Меню

Реле регулятор генератора увеличить



Дополнительный регулятор для автомобильного генератора

Заряд аккумулятора в автомобиле от штатного генератора, особенно в зимнее время года, может вызывать некоторые затруднения. Из-за погрешности работы встроенного регулятора напряжения ток, подаваемый на обмотку возбуждения генератора, бывает недостаточным для поддержания выходного напряжения на уровне 14,2…14,7В, даже без подключения потребителей. Подключение нагрузки, а именно: лампы ближнего света и разного рода обогреватели, только усугубляет ситуацию. Постоянный недозаряд грозит образованием сульфата свинца на пластинах аккумулятора, что снижает его ёмкость, и, в конечном итоге, не только не позволит завести двигатель, но и выведет аккумулятор из строя. Например, производитель «Akom» в своей инструкции указывает: «Для эффективной и полной зарядки АКБ, изготовленных по технологии Ca/Cа, зарядное устройство должно обеспечивать зарядное напряжение 16,0 В». Для бортовой сети это напряжение великовато, но для заряда зимой во время поездок хватит и 14,5…14,8В. Очень популярным решением для этой проблемы в сети интернет является последовательное включение диода в разрыв питания регулятора напряжения автомобильного генератора. Суть доработки в следующем. Встроенный регулятор генератора отслеживает напряжение питания бортсети автомобиля. Добавление диода вычитает из его питающего напряжения 0,5…0,7В в зависимости от его типа и тока нагрузки. Регулятор будет стремиться компенсировать это падение напряжения, поскольку питающее напряжение в сети уменьшилось, ток в обмотке возбуждения генератора будет увеличен до значения, которое позволит добавить именно это значение падения напряжения, что приведёт к росту напряжения бортсети. Способ простой и эффективный. Но есть недостаток – из-за конкретного типа диода, тока нагрузки и температуры окружающей среды падение напряжения может существенно отличаться от необходимого. Предлагаемая конструкция поможет внести предсказуемость в работу автомобильного генератора путём добавления регулируемой вольтдобавки — соединения предлагаемого устройства между питанием штатного встроенного автомобильного генератора и питанием бортсети автомобиля.

Схема достаточно проста:

Основа схемы – ОУ DA2. Он сравнивает опорное напряжение, поступающее с элементов C1, R1…R3, DA1, с напряжением, снимаемым со стока транзистора VT1. Уменьшение падения напряжения сток-исток VT1 относительно опорного напряжения приводит к его закрытию, что стабилизирует вычитающее напряжение регулятора генератора на уровне, устанавливаемом резистором R3. Элементы R4, R5, C2 предотвращают самовозбуждение схемы, ОУ DA2 без них на ёмкостную нагрузку, которой является затвор VT1, нормально работать не будет. Конденсаторы C1, C3…C5 фильтруют помехи в цепи питания. Диодный мост VD1 – аварийный. В случае нештатной работы регулятора он не позволит превысить падение напряжения в питающей цепи регулятора напряжения более 1,4В. Резистор R6 необходим для первичной настройки падения напряжения между выводами сток-исток транзистора VT1 без подключения к генератору.

Фото собранного устройства:

Элементы C1, C4, C5, DA1, R3 приклеены на плату. Это поможет им пережить вибрацию во время движения автомобиля. Сторона пайки компонентов печатной платы для защиты от влаги покрыта акриловым лаком:

Сама плата устанавливается на радиатор:

Вообще-то, хватит радиатора и поскромнее, достаточно алюминиевой пластины толщиной 5мм, но это у кого что найдётся. Внешние компоненты также частично покрыты акриловым лаком. Всё в сборе размещается в подходящем по размеру корпусе:

В нём же установлен выключатель регулятора для работы в тёплое время года:

В этом случае он замыкает входную и выходную цепь (сток – исток транзистора VT1), исключая влияние устройства на работу генератора.

