-регулятор того же типа и модели, что был установлен ранее.Особенно необходимо обратить внимание на порядок подключения регулятора к бортовой сети (к каким выводам генератора и других элементов), а также к питающим напряжениям и токам.Замену детали необходимо производить согласно инструкции, работы можно выполнять только при остановленном двигателе и снятой клемме с аккумуляторной батареи.Если все рекомендации соблюдены, и регулятор выбран правильно, то он сразу начнет работать, обеспечивая нормальное функционирование электросистемы.
Время публикации: 13 июля 2023 г.