Как работает автомобильный генератор, схемы

Устройство ротора

Чтобы избавиться от этого негативного эффекта, ведь автомобильный генератор переменного тока должен выдавать напряжения в строго определенных параметрах, вместо постоянного магнита в статор устанавливают электромагнит. Он представляет собой стальной сердечник с намотанным медным проводом, через который пропускается электрический ток. В этом случае сердечник превращается в магнит, сила которого зависит от величины тока, пропускаемого через провод. Обмотка подключается к аккумулятору через медные кольца и графитовые щетки, один контакт через замок зажигания присоединяется к плюсовой клемме, а второй – через массу к минусовой. Для придания магнитному полю нужного направления обмотка помещается в шестиполюсные сердечники. Этот элемент называется ротор и помещается вовнутрь сердечника.

При замыкании цепи через ключ зажигания через обмотку проходит электрический ток, сердечник намагничивается, создавая достаточно мощное магнитное поле. Но, поскольку работа генератора основана на явлении электромагнитной индукции, ротор должна вращать сторонняя сила. Для этого он присоединяется к коленчатому валу двигателя. Ось ротора устанавливается на  подшипники на передней и задней крышках генератора, чтобы он мог свободно вращаться.

В заднюю крышку монтируется узел со щетками и реле регулятора напряжения генератора, а также диодный мост, к которому подключена обмотка статора. Диодный мост в генераторе нужен, чтобы преобразовать переменный ток, получаемого на статоре в постоянный.

Принцип работы диодного моста состоит в том, что группа диодов, находящихся в нем, пропускает ток только в одном направлении, выравнивая его характеристики, в результате на выходе получается постоянный ток с напряжением 12 В, который подается на выводной контакт. Щетки поджимаются мягкими пружинками к кольцам ротора для поддержания постоянного контакта. 

Интегральный регулятор напряжения, который устанавливается сверху на щеткодержатель, снижает ток от замка зажигания, что приводит к снижению напряжения в обмотке статора при увеличение оборотов двигателя и частоты вращения ротора.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Трехфазные электроагрегаты переменного тока, устанавливаемые на современных машинах, могут быть 2-х видов: стандартный и компактный. Общее устройство автомобильных генераторов 2-х видов одинаково — они состоят из следующих элементов:

• Шкива с валом и подшипниками.
• Ротора с контактными кольцами.
• Обмоток статора.
• Корпуса генератора.
• Регулятора напряжения.
• Выпрямительного устройства.
• Щеточного узла.

Конструкции автомобильных генераторов различаются только особенностями компоновки. При одинаковых электрических параметрах стандартные агрегаты значительно крупнее малоразмерных. Компактность обеспечивается за счет использования современных материалов и технологий.

Как проверить реле лампой

На многих современных автомобилях реле объединено с щетками. В этом случае проверить регулятор можно с помощью лампы накаливания. Порядок действий будет следующим:

1. Чтобы добраться до детали, нужно открутить крепежные болты и снять клеммы. Реле находится в задней части генератора.
2. Для проверки необходимо подготовить лампочку на 12В с патроном, провода, вольтметр, а также блок питания (не более 20В).
3. Далее потребуется собрать следующую схему.

После подключения лампочки она должна загореться. При этом напряжение постепенно повышается. Когда оно достигает 14.5В, лампочка должна погаснуть. Если это происходит позже, значит, реле-регулятор неисправен.

При уменьшении напряжения лампа должна загореться снова.

Данный способ проверки можно использовать и для некоторых моделей регуляторов, не совмещенных с щетками.

ШИ-стабилизатор

Широтно-импульсные стабилизаторы характеризуются более стабильной работой, то есть в сеть автомобиля подается почти постоянное напряжение, а небольшие отклонения в пределах нормы носят плавный характер. В схеме устройства использованы те же детали, что и в оригинале, но в то же время включена микросхема К561ТЛ1. Это позволило собрать мультивибратор и формирователь коротких импульсов на 1-м узле. Также упрощен узел управления выходным ключом за счет применения полевого транзистора, повышенной мощности.

Основные узлы:

Цикл работы стабилизатора

С включением зажигания на выходе триггера DD1.1 появляется низкий логический уровень. В следствии, этого током зарядки конденсатора СЗ открывается транзистор VT1. Он в свою очередь начинает подавать на входы элемента DD1.2 высокий уровень, единовременно разряжая конденсатор С4. С появлением на выходе низкого уровня DD1.2 открывает полевой транзистор VT3. Ток с вывода стабилизатора протекает обмотку возбуждения генератора.

