Реле зарядки аккумулятора: что это, виды, неисправности
Для нормальной работы автомобильного аккумулятора требуется его полноценный заряд во время поездок на автомобиле. Питание бортовой сети классических автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) обеспечивается за счёт генератора. Работа генератора обеспечивается за счёт вращения его двигателем, посредством ременной передачи. Поскольку обороты вращения двигателя постоянно меняются, вслед за ним изменяются и обороты вращения ротора генератора. А потребителям электроэнергии в бортовой сети требуется стабильное напряжение. Именно для этой цели и был разработан реле-регулятор, обеспечивающий постоянное напряжение для потребителей, включая аккумулятор. В этой заметке мы рассмотрим, что такое реле-регулятор, какие бывают виды, неисправности и т. п.
Содержание статьи
Что такое реле-регулятор и какие задачи решает?
Выше была оговорка насчёт автомобилей ДВС, поскольку сейчас растёт популярность электромобилей. И там подсистема 12 вольт реализована в виде отдельной схемы, получающей питание от силового аккумулятора. Это уже другая ситуация, которая не рассматривается в этой статье. Здесь мы рассмотрим реле-регуляторы напряжения, которые работают в классических автомобилях.
Как уже было сказано, регулятор напряжения автомобильного генератора является своеобразным буфером между ним и потребителями. В том числе, между генератором и аккумулятором. Кстати, недостаточный или излишний заряд аккумулятора возникает именно по причине неисправности реле регулятора. Хотя существуют и другие причины, но эта является наиболее распространённой. Поэтому его часто называют реле зарядки АКБ. Он выравнивает напряжение в бортовой сети и поддерживает его в необходимых пределах вне зависимости от частоты вращения ротора генератора, изменения нагрузки, перепадов температуры. Реле-регулятор может быть частью генератора или отдельным устройством. О разновидностях будет сказано ниже. Сейчас стоит лишь сказать, что реле регулятора может также выполнять функции по защите генератора от перегрузок и аварийного режима работы.
Режим работы любого реле зарядки зависит от основных факторов, перечисленных ниже.
- Частота вращения ротора. Зависит от оборотов двигателя.
- Сила тока, выдаваемая генератором. Этот параметр является производной от частоты вращения ротора.
- Величина магнитного потока, создаваемая током обмотки возбуждения. Можно сказать, что зависит от двух вышеназванных факторов и меняется в зависимости от них.
Более высокие обороты ротора приводят к увеличению напряжения, которое генератор выдает в сеть. При этом растет сила тока на обмотке возбуждения и увеличивается магнитный поток.
Принцип работы регулятора напряжения основан на том, что это устройство стабилизирует напряжение за счёт изменения тока возбуждения. Как только напряжение растёт или снижается, регулятор понижает или увеличивает ток возбуждения. Таким образом, напряжение поддерживается в необходимых пределах.
По-своему устройству реле зарядки представляет собой электрическую схему, имеющую выходы на графитные щётки генератора. Реле-регулятор устанавливается на корпусе генератора с торца рядом со щётками. Хотя, как уже было сказано, устройство может устанавливаться и вне генератора.
Благодаря работе реле-регулятора в бортовую сеть и на токовыводы аккумулятора выдаётся вольтаж от 13,6 до 14,4 вольта. При этом регулятор производит корректировку напряжения на обмотке самовозбуждения генератора.
Вернуться к содержанию
Некоторые особенности работы
Принцип работы генератора заключается в том, что при перемещении рамки и магнитного поля, которая её окружает, в ней возникает ЭДС (электродвижущая сила). ЭДС возникает в якоре генератора. Электромагнитом постоянного тока являются статоры. Генерируемый ток снимают с коллекторных колец. Якорь намагничивается, а электроэнергия появляется в обмотках статора.
В упрощённом виде величина напряжения, выходящего с генератора, зависит от значения силы магнитного поля и скорости его вращения. Но помимо этого влияние оказывают и другие сопутствующие причины. Например, это залипание и пригорание щёток при съёме тока с якоря генератора. Это происходит при большой величине силы тока.
В своё время проблему решили с помощью перехода на модели генераторов переменного тока. При этом ток возбуждения, который подаётся на ротор, имеет значительно меньшее значение. А снимать ток стали с неподвижного статора. Клеммы с постоянным расположением «+» и «–» ушли в прошлое. Конструкция получила постоянное изменение «минуса» и «плюса». А поскольку зарядить аккумулятор переменным током невозможно, предварительно делается его выпрямление с помощью реле зарядки.