Собранный из исправных элементов регулятор в дополнительных настройках не нуждается. Добавка необходимой величины напряжения бортсети автомобиля осуществляется подстройкой резистора R3. Контроль этой величины осуществляется с помощью вольтметра между входной и выходной цепи регулятора (сток – исток транзистора VT1).

О замене элементов. ОУ DA2 подойдёт любой, допускающий работу при входных напряжениях, равных питающему, в даташите при этом указывается – «common-Mode Input Voltage Range Includes VCC+». Из наименее экзотических подойдут ОУ LF355/6/7. Тут необходимо добавить, что использование цанговой панельки для ОУ – мера вынужденная. То, что продавалось под маркировкой TL071CN действительности не соответствовало – они не работали от входных напряжений, равных питающему. Приходилось подбирать. Если с оригинальными ОУ проблем нет, лучше запаивать микросхему в плату напрямую. Транзистор VT1 можно заменить на IRF5210N или аналогичные. Однако не следует забывать, что сопротивление сток – исток применяемого транзистора ограничивает минимальное падение напряжения на регуляторе, а следовательно, минимальную вольтдобавку бортсети. Иными словами, транзисторы с большим сопротивлением сток – исток будут работать как обычные сопротивления даже при подаче открывающего напряжения 15В на затвор – исток. Диодный мост VD1 подойдёт любой, подходящий для удобного монтажа на радиатор под «винт». В общем-то, именно это и послужило причиной выбора именно диодного моста.

Читайте также:  Комнатные регуляторы температуры buderus

Можно было бы использовать 2 последовательно соединённых диода, но их сложнее крепить к радиатору. Стоит ещё заметить, что если вольтдобавка не превышает 0,6В, можно ограничиться только одним защитным диодом. В случае с использованием диодного моста можно соединить на плате перемычкой выводы «

» с «+» или «-». Задача DA1 – поддержание стабильного опорного напряжения вне зависимости от температуры окружающей среды. Источник опорного напряжения DA1 можно заменить низковольтным стабилитроном или стабистором. При этом, возможно, придётся изменить номиналы сопротивлений R2, R3 для плавной настройки. В крайнем случае, вместо DA1 можно применить 3 последовательно соединённых диода 1N4148, — работать это будет, но погрешность составит +-6,3 мВ на изменение одного градуса Цельсия. Если настраивать падение напряжения регулятора «на морозе» (резистором R3), это может оказаться приемлемым за счёт относительно небольших колебаний температуры.

Для упрощения установки в капот автомобиля имеет смысл предусмотреть клеммы подключения:

И самое главное. Для данной доработки генератора необходимо, чтобы питание встроенного регулятора автомобильного (или тракторного) генератора имело отдельное питание. Например, от замка зажигания. В этом случае подключение не вызовет никаких затруднений. В отличие от конструкционных решений, где питание встроенного регулятора осуществляется от внутренних цепей генератора. В этом случае без частичной разборки корпуса не обойтись…

Источник

7 способов повысить НАПРЯЖЕНИЕ БОРТОВОЙ СЕТИ

Повысить напряжение бортовой сети автомобиля до необходимого уровня можно несколькими способами. Некоторые из них абсолютно бесплатные (только время придется потратить). Для реализации других придется кое-что прикупить. В этой статье рассказано, какое должно быть напряжение бортовой сети легкового автомобиля, когда и зачем его надо повышать, как это сделать в теории и на практике.

7 способов повысить НАПРЯЖЕНИЕ БОРТОВОЙ СЕТИ

Когда и зачем нужно повышать напряжение бортовой сети?

Чтобы ответить на эти вопросы, сначала надо выяснить, какое напряжение бортовой сети должно быть вообще. Что считается нормой, и чем грозит отклонение от нее? А для этого надо вспомнить, на что влияет это самое напряжение.

