Jak zkontrolovat regulátor napětí generátoru: schéma, foto

Souprava generátoru je navržena tak, aby poskytovala energii spotřebitelům zapojeným do elektrického systému vozidla a nabíjela baterii za chodu motoru. Výstupní parametry generátoru musí být takové, aby při jakýchkoliv režimech pohybu vozidla a chodu motoru nedocházelo k progresivnímu vybíjení akumulátoru nebo jeho přebíjení a spotřebiče byly napájeny napětím a proudem požadované hodnoty.
Kromě toho musí být napětí v palubní síti vozidla napájené generátorovým soustrojím stabilní v širokém rozsahu otáček a zatížení.

Indukční emf v souladu s Faradayovým zákonem závisí na rychlosti pohybu vodiče v magnetickém poli a velikosti magnetického toku:

kde c je konstantní koeficient závislý na konstrukci generátoru;
ω je úhlová rychlost rotoru generátoru (kotvy):
F je excitační magnetický tok.

Proto napětí generované generátorem závisí na rychlosti otáčení jeho rotoru a intenzitě magnetického toku vytvářeného budícím vinutím. Výkon magnetického toku zase závisí na velikosti budícího proudu, který se mění úměrně k rychlosti rotoru, protože rotor je vyroben ve formě rotujícího elektromagnetu.
Navíc proud vstupující do budícího vinutí závisí na množství zátěže aktuálně dodávané spotřebitelům palubní sítě vozidla. Čím vyšší jsou otáčky rotoru a budící proud, tím vyšší napětí generátor generuje, čím vyšší je proud zátěže, tím nižší je generované napětí.

Zvlnění napětí na výstupu generátoru je nepřijatelné, protože to může vést k selhání spotřebičů palubní elektrické sítě a také k přebití nebo podbití baterie. Proto použití generátorových soustrojí v automobilech jako zdroje elektrické energie vedlo k použití speciálních zařízení, která udržují generované napětí v rozsahu přijatelném pro spotřebitelský provoz. Taková zařízení se nazývají relé regulátoru napětí.
Funkcí regulátoru napětí je stabilizovat napětí generované generátorem při změně otáček motoru a zatížení v palubní elektrické síti.

Nejjednodušší způsob, jak ovládat velikost napětí generovaného generátorem, je měnit velikost proudu v budícím vinutí, a tím regulovat výkon magnetického pole vytvářeného vinutím. Jako rotor by bylo možné použít permanentní magnet, ale ovládání magnetického pole takového magnetu je obtížné, proto se v generátorových soustrojích moderních automobilů používají rotory s elektromagnety ve formě budícího vinutí.

Na automobilech se k regulaci napětí generátoru používají regulátory napětí diskrétního typu, jejichž činnost je založena na principu činnosti různých typů relé. S rozvojem elektrotechniky a elektroniky prošly generované regulátory napětí významným vývojem, od jednoduchých elektromechanických relé nazývaných vibrační regulátory napětí až po bezkontaktní integrální regulátory, které nemají vůbec žádné pohyblivé mechanické prvky.

Vibrační regulátor napětí

Uvažujme činnost regulátoru na příkladu jednoduchého vibračního (elektromagnetického) regulátoru napětí.
Vibrační regulátor napětí (obr. 1) má přídavný odpor R_о, který je zapojen do série s budicím vinutím OV. Hodnota odporu je navržena tak, aby poskytovala požadované napětí generátoru při maximální rychlosti otáčení. Vinutí regulátoru NEBO, navinutý na jádro 4, zapnuto na plné napětí generátoru.

Když generátor nefunguje, pružina 1 vytáhne kotvu 2 nahoru, zatímco držíte kontakty 3 v uzavřeném stavu. V tomto případě je budicí vinutí OB přes kontakty 3 a ukotvit 2 připojený ke generátoru, obcházející rezistor R_о.

Se zvyšující se rychlostí otáčení se zvyšuje budicí proud pracovního generátoru a jeho napětí. To zvyšuje proudovou sílu ve vinutí regulátoru a magnetizaci jádra. Zatímco napětí generátoru je menší než nastavená hodnota, magnetická přitažlivá síla kotvy 2 k jádru 4 nestačí překonat napínací sílu pružiny 1 a kontakty 3 Regulátory zůstávají zavřené a proud prochází do budícího vinutí a obchází přídavný odpor.