В заключение этого параграфа обобщим задачи, которая решает реле регулятор напряжения.
- Изменение (регулировка) тока в обмотке возбуждения генератора.
- Удержание напряжения бортовой сети в диапазоне 13,6-14,4 вольта.
- Отключение питания обмотки возбуждения генератора от аккумулятора, когда двигатель заглушен.
Из перечисленных задач становится понятно, почему регулятор напряжения также называют реле зарядки аккумулятора. Функция отсечения питания обмотки возбуждения закладывается в это устройство по умолчанию. Кстати, на панели приборов выводится индикатор процесса зарядки аккумулятора, по которому можно судить о работе реле-регулятора.
Есть ещё следующий момент, связанный с работой реле зарядки аккумулятора. Генератор работает вне зависимости от температуры воздуха и сезона на улице. Он начинает вырабатывать ток сразу после запуска двигателя.
Зимой проблема может быть в том, что аккумулятор на холоде промерзает и принимает заряд существенно хуже, чем в летнее время. Поэтому бывают модели реле регуляторов, которые имеют на корпусе зимние и летние разъёмы. В зависимости от сезона подключение проводки на них меняют, чтобы аккумулятор лучше заряжался в зимний период. Включение зимнего варианта приводит к повышению напряжения на токовыводах аккумулятора до 15 вольт.
Вернуться к содержанию
Какие бывают виды реле регуляторов напряжения?
Ниже с небольшими пояснениями перечислены модели реле регуляторов, которые используется сейчас, и использовались ранее.
По типу генератора
- Для генератора постоянного тока. Как говорят специалисты, реле регулировки напряжения генераторов постоянного тока имеет более сложную схему подключения. Это объясняется тем, что при заглушенном двигателе требуется отключить генератор от аккумулятора. Реле в этом случае не только выполняет отсечку аккумулятора во время стоянки автомобиля, но также ограничивает величину максимального тока на выходе генератора.
- Для генератора переменного тока. От предыдущего варианта такое реле отличается более простой конструкцией. Такие устройства в основном занимаются лишь проверкой и регулировкой напряжения на обмотке возбуждения и на выходе от генератора в бортовую сеть. Кстати, в этом случае остаточного намагничивания на обмотке генератора здесь нет. Это значит, что автомобиль с генератором переменного тока не получится завести разгоном с толкача.
Вернуться к содержанию
По исполнению
- Встраиваемые. Устанавливаются в щёточный узел или пластину выпрямителя.
- Внешние или выносные. Являются более ремонтопригодными.
Здесь владельцу автомобиля нужно знать, что реле зарядки измеряет и регулирует напряжение вне зависимости от места, где оно установлено. Отличие между этими вариантами заключается в том что встраиваемые реле оказывают непосредственное воздействие на генератор. Внешние модели даже не знают о его присутствии в автомобиле. Выносные реле могут регулировать напряжение лишь в отдельных участках автомобильной бортовой сети.
Вернуться к содержанию
По виду регулировки
- Регулировка по плюсу. Подключение в разрыв линии «+». Имеют более экономичную схему. В этом случае одна щётка подключается к клемме реле-регулятора, а другая к «массе» автомобиля.
- Регулировка по минусу. Подключение в разрыв линии «-». Здесь одна щётка подключается к реле, а другая к «плюсу». В конструкцию добавляется дополнительный провод. Такие модели являются устройством активного типа и для них требуется индивидуальное питание. Этим и объясняется подвод дополнительного плюсового провода.
Вернуться к содержанию
По числу уровней
- 2-уровневые. Эти устройства давно устарели и используется крайне редко. Регулировка в них осуществляется с помощью рычага и пружин.
- 3-уровневые. Имеют дополнительную специальную плату с сигнализатором согласования и сравнивающим устройством.
- Многоуровневые. В схеме такого реле присутствуют несколько (от 3 до 5) добавочных резисторов и система слежения.