Самое главное в данном случае то, что от напряжения бортовой сети зависит, насколько полноценно будет заряжаться аккумуляторная батарея от генератора. Чтобы начался процесс заряда, в теории достаточно подать на АКБ напряжение, которое превышает ее собственное. За счет этого через нее потечет ток, благодаря которому будет протекать электрохимическая реакция, и заряд начнет накапливаться на свинцовых пластинах. Однако это условие достаточное только лишь для начала процесса заряда.

Чтобы аккумулятор накопил как можно больше электрической энергии, на него должно подаваться определенное напряжение. В случае с автомобильными 12-вольтовыми АКБ оно должно быть 14,4 В. Если такое напряжение подавать на клеммы батареи достаточно долго, то она накопит максимальное количество энергии. Показателями этого состояния является плотность в районе 1,26 единиц, и стремящийся к нулю ток заряда.

Что будет, если указанное выше напряжение подавать на клеммы АКБ после того, как она полностью зарядилась? Начнется реакция электролиза воды, содержащейся в электролите. Она будет разлагаться на составные компоненты и безвозвратно испаряться. В таких случаях говорят, что аккумулятор кипит, после чего возникает необходимость доливать в него дистиллированную воду.

Отсюда следует, что постоянное напряжение бортовой сети автомобиля 14,4 В при достаточно долгой езде неминуемо приведет к кипению батареи. Если напряжение будет удерживаться еще более высоким, то процесс электролиза начнется гораздо быстрее, то есть при более кратковременной поездке.

С другой стороны, если на батарею будет подаваться более низкое напряжение, то она не сможет полностью зарядиться, даже если вы будете ездить на автомобиле бесконечно долго. Заряжаться она, конечно же, будет, но не на 100 %. В таких случаях автомобилисты применяют словосочетание – недозаряд аккумулятора. Это тоже нехорошо. В результате регулярного недозаряда снижется ресурс АКБ, а также повышается риск не запустить двигатель после длительного простоя.

Соответственно, чтобы аккумуляторная батарея автомобиля «чувствовала себя хорошо», в бортовой сети необходимо поддерживать такое напряжение, при котором она будет максимально полноценно заряжаться, и не закипать, при этом, никогда. То есть, нужна некая золотая середина. И является ею напряжение бортовой сети 14,2 В. При таких условиях АКБ будет заряжаться почти до конца, но до кипячения доводиться не будет.

Следует также отметить, что напряжение бортовой сети автомобиля 14,2 В считается нормальным только при определенных температурных условиях. А именно при температуре в диапазоне от 0°C до +20°C. Если на улице, например, мороз, то для нормальной зарядки АКБ есть смысл подавать на нее большее напряжение – 14,5-14,7 В. Во время летней жары, наоборот, будет лучше, если напряжение заряда не превышает 14 В.

По итогу мы получили ответы на поставленные в начале вопросы. Напряжение бортовой сети нужно повышать тогда, когда оно ниже, чем нужно для полноценной зарядки аккумулятора. Делать это нужно для того, чтобы не эксплуатировать АКБ в режиме хронического недозаряда. Как правило, с подобными проблемами чаще сталкиваются владельцы машин отечественного автопрома, а также иномарок «солидного возраста».

Как в теории можно повысить напряжение в бортовой сети?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо кое-что знать об этой самой бортовой сети. Как она работает, от чего зависит напряжение в ней? Чтобы это выяснить, изучать всю бортовую сеть нет надобности. Достаточно рассмотреть узел, который отвечает за выработку электроэнергии и ее стабилизацию.

«Занимается» этим генератор. Он генерирует электроэнергию для питания потребителей и зарядки АКБ, а также обеспечивает стабильное напряжение независимо от скорости вращения.

Если простыми словами, то работает это так. Чтобы генератор вырабатывал электроэнергию, в нем принудительно создается электромагнитное поле. От силы этого поля зависит выходное напряжение (которое идет на АКБ и потребители). Электромагнитное поле создается в роторе генератора, к которому через щеточный узел подается постоянное напряжение. От величины этого напряжения зависит сила электромагнитного поля и, соответственно, напряжение бортовой сети.