Když napětí generátoru dosáhne vypínací hodnoty U_р síla magnetické přitažlivosti kotvy k jádru překoná napínací sílu pružiny a kontakty regulátoru napětí se otevřou. V tomto případě bude k obvodu budícího vinutí připojen další rezistor a budicí proud, který dosáhl hodnoty I_р, začne padat.
Snížení budícího proudu má za následek snížení napětí generátoru, a to zase vede ke snížení proudu ve vinutí NEBO. Když napětí klesne na hodnotu obvodu U_з, tažná síla pružiny překoná sílu magnetické přitažlivosti kotvy k jádru, kontakty se opět sepnou a budicí proud se zvýší. Při běžícím motoru a generátoru se tento proces periodicky opakuje s vysokou frekvencí.
V důsledku toho pulsuje napětí generátoru a budící proud. Průměrné napětí U_ženatý určuje napětí generátoru. Je zřejmé, že toto napětí závisí na napětí pružiny relé, takže změnou napětí pružiny můžete upravit napětí generátoru.

Konstrukce regulátorů vibrací (rýže. 1, a) zahrnuje řadu přídavných součástek a prvků, jejichž účelem je zvýšení frekvence kmitání kotvy za účelem snížení zvlnění napětí (urychlovací vinutí nebo rezistory), snížení vlivu teploty na hodnotu regulovaného napětí (přídavné odpory ze žáruvzdorných kovů, bimetalové desky, magnetické bočníky, stabilizační napětí (vyrovnávací vinutí).

Nevýhodou vibračních regulátorů napětí je přítomnost pohyblivých prvků, vibrujících kontaktů, které podléhají opotřebení, a pružiny, jejíž charakteristiky se během provozu mění.
Tyto nedostatky se projevily zejména u generátorů střídavého proudu, u kterých je budicí proud téměř dvakrát větší než u generátorů stejnosměrného proudu. Použití samostatných výkonových větví pro budicí vinutí a dvoustupňových regulátorů napětí se dvěma páry kontaktů problém zcela nevyřešilo a vedlo ke složitosti konstrukce regulátoru, takže další zlepšování probíhalo především cestou rozšířené používání polovodičových zařízení.
Nejprve se objevily konstrukce kontaktních tranzistorů a poté bezkontaktní.

Kontaktně-tranzistorové regulátory napětí jsou přechodnou konstrukcí od mechanických regulátorů k polovodičovým. Tranzistor v tomto případě plnil funkci prvku přerušujícího proud do budícího vinutí a činnost tranzistoru řídilo elektromechanické relé s kontakty. Takové regulátory napětí si zachovaly elektromagnetická relé s pohyblivými kontakty, avšak díky použití tranzistoru se výrazně snížil proud procházející těmito kontakty, čímž se zvýšila životnost kontaktů a spolehlivost regulátoru.

U polovodičových regulátorů se budicí proud reguluje pomocí tranzistoru, jehož obvod emitor-kolektor je zapojen do série s budicím vinutím.
Tranzistor pracuje podobně jako kontakty vibračního regulátoru. Když napětí generátoru vzroste nad předem stanovenou úroveň, tranzistor uzavře obvod budícího vinutí a při poklesu regulované úrovně napětí se tranzistor přepne do otevřeného stavu.

Elektronické regulátory mění budící proud zapínáním a vypínáním budícího vinutí z napájecí sítě (přídavné diody).
S rostoucí rychlostí rotoru se zvyšuje napětí generátoru. Když začne překračovat úroveň 13,5…14,2 V, výstupní tranzistor v regulátoru napětí je vypnut a proud budícím vinutím je přerušen.
Napětí generátoru klesne, tranzistor v regulátoru se odblokuje a znovu prochází proud přes budící vinutí.

Čím vyšší je rychlost otáčení rotoru generátoru, tím delší je doba, po kterou je tranzistor v zablokovaném stavu v regulátoru, tím více klesá napětí generátoru.
Tento proces zamykání a odemykání regulátoru probíhá s vysokou frekvencí. Kolísání napětí na výstupu generátoru je proto nevýznamné a lze jej prakticky považovat za konstantní, udržované na úrovni 13,5…14,2 V.

Strukturálně mohou být regulátory napětí vyrobeny ve formě samostatného zařízení, instalovaného odděleně od generátoru, nebo integrálního (integrovaného), instalovaného v krytu generátoru. Integrované regulátory napětí jsou obvykle kombinovány se sestavou kartáče generátoru.