2-уровневые модели раньше устанавливались в автомобилях и имели простой принцип действия. Когда через реле проходил электрический ток, то возбуждающее магнитное поле притягивало рычаг. В качестве сравнивающего устройства выступала пружина с заданным усилием. Когда напряжение увеличивалось, контакты разжимались и на возбуждающую обмотку поступал меньший ток. В качестве примера использования механического 2-уровневого реле зарядки можно привести некоторые отечественные автомобили ВАЗ. Недостаток таких устройств заключается в быстром износе их механических элементов. Поэтому впоследствии их заменили бесконтактными реле регулировки напряжения. В последних задающим устройством является стабилитрон, а делитель напряжения выполнен в виде сборки из резисторов. Но здесь стоит добавить, что из-за сложной схемы соединения и низкого уровня эффективности контроля напряжения, они не получили широкого распространения.
Постепенно 2-уровневые реле поступили 3-уровневым и многоуровневым моделям. Они отличаются тем, что напряжение, выходящее с генератора, поступает на схему через делитель. В этом случае информация обрабатывается и текущее напряжение сравнивается с минимальным и максимальным пороговым значением. Силу тока, которая поступает на возбуждающую обмотку генератора, регулирует сигнал рассогласования.
Прочие
Ниже коротко перечислены другие виды реле зарядки, не попавшие в перечисленные классификации.
- Релейные. Отличаются улучшенной обратной связью.
- Транзисторные. Эти модели не используются в современных автомобилях.
- Релейно-транзисторные.
- Интегральные. Их встраивают в щеткодержатели. Поэтому после стирания щеток требуется их замена.
- Микропроцессорные. В качестве преимуществ можно назвать небольшие размеры, а также плавную регулировку порога срабатывания.
Ниже приводится небольшая галерея с фото реле регулировки напряжения разных типов.
Вернуться к содержанию
Неисправности реле-регулятора и как их определить?
Причины поломок
Если реле зарядки нормального производителя и современной конструкции, то оно редко выходит из строя. Но всё равно периодически случаются поломки, причины которых перечислены ниже.
- Короткое замыкание (КЗ), которое происходит на управляющем выводе регулятора.
- Межвитковое замыкание (МЗ) в обмотке возбуждения. Это одна из частых причин выхода из строя реле. Если произошло МЗ, то нужно снимать генератор и проводить его всестороннее обследование. Если просто поменять реле напряжения с замыкающей обмоткой возбуждения генератора, оно прослужит недолго.
- Переполюсовка аккумулятора. Если эта проблема наблюдается длительное время, то выпрямительные диоды сломаются.
- Разрушение щёток.
- Пробой диодов. Это довольно редкое явление. Его можно обнаружить по перегреву генератора.
Надо понимать, что причиной поломки реле-регулятора может стать естественный износ устройства. В большинстве случаев реле зарядки служит длительное время. Но условия эксплуатации автомобиля таковы, что многие запчасти, включая электронику, работают в агрессивных атмосферных условиях. Поэтому даже ту электронику, которая упакована в герметичный корпус, требуется менять раз в 7-10 лет.
Важно также помнить, что если реле неисправно, это ставит под удар не только аккумулятор, но также генератор и электронный блок управления автомобиля. При некорректном напряжении электроника в автомобиле может просто сгореть.
Вернуться к содержанию
Как проводится диагностика?
Проблемы с реле-регулятором можно заметить в первую очередь по проблемам с зарядом стартерного аккумулятора на автомобиле. Это выражается в недозаряде или перезаряде. В первом случае на аккумулятор идёт недостаточное напряжение и он не восстанавливает заряд во время поездки. Во втором случае, наоборот, идёт повышенное напряжение, которое приводит к излишнему перезаряду и выкипанию электролита.
Если у вас наблюдается нечто похожее из того, что было описано выше, следует взять в руки мультиметр и проверить реле зарядки аккумулятора. Для этого проще всего измерить напряжение на токовыводах аккумулятора при заведённом двигателе.
Как уже говорилось выше, оно должно находиться в интервале 13,6-14,4 вольта. Хотя здесь может быть небольшой плюс-минус в зависимости от включённого в этот момент оборудовании (фары, звук, обогрев и так далее). Если выпадение из интервала более существенное, нужно заняться диагностикой и проверкой реле.
Перед проведением проверок не забудьте очистить клеммы регулятора напряжения. Налёты и окислы могут отразиться на точности измерений.
Для проверки в случае встроенного реле нужно проделать следующие операции.
- Нужно снять щёточный узел и проверить состояние щёток. Они нуждаются в замене, если стали менее 5 мм.