Читайте также:  Простые регуляторы для светильников

То есть, чтобы в сети было нужное напряжение, на щеточный узел генератора необходимо подавать управляющее напряжение. За это отвечает реле-регулятор напряжения. В упрощенном виде это устройство, которое «мониторит» то, что выдает генератор, и «решает», какое управляющее напряжение подавать для возбуждения электромагнитного поля. В итоге получается, что с какой бы скоростью не вращался генератор, он всегда выдает в сеть одно и то же напряжение.

Соответственно, чтобы повысить напряжение бортовой сети, надо чтобы регулятор напряжения подавал на щеточный узел генератора более высокое напряжение. Сделать это можно несколькими способами, которые описаны ниже.

Здесь стоит добавить, что бортовое напряжение зависит не только от генератора и реле-регулятора. Ведь помимо того, что электроэнергию надо выработать, ее надо еще доставить до потребителей, к числу которых относится и АКБ. Соответственно, если на пути доставки есть потери, то до потребителей будет доходить не все сгенерированное напряжение. Потому повышать бортовое напряжение следует начинать именно с этого.

Способ №1. Минимизация потерь

На пути электрического тока от генератора до потребителей самые большие потери происходят в местах плохих контактов. Речь идет о клеммах и пятачках, с помощью которых подсоединяются провода. Если в таких местах из-за окисла или другой грязи контакт ухудшился, то это означает, что поперечное сечение здесь уменьшилось. А при уменьшении сечения проводника прямо пропорционально увеличивается его электрическое сопротивление.

Через такие контакты ток течет «хуже», соответственно, падает и напряжение (работает закон Ома для участка цепи). Если, например, на пути от генератора к аккумуляторной батарее все соединяющие контакты находятся в плачевном состоянии, то заниженное напряжение в бортовой сети обеспечено.

Получается, чтобы повысить это самое напряжение, иногда достаточно просто привести в порядок хотя бы ключевые соединения. Убрать окислы, ржавчину, нагар, пыль, грязь. Надежно затянуть крепежи. Делать это нужно регулярно, так как наличие в проводника электрического тока, а на его поверхности влаги с солями – ускоряет его коррозию.

Помимо мест соединения проводников с автомобильным оборудованием следует также помнить и о самих проводниках. Они должны иметь достаточное для своего участка цепи сечение. В противном случае на проводах тоже будут потери, которые по закону Джоуля-Ленца будут уходить на их нагрев.

Как уменьшить сопротивление проводов? На это влияет их длина и сечение. Материал рассматривать не будем, так как сегодня все провода – медные. Если в проводке автомобиля делался ремонт с заменой, необходимо проверить, нет ли бесполезно длинных проводов, которые легко можно укоротить. Что касается сечения, то о нем далеко не всегда можно судить по толщине. И вот почему.

Дело в том, что провода автомобильной бортовой сети сделаны многожильными. Каждый из них состоит из множества тоненьких жилок, скрученных в один проводник. Делается так для того, чтобы провод имел большее сечение и, при этом, оставался гибким. В процессе длительной эксплуатации медные жилки могут переламываться, из-за чего сечение уменьшается, а сопротивление с потерями на этом участке – растет. Чаще всего переломы можно заметить на концах проводников, где с них снята защитная изоляция (перед клеммами).

Читайте также:  Что такое регулятор дроссельной заслонки

Как показывает практика, все описанные в этом подразделе факторы в совокупности способны уменьшать бортовое напряжение вплоть до 1 вольта. Соответственно, если подобного рода недостатки устранить, то на вольтметре вместо вялых 13,2 В можно увидеть оптимальные 14,2 В. Такое повышение будет наблюдаться, если случай совсем запущенный. А так, можно рассчитывать на повышение напряжения бортовой сети на несколько долей вольта (которых часто и не хватает).