После прекращения импульса на выходе DD1.1 образуется высокий уровень и транзистор VT1 закрывается. Происходит зарядка конденсатора С4 током, проходящим через резистор R5 от генератора, который управляется транзистором VT2. В то время как напряжение на конденсаторе С4 опуститься до нижнего предела переключения триггера DD1.2, он переключится. На его выходе возникнет высокий уровень, который закроет транзистор VT3. В целях защиты входных цепей микросхемы DD1 напряжение конденсатора С4 ограничивается диодом VD4, что при его последующей зарядке не приведет к переключению DD1.2. Когда же на выходе генератора снова формируется импульс низкого уровня, процесс начинает повторяться.

Таким образом, стабилизация осуществляется длительностью включенного состояния полевого транзистора, а процессом управляет измерительное устройство, а также генератор тока. Когда возрастает напряжение на выводе генератора нарастает ток коллектора транзистора VT2. При увеличении ампеража конденсатор С4 начинает заряжаться быстрее и продолжительность включенного состояния транзистора VT3 уменьшается. В следствии ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора уменьшается и, конечно же, уменьшается выходное напряжение генератора.

При понижении напряжения на выводе от генератора ток на коллекторе транзистора VT2 снижается. В результате время зарядки конденсатора С4 возрастает. Это приводит к более длительному периоду включенности транзистора VT3 и ток, который протекает через обмотку возбуждения генератора, возрастает. Выходное напряжение генератора также увеличивается.

Широтно-импульсный стабилизатор своими руками

Хотя эффективность представленного реле и его серийного производства устройство трудно найти в продаже. К тому же узнать о нем что-либо у продавцов консультантов не всегда удается. Поэтому если есть опыт в радиотехнике, реле регулятор напряжения генератора можно собрать своими руками.

Для приведенной выше принципиальной схемы можно применить следующие элементы и их альтернативные замены.

Полезные советы

Всегда старайтесь держать в чистоте аккумуляторную батарею и генератор. Так как от попадания влаги контакты часто окисляются. А это сильно мешает нормальной работе всего электрооборудования. Нередко отклонения зарядного тока происходят именно от грязи. Стоит хорошенько почистить контакты и клеммы, как неисправность исчезает сама, без всяких замен и ремонтов. Чистота — залог хорошего здоровья не только для человека, но и для автомобиля.

Доброго времени суток, дорогие друзья!

Появилась «безумная идея», так как это не род моей деятельности, проверить регулятор напряжения генератора. Учитывая, что делаю это в первый раз, то в конце записи изложу вопросы … .

И так, в генераторе моего автомобиля стоит регулятор напряжения фирмы BOSCH 1197311557 ( заменителей много, TRANSPO IB545 в том числе ). Нашёл схему — как регулятор задействован в системе эл. оборудования автомобиля:

Мощность автогенератора

Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.

Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р – мощность, I – сила тока, U – напряжение.

Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В – 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.

По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.

Как производится демонтаж реле-регулятора

Для того чтобы снять реле-регулятор не нужно обладать какими-то особенными навыками и использовать сложные инструменты. Достаточно иметь отвертку («минус» или «плюс») и руководствоваться простыми правилами.

Как правило, регулятор находится на задней крышке автомобильного генератора. И для его демонтажа не требуется снимать генератор или его привод.  Выход устройства из рабочего состояния может происходить при полном стирании графитовых щеток или пробое полупроводникового элемента. А снятие регулятора нужно начинать с отключения аккумулятора. Далее нужно отсоединить регулятор от генератора, открутив отверткой крепеж. После этой достаточно простой манипуляции можно вытянуть наружу корпус реле-регулятора напряжения. 

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.

Возможные причины неисправности

В качестве основных причин неисправностей реле-регуляторов напряжения генераторов рассматриваются:

• межвитковое замыкание обмотки возбуждения. Наиболее опасная причина неисправности. После замены реле-регулятора генератор определенное время работает без проблем. Но регулятор работает при повышенных токах и через пару месяцев вновь перегорает. В этом случае необходимо снимать генератор и везти его на тестирование;
• выход из строя выпрямительного моста (пробой диодов). Менее опасен, тем более данная неисправность вызывает перегрев генератора, и диоды меняются в первую очередь;
• переполюсовка или перепутывание полюсов аккумулятора. В этом случае выходят из строя и выпрямительные диоды;
• разрушение щеток;
• короткое замыкание на управляющем выводе реле-регулятора;
• естественный износ.