- Для проверки используйте какой-нибудь источник питания или зарядное устройство. Подойдёт модель, позволяющая регулировать напряжение до 16 Вольт. «Минус» от источника следует замкнуть на соответствующую клемму реле-регулятора.
- Далее подключаете к щеткам проверочную лампу (10 ватт) или светодиод.
- Затем подаете питание от источника или зарядного устройства на реле. При этом нужно постепенно повышать напряжение. Если реле-регулятор исправен, то при превышении напряжения границ 14,5-14,8 вольта лампа должна погаснуть. Если лампа не погасла, то реле однозначно следует заменить. Если этого не сделать, то в результате некорректной зарядки выйдет из строя аккумулятор или сильно сократиться ресурс его работы.
Если регулятор напряжения внешний, то проверка проводится следующим образом.
- К клеммам реле подключаются щупы мультиметра. Значение напряжения на приборе должно быть выставлено в 20 вольт.
- Выполняется запуск двигателя и проверяется показатель напряжения. Он должен быть на минимальном уровне в 12,8 вольта.
- Затем увеличиваются обороты двигателя с помощью акселератора. При этом значение напряжения должно плавно возрастать.
- После того, как мотор достигнет 3500 оборотов в минуту, нужно внимательно следить за изменением напряжения. Его значение должно попасть в интервал 14-14,8 вольта. На некоторых моделях авто это значение может быть до 14,8 вольта.
Если наблюдаются существенные отклонения от указанных значений или напряжение вообще не меняется в зависимости от оборотов двигателя, значит реле зарядки неисправно.
Вернуться к содержанию
Как выбрать новое реле зарядки?
Если вы убедились в неисправности реле зарядки на своём автомобиле, то пора переходить к выбору нового. На самом деле этот процесс довольно простой и не займёт у вас много времени. Сейчас практически все крупные интернет-магазины автозапчастей имеют огромные базы и каталоги запчастей. Это позволяет быстро найти оригинальную модель или же подобрать аналоги. Производство у компаний-производителей запчастей стандартизированное, и они выпускают запчасти со всеми кодами и артикулами, позволяющими найти замену реле зарядки.
Способы быстрого поиска необходимой детали можно посмотреть ниже.
- Поиск по VIN-коду транспортного средства.
- По коду на самом реле. Он обычно выдавлен на корпусе или нанесён с помощью краски.
- По данным автомобиля. Это марка, модель, год выпуска, характеристики двигателя.
Проще всего вести поиск по коду на реле. Для этого достаточно снять устройство и внимательно изучить маркировку на нём. Определённые сложности могут возникнуть лишь при поиске сложных моделей. Например, некоторые немецкие автопроизводители устанавливают на свои машины реле с микропроцессором и программным управлением. В этом случае замену найти сложно. Но этот вопрос уже просто упирается в деньги.
Вернуться к содержанию
Какова ситуация с производителями реле?
Если вы ищете реле-регулятор на автомобиль отечественного производства или иномарку, но отечественной сборки, то обычно проблем с выбором не возникает. В этом случае, как правило, есть оригинальные или разные модели, а также много продукции сторонних фирм.
В случае, если у вас автомобиль зарубежной сборки, то выбор запчастей будет не такой большой. Для зарубежных автомобилей европейского происхождения реле зарядки обычно выпускают такие фирмы, как немецкие Bosch и Huco, французская Valeo, датская Cargo и т. п.
Стоит учитывать, что продукция раскрученных брендов довольно часто подделывается. Это то же самое, что касается аккумуляторов известных марок. Поэтому лучше ориентироваться на середнячков (итальянская ERA, американская WAI и пр.) или даже добротных китайских производителей. Естественно, что покупать лучше всего в магазине и оставлять чек на случай проблем с запчастью.
Вернуться к содержанию
В итоге
Как видите, такой незаметный элемент электроники автомобиля, как реле-регулятор напряжения, является весьма важной запчастью. От неё зависит нормальная работа аккумулятора, генератора и потребителей в бортовой сети автомобиля. Если не регулировать напряжение и ток возбуждения, то вся автомобильная электроника перестанет нормально работать. А в худшем случае она просто выйдет из строя.
Поэтому важно периодически проверять работу реле зарядки аккумулятора и тут же заменять его, если это необходимо. Если игнорировать проблемы с ним, то это приведёт к действительно дорогостоящему ремонту и длительному простою автомобиля.
Опрос
Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваши отзывы можно оставлять в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию
(голосов: 2, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
