Содержание
Регулятор напряжения генератора — схема, проверка
Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор — устройство, преобразующее механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой.
На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки.
В настоящее время все генераторные установки оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков.
Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется.
Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.
Прежде чем проверить регулятор напряжения генератора, нужно убедиться, что проблема кроется именно в нём, а не в других элементах генератора (слабо натянут ремень, окислилась масса и т.д.), для этого нужно проверить сам генератор (Как проверить генератор?). После этого вам нужно снять регулятор напряжения. Процесс демонтажа регулятора описан в статье «как снять регулятор напряжения?».
В двух словах скажу, что сначала нужно снять минусовую клемму, снять все провода с генератора, снять пластиковый кожух с генератора, затем открутить и вынуть регулятор напряжения в сборе вместе с щётками.
Давайте перейдём непосредственно к проверке регулятора напряжения. Проверять регулятор напряжения нужно обязательно в сборе с щёткодержателями – т.к. в случае обрыва цепи щёток и регулятора напряжения, мы сразу это заметим. Перед проверкой, обратите внимание на состояние щёток: если они обломаны или их длина короче 5мм, неподвижны и не пружинят, – то их нужно заменить.
Для проверки нам понадобится:
- провода;
- аккумулятор автомобильный;
- лампочка на 12в 1-3Вт;
- две обычные пальчиковые батарейки.
Чтобы проверить регулятор напряжения, нам нужно будет построить две схемы: К щёткам подключаем лампочку, К выводам Б и В подключаем «+» от аккумулятора, «-» аккумулятора закрепляем на массу регулятора. Делаем ту же схему, но добавляем последовательно две пальчиковые батарейки. Вывод из всего вышесказанного таков.
Исправный регулятор напряжения генератора: в первой схеме лампа горит, во второй схеме лампа не горит, т.к. напряжение выше 14,7в и подача напряжения на щётки должна быть прекращена. Неисправный регулятор напряжения: в обоих случая лампа горит, значит в регуляторе пробой. Лампа не горит вообще – значит, отсутствует контакт между щётками и регулятором или обрыв цепи в регуляторе.
Сначала узнаем, для чего нужен этот регулятор. Автомобильный генератор во время движения и работы двигателя должен подпитывать аккумуляторную батарею. Тем самым восстанавливается ёмкость аккумулятора, когда он разряжается во время стоянки. Если мы ездим каждый день, то аккумулятор почти не разряжается, если он в исправном состоянии.
Хуже приходиться аккумулятору, когда машина долго стоит без движения, ведь его энергия постепенно уходит на поддержание работы авто сигнализации. Ещё хуже дела обстоят зимой, когда при отрицательных температурах аккумуляторная батарея разряжается очень быстро.
А если вы ездите помалу и не часто, то аккумулятор не заряжается полностью во время движения и может полностью разрядится как-то утром.
Справиться с вышеуказанной проблемой, призван трехуровневый регулятор напряжения. У него три положения работы: это максимальное (выдаёт напряжение на генераторе 14,0-14,2 В), нормальное (13,6-13,8 В) и минимальное (13,0-13,2 В). Как мы знаем из статьи про проверку работоспособности аккумулятора, нормальное напряжение при заведённом двигателе должно быть от 13,2-13,6 В. Это означает, что генератор работает в нормальном режиме и АКБ заряжается в полном объёме.
Это соответствует среднему (нормальному) положению регулятора напряжения. А вот зимой, желательно повысить напряжение до 13,8-14,0 В, т.к. аккумулятор быстрее разряжается при отрицательных температурах. Это делается простым переводом рычажка на регуляторе напряжения. Так будет обеспечена лучшая зарядка АКБ зимой при работающем двигателе.
Летом, особенно когда жара превышает +25 градусов и выше — желательно понизить напряжение генератора до 13,0-13,2 В. Зарядка от этого не пострадает, но генератор не будет “выкипать”, т.е. не будет терять свою номинальную ёмкость и не сокращать ресурс.
Перед заменой регулятора напряжения, обязательно проверьте генератор в целом. Регулятор напряжения нужно менять, если напряжение под нагрузкой бортовой сети (включены дальний, обогрев зеркал, печка) меньше 13в. Так же регулятор напряжения может стать причиной высокого напряжения (выше 14,7в).
Но, как писалось выше, перед снятием регулятора нужно проверить сам генератор, ознакомиться с другими возможными неисправностями (например слабо натянут ремень генератора), и только потом приступать к замене регулятора напряжения. Так же данная статья вам понадобится для замены щёток генератора, т.к. щётки и регулятор напряжения устанавливаются на генератор в сборе.