Последствия неисправного реле-регулятора могут быть существенны:

• повышенное напряжение генератора может привести к выходу из строя электронных блоков автомобиля, поэтому нельзя снимать клеммы аккумулятора при заведенном двигателе;
• внутреннее замыкание реле-регулятора приводит к перегреву обмотки возбуждения и, в конечном счете, более дорогостоящему ремонту;
• разрушение щеток реле-регулятора может вызвать окончательную поломку генератора, его заклиниванию, обрыву ремня и более серьезным последствиям.

Как проверить регулятор напряжения генератора мультиметром

Для того чтобы обеспечить нормальную работу лампочек, стеклоподъемников, стеклоочистителей и другого электрооборудования, а также зарядку аккумулятора, нужно поддерживать значение постоянного тока на уровне 13,5-14,5 вольт. Если этот показатель будет меньше, то не зарядится батарея, а если он превысит этот уровень – бортовые электроприборы выйдут из строя. Высокое напряжение наносит определенный вред и аккумулятору, сокращая срок эксплуатации из-за перезарядки.

Поэтому для преобразования тока, вырабатываемого генератором, существует специальное устройство – реле-регулятор напряжения. С его помощью бортовая сеть обеспечивается током, у которого поддерживаются требуемые параметры, независимо от оборотов коленчатого вала. Нередко возникают ситуации, когда возникает необходимость проверить напряжение генератора мультиметром.

Современные реле являются электронными, а их конструкция – неразборная. В случае выхода их из строя, они не подлежать регулировкам или ремонту, а требуют полной замены. Это считается единственным недостатком этих устройств, поскольку в остальном реле имеют массу достоинств: компактность, долговечность, высокая точность параметров тока.

Когда же регулятор напряжения можно считать неисправным?

1. Фары меняют яркость свечения, в зависимости от оборотов двигателя.
2. Наблюдается недостаточный заряд аккумулятора или, наоборот, его перезарядка, сопровождающаяся выкипанием электролита.
3. В салоне автомобиля может ощущаться горелый запах. Поломка регулятора может произойти из-за попадания влаги, различных механических повреждений, короткого замыкания и других нестандартных кратковременных электрических воздействий.
4. Иногда регулятор бывает изначально некачественным, если это сомнительная продукция от неизвестных производителей.

Существуют разные методы, как проверить реле-регулятор генератора мультиметром и установить его работоспособность. Наиболее простым считается проверка мультиметром, без демонтажа устройства. С этой целью выполняется измерение напряжения, поступающего в аккумулятор для его зарядки. Для такой проверки потребуется помощник, регулирующий обороты двигателя педалью акселератора.

Процедура проверки проходит в несколько этапов:

• Двигатель автомобиля запускается и прогревается в течение 5-ти минут.
• Открыть капот во время работы двигателя и соединить контакты мультиметра с клеммами батареи. Подключение нужно выполнять с соблюдением полярности, а переключатель выставляется на отметку 20 В.
• Оценка зарядного напряжения, поступающего от генератора, выполняется при определенных условиях. Необходимо проверить сколько выдает генератор мультиметром. Ближний свет должен быть включен, а все остальные потребители – выключены. Коленчатый вал вращается со скоростью от 1,5 до 2,5 тыс. об/мин. Если напряжение составляет более 14,8 вольт, в этом случае регулятор считается неисправным и подлежит замене. При напряжении ниже 13,5 В причиной неисправности может быть не только реле. Неисправность может заключаться в проводке или самом генераторе.
• Более точные результаты получаются путем оценки интенсивности тока, поступающего при нагрузке. Для этого потребуется включение дальнего света, вентилятора печки, стеклоочистителя и других потребителей. В такой ситуации величина зарядного тока не должна быть ниже отметки 13,5 вольт. Если показатель все-таки меньше этого значения, то при включении всего электрооборудования, аккумулятор не будет получать нормальную зарядку.

Более полноценная проверка выполняется на снятом реле-регуляторе. Обычно электронное устройство стоит поверх генератора, закрытое пластиковой крышкой. В некоторых случаях регулятор может образовывать единый блок со щетками. Для проверки кроме мультиметра нужно приготовить контрольную лампу на 12 В, мощностью не выше 3 ватт и регулируемый источник тока. Эти методы подходят и для того, чтобы проверить интегралку генератора мультиметром, то есть интегральный регулятор напряжения.