Однако это еще не все. Помимо снижения напряжения, из-за описанных проблем оно сильно падает при больших нагрузках. Например, когда все выключено, вольтметр показывает 14,2 В (порядок). А после включения освещения, фар, печки и музыки – показания падают до 13 В. Так вот, достаточно часто после минимизации потерь такая просадка уменьшалась вдвое, а то и втрое.

Способ №2. Замена штатного реле-регулятора

Средняя стоимость реле-регулятора варьируется в районе 200 рублей. Это гораздо дешевле, чем новая АКБ, которую придется покупать из-за хронического недозаряда имеющейся. Как правило, эти устройства со временем начинают некорректно работать, подавая на ротор генератора неправильное управляющее напряжение. Замена реле во многих случаях помогает повысить напряжение бортовой сети до оптимального.

Следует также учесть, что в состав реле-регулятора входят графитные щетки, по которым управляющее напряжение передается на ротор генератора. А щетки имеют свойство истираться. Потому в некоторых случаях проблему с низким напряжением решают путем подпайки к имеющемуся реле новых щеток.

Способ №3. Запитывание регулятора от АКБ

На большинстве легковых автомобилей реле-регулятор «мониторит» напряжение бортовой сети непосредственно на генераторе. А как уже было доказано выше, до потребителей доходит далеко не все. Потому вполне разумно «дать понять» реле-регулятору, что на ту же АКБ приходит далеко не то напряжение, которое выходит из генератора. Для этого плюсовой провод регулятора подключается напрямую к аккумулятору. И это тоже помогает.

Способ №4. Диод

Народный метод, который заключается в «обмане» реле-регулятора. Диод подключается в разрыв плюсового провода непосредственно перед реле. Он свободно пропускает ток в одном направлении, но на нем всегда присутствует стабильное падение напряжения. За счет этого на реле приходит меньшее напряжение, чем оно есть на выходе из генератора, и «обманутый» регулятор повышает управляющее напряжение, заставляя генератор вырабатывать больше.

Способ №5. Выносной трехуровневый регулятор напряжения

Устанавливается вместо штатного. Состоит из щеточного узла и выносного реле, которое крепится в любом удобном месте под капотом (или даже в салоне). На регуляторе имеется трехпозиционный тумблер, переключая который, можно влиять на выдаваемое генератором напряжение. В результате его установки можно устанавливать напряжение бортовой сети 14,7 В, 14,2 В и 13,8 В. Средний режим считается нормальным, первый – для зимы, последний – для лета. Девайс очень даже годный, если не забывать своевременно переключать тумблер в подходящее положение. Стоит на момент написания статьи порядка 300-400 рублей.

Способ №6. Выносной термооптимизированный регулятор напряжения

Как и предыдущий вариант, устанавливается вместо штатного реле. В данном случае никаких ручных регулировок не предусмотрено, однако, есть термопара, которая прикручивается к клемме АКБ. Благодаря этому реле-регулятор при корректировке напряжения учитывает температуру аккумулятора. Соответственно, он в автоматическом режиме повышает его зимой, и занижает летом.

Способ №7. Генератор

Если генератор не способен выдавать желаемые 14,2 В без значительных просадок под нагрузкой, то никакие из вышеописанных способов исправить ситуацию не помогут. К сожалению, в гаражных условиях проверять этот агрегат довольно затруднительно, потому это дело стоит доверить специалистам.

Если, все же, сильно хочется попробовать своими руками, то можно измерить сопротивления всех обмоток статора и ротора. При исправном генераторе в показаниях прибора не должно быть заметного разброса. Если он есть, или сопротивление какой-либо из обмоток стремится к нулю (или есть разрыв), то генератору пришел конец. Пытаться получить с него желаемое напряжение бесполезно.

Итоги

Напряжение бортовой сети является очень важным параметром автомобиля. Если оно ниже нормы, АКБ будет постоянно недозаряжаться, свет – тускло светить, магнитола – выключаться под нагрузкой, и так далее. Повысить напряжение можно несколькими способами. Все они проверены на практике и прекрасно работают.

Источник