Níže jsou schematická schémata zapojení a činnosti polovodičových regulátorů napětí různých typů a provedení.

Rozbilo se vám auto?
Všechno napravíme!
+7 (961) 014-5673
+7 (915) 732-0659
Zavolejte nám!

Většina majitelů automobilů ví o důležitosti takové jednotky jako regulátoru napětí, ale jen málo lidí rozumí principu její struktury a fungování. Stojí za to připomenout, že takové zařízení je velmi důležité, protože pouze s jeho pomocí se napětí na výstupu generátoru stabilizuje.

Obvod korektoru napětí může být mechanický nebo elektronický. První modely jsou již zastaralé, jejich provoz je založen na elektrickém relé. Například regulátor napětí domácího vozu VAZ (v prvních modelech) byl přesně tohoto typu. Konstrukce zařízení měla spoustu nedostatků, ale prostě žádná výhoda. Takové modely vyžadovaly neustálou kontrolu a dokonce i seřizování.

Elektronický obvod relé-řadiče pracuje na bázi spínačů, triaků a tyristorů. Takové modely se vyznačují nejvyšší spolehlivostí, protože nemají žádné kontakty ani jiné pohyblivé části. Polovodičové krystaly fungují jako výkonové prvky. Kontrola regulátoru napětí tohoto typu je velmi jednoduchá, pokud znáte jeho technologické vlastnosti.

Elektronické modely instalované na nových generátorech jsou obvykle připevněny k samotnému generátoru a namontovány ve stejném krytu s kartáči a elektronický obvod je zde také instalován. Zařízení jsou schopna přesně regulovat napětí, vlastnosti polovodičových prvků se v průběhu času nemění.

Elektronický regulátor se skládá z následujících částí:

• bydlení;
• grafitové kartáče;
• řídicí obvod;

Snímač napětí můžete zkontrolovat podle svitu světlometů, které v případě poruchy závisí na otáčkách motoru, nadměrném nebo nedostatečném nabíjení baterie. V prvním případě se elektrolyt vyvaří a v kabině je někdy cítit i spálená elektroinstalace, ve druhém odumírá baterie a motor nenaskočí.

Demontáž sestavy

Pokud je samotné relé vadné, je jeho kontrola docela snadná. K odstranění obvodu, který se stal nepoužitelným, stačí pouze jeden šroubovák. Není třeba rozebírat samotný generátor nebo jej odstraňovat, kartáče s regulátorem napětí jsou instalovány pod ochranným krytem na jeho zadní straně. Nemusíte ani povolovat pohon generátoru.

Postup demontáže regulátoru napětí:

1. Odpojte baterii.
2. Odpojte konektor regulátoru.
3. Odstraňte šrouby zajišťující zařízení ke generátoru.
4. Vytáhněte díl.

Funkční testování

Pro kontrolu dílu nejprve zkontrolujte jeho grafitové kartáčky, pokud jsou menší než 0,5 cm, je potřeba náhradní díl vyměnit. Pokoušet se pájet kartáče sami znamená ohrozit spolehlivost vlastního auta.

K vyzkoušení regulátoru potřebujeme zdroj, který dokáže měnit výstupní napětí v rozsahu 10 – 18 V. Dále potřebujeme žárovku. S výkonem 2 – 3 W a napětím 12 V (lze nahradit multimetrem). Schéma zapojení je následující: Kladný vodič z napájecího zdroje je přiveden do konektoru v těle regulátoru (většinou je jediný), záporný vodič je přiveden do těla dílu.

Žárovka je zapojena mezi dva kartáče. Když je napětí zdroje 12 V, žárovka by měla svítit. Pomalu přidávejte napájení do zdroje a pokud modul funguje, tak jakmile napětí dosáhne 15 V, kontrolka by měla zhasnout. Pokud nesvítí na žádnou hodnotu nebo svítí neustále, je potřeba součástku vyměnit. Také pokud kontrolka zhasne např. při 13 V, jednotka poskytne nedostatečné napětí a lze ji považovat za nefunkční.

Místo žárovky můžete použít multimetr (přístroj na měření elektrických parametrů). Ale práce s digitálním multimetrem není tak pohodlná, jeho rychlost odezvy je pomalejší než u klasické žárovky.