Проверка регулятора ВАЗ 2107

До 1996 г. на классические авто ВАЗ 2107 с генератором шифра 37.3701 оснащался регулятор напряжения старого образца (17.3702). Если установлено такое реле, то проверять следует, как на десятке (рассмотрели выше).

После 1996 г. начали устанавливать новый генератор марки Г-222 (стоит интегральный регулятор РН Я112В (В1).

Проверка отдельно регулятора

• 1 — аккумуляторная батарея;
• 2 — регулятор напряжения;
• 3 — контрольная лампа.

Для проверки, надо собрать схему, приведенную на рисунке. При нормальном рабочем напряжении 12 В, лампочка должна просто светиться. Если напряжение доходит до 14,5 Вольт, то лампочка должна гаснуть, а при понижении — опять загораться.

Проверка реле типа 591.3702-01

Схема проверки реле:

Такие старые модели реле устанавливают еще иногда на классику ВАЗ 2101-ВАЗ 2107, на машины ГАЗ, Волга, Москвич.

Реле крепится на кузове. Проверяется по такой же схеме, как и предыдущие. Но, надо знать маркировку контактов:

• «67» — это контакт минус (-).
• «15» — это плюс.

Процесс проверки такой же. При нормальном напряжении, 12 Вольт и до 14 В — лампочка должна гореть. Если ниже или выше, лампочка должна гаснуть.

РР-380

Регулятор марки РР-380 устанавливался на автомобили ВАЗ 2101 и ВАЗ 2102. Регулируемое напряжение при температуре регулятора и окружающей среды (50±3)° С, В:

• на первой ступени не более 0,7
• на второй ступени 14,2 ± 0,3
• Сопротивление между штекером «15» и массой, Ом 17,7 ± 2
• Сопротивление между штекером «15» и штекером «67» при разомкнутых контактах, Ом 5,65 ± 0,3
• Воздушный зазор между якорем и сердечником, мм 1,4 ± 0,07
• Расстояние между контактами второй ступени, мм 0,45 ± 0,1.

Проверка трехуровневого реле

По названию понятно, что такие реле имеют три уровни подачи напряжения. Это более продвинутый вариант. Уровни значения напряжения, при котором аккумулятор будет отсоединяться от регулятора напряжения можно задать вручную, например: 13.7 В, 14.2В, 14.7В.

Как проверить генератор

Для проверки работоспособности, надо:

1. Отключить провода, идущие на клеммы 67 и 15 регулятора.
2. Подсоединить к проводам лампочку. В обход реле.
3. Отсоединить плюсовую клемму АКБ.

Если машин не заглохла, значит генератор работает.

Подробно об алгоритме работы

Принцип действия генератора основан на простом физическом явлении, называемом электромагнитной индукцией. Суть в следующем: если навести на многовитковую обмотку из медной проволоки магнитное поле, изменяющее направление с определенной частотой, то на выходе катушки возникнет переменный ток той же частоты. Остается лишь создать упомянутое поле вокруг обмоток статора, вырабатывающих напряжение.

На практике генерация электричества происходит по такому алгоритму:

1. Источник переменного магнитного поля автомобильного электрогенератора – обмотка самовозбуждения, расположенная в роторе. Чтобы изначально намагнитить клинообразные втулки, к ней подается импульс малой мощности от аккумулятора.
2. После запуска мотора и достижения определенных оборотов коленчатого вала обмотки статора выдают переменный ток, выпрямляемый силовыми диодами. С этого момента обмотка ротора питается от самого генератора, то есть, происходит самовозбуждение. Внешний источник питания больше не требуется.
3. Постоянный ток от диодного моста направляется в блок реле-регулятора. Поскольку величина напряжения «скачет» вместе с оборотами двигателя, задача электроники – стабилизировать перепады в диапазоне от 13,8 до 14,7 В.
4. Дальше напряжение подается на подзарядку аккумуляторной батареи и в бортовую электросеть автомобиля.

Рекомендуем: Атмосферный двигатель или турбированный: основные характеристики и отличия

Реле-регулятор напряжения может входить в состав генераторной установки либо применяться в качестве отдельного блока.

Ток в статорных обмотках возникает в результате вращения переменного магнитного поля, создаваемого катушкой ротора. Чем быстрее крутится вал, тем выше напряжение и частота на выходе. Преобразование в постоянный ток обеспечивают полупроводники (диоды), закрепленные на теплоотводящей пластине и обдуваемые крыльчаткой вентилятора.

Устройство генератора безщеточного типа позволяет обмотке статора возбуждаться без внешнего источника питания. Намагничивание стальных втулок начинается при малых оборотах вала благодаря особой конструкции ротора и дополнительной катушке. Поэтому когда вы заводите с толкача машину с разряженным аккумулятором, оборотов коленчатого вала хватает, чтобы электрогенератор включился в работу.

Как проверить регулятор напряжения генератора

Современный регулятор, совмещенный со щеточным узлом, применяется на большинстве автомобилей иностранного и отечественного производства. Для начала оценим доступ к генератору. Если он труднодоступен и неудобен, то лучше будет снять его с автомобиля. Если же доступ свободный, то снимаем с него реле, не снимая генератор. Но перед этим обязательно нужно снять минусовую клемму с аккумулятора.

Регулятор крепится к генератору со стороны задней крышки обычно двумя болтами. Откручиваем их и аккуратно, чтобы не повредить щетки, снимаем его, предварительно отсоединив от него провода.

Для дальнейшей проверки нам понадобится либо блок питания, либо зарядное устройство, лампа на кальвания на 12 вольт. Главное, чтобы можно было увеличивать и уменьшать напряжение от 10 до 16 вольт. Если для проверки будет использоваться зарядное устройство, то понадобится еще и аккумулятор. Дело в том, что многие зарядные устройства не работают без него.

Подключаем зарядное устройство к аккумуляторной батарее в штатном режиме. Дополнительно к клеммам батареи подсоединяем мультиметр и два провода. Один на плюс, другой на минус. И соединяем их с реле-регулятором. Плюсовая клемма регулятора — это штекер. Минус — металлическая пластинка под одним из крепежных отверстий. Проводами подсоединяем к щеткам лампочку. Стенд готов, можно начать проверку. Блок питания подключается так же, только без аккумулятора.

Подключаем зарядное устройство к внешней сети и включаем его. Ручка регулятора нагрузки должна быть на минимальном уровне. Начинаем потихоньку поднимать напряжение. При этом накал лампочки должен понемногу увеличиваться. При нагрузке 12 вольт и более она должна гореть в полный накал. Продолжаем плавно поднимать напряжение до тех пор, пока не потухнет лампочка, или нагрузка не достигнет значения 15 вольт. Если регулятор исправен, то лампочка должна погаснуть на значении напряжения 14,2 -14,5. При снижении нагрузки лампочка опять загорится.

Если лампочка тухнет до 14 вольт, или достигнуто напряжение более 14,8 вольт, а лампочка все еще горит, то такой регулятор надо менять.

Проверка отдельного регулятора напряжения генератора

Таким же способом проверяется отдельно стоящий стабилизатор. В основном он крепится на кузове в моторном отсеке. Но иногда и на крышку генератора. В любом случае откручиваем его и подсоединяем к стенду. Пусть, например, это будет стабилизатор типа Я112 В.

Плюсовой провод подсоединяем к клеммам «Б» и «В», минус подаем на корпус. Контрольную лампочку соединяем с клеммами «В» и «Ш». Далее делаем все точно так же, как и с совмещенным стабилизатором. Плавно поднимаем нагрузку, при достижении 14,5 вольт должна произойти отсечка. Если отсечки нет, то меняем регулятор.

Проверяем устаревший 591.3702−01

Этот устаревший тип реле устанавливался почти на все заднеприводные автомобили. Относится он к отдельно стоящим. Всегда крепился к кузову моторного отсека. Схема подключения для проверки слегка отличается от вышеописанной. Действия и суть проверки остаются прежними.

Здесь имеется всего два контакта. Маркировка выполнена цифрами «67» и «15». Контакт под номером «67» — это минусовая клемма. Соответственно «15» — плюс. Минусовой провод с зарядного устройства закрепляем на корпусе устройства. Плюсовой крепим на клемме 15. Провода контрольной лампочки соединяем: один на корпусе, второй и клемме «67». Наш стенд готов к проверке.

Как проверить мультиметром регулятор к1216ен1

И напоследок пару слов о реле к1216ен1. Этот регулятор устанавливался на заднеприводные, и переднеприводные ВАЗы с инжекторными двигателями. Если учесть тот факт, что таких автомобилей эксплуатируется немало по всему постсоветскому пространству, нельзя обойти его стороной.

Этот регулятор принадлежит к совмещенному реле со щеточным узлом. Его предварительная и основная проверка проводится по вышеописанному методу. Никаких особых отличий нет.