Итак, как же снять регулятор напряжения? Открываем капот, снимаем минусовую клемму аккумулятора, находим генератор, отсоединяем колодку проводов «D»:
- снимаем защитный резиновый колпачок с наконечников проводов вывода «+». Откручиваем гайку крепления этих проводов, снимаем их с блока генератора;
- далее нам нужно снять сам пластиковый блок генератора (чаще всего он черного цвета). Для этого нужно отсоединить три пружинных фиксатора, расположенных по периметру блока;
- находим регулятор напряжения, и крестовой отверткой откручиваем его крепления;
- вынимаем регулятор напряжения в сборе с щётками, и отключаем от него колодку проводов;
- далее нам нужно проверить регулятор напряжения, дабы убедиться в его неисправности.
Устанавливаем регулятор напряжения строго в обратной последовательности. Стоит отметить, что в последнее время, многие автолюбители стали пользоваться трёхуровневым регулятором напряжения генератора, для того, чтобы избавиться от просадок напряжения в бортовой сети.
Регулятор напряжения генератора и симптомы его выхода из строя
Несмотря на то, что работа двигателя основана на принципах механики, для приведения его в действие требуется электричество. Это означает, что водитель должен заботиться не только об аккумуляторе, но и о генераторе. Каковы наиболее распространенные симптомы проблем с зарядкой? Иногда выходит из строя не сам генератор, а его компоненты, в частности регулятор напряжения. Схема, хоть и небольшая, но оказывает сильное влияние на эффективность работы двигателя. Если вам необходимо купить актуатор выбрать вы его можно на сайте ООО «Энергетика».
Регулятор напряжения
Этот элемент является частью автомобильной зарядной системы, который отвечает за стабилизацию напряжения, создаваемого генератором. Эта задача чрезвычайно важна по двум причинам. Прежде всего, напряжение меняется во время движения и это происходит довольно диаметрально — в значительной степени, фактором, влияющим на него, является изменение частоты вращения двигателя. Кроме того, резерв энергии в аккумуляторе можно безопасно пополнять только в определенном диапазоне напряжения — обычно около 14 В (+/- 0,5 В).
Концепция безопасной зарядки аккумулятора очень важна для водителя. Слишком низкое напряжение делает АКБ чувствительным к разряду. Слишком высокое напряжение может привести к повреждению и замене.
Как работает регулятор напряжения?
Поддержание постоянного уровня напряжения является довольно простым делом. Речь идет о включении и выключении тока возбуждения в генераторе. Правильная работа цепи может быть представлена только в том случае, если напряжение имеет постоянное значение — одинаковое при низких и высоких оборотах двигателя.
Неисправный регулятор напряжения генератора — симптомы отказа?
Система зарядки, как и любая другая в автомобиле, подвержена естественному износу. Это означает, что со временем регулятор напряжения также выйдет из строя. Симптомы его повреждения должны быть достаточно быстро выявлены. Тем более, что они считаются характерными. Например, регулятор напряжения сигнализирует о появлении неисправности через индикатор на приборной панели, что указывает на неисправность системы зарядки.
Кроме того, при появлении запаха сероводорода в салоне во время движения или после остановки, требует замены регулятора.
Симптомы неисправности регулятора напряжения приводят к одному выводу — скоро у автомобиля возникнут серьезные проблемы с электричеством, что приведет к трудному старту и невозможности продолжить движение. В чем причина неисправности? Иногда возникновение неисправности определяется ошибками при монтаже на заводе. В данном случае речь идет о неправильном подключении проводов. В результате как только двигатель запускается, возникает внезапное короткое замыкание. Это приводит к серьезным повреждениям не только регулятора, но и, например, диодов, непосредственно ответственных за зарядку.
Каковы симптомы неисправности регулятора напряжения?
В автомобиле может пропасть зарядка аккумулятора. Это может произойти, если в электрический контур попадет вода или любая из рабочих жидкостей (например, моторное масло). В этом случае необходимо не только заменить контур. Для того чтобы ремонт был на 100% эффективным, необходимо, обнаружить источник утечки. Без устранения утечки неисправность станет повторяющейся и поставит под сомнения дальнейшую эффективность системы зарядки.
Как можно удостовериться, что регулятор напряжения нуждается в замене?
Для этого нужен только работающий двигатель и универсальный контрольно-измерительный прибор. С его помощью следует начать проверку наличия тока между генератором и регулятором. Кроме того, в обязательном порядке контроль должен заключаться в проверке наличия правильного напряжения на выходе из регулятора. После того как будет подтверждено повреждение регулятора, необходимо купить новую деталь, соответствующую данной модели автомобиля и двигателя, а затем запланировать ее замену.
Замена регулятора напряжения не представляет сложности. Его корпус крепится двумя или тремя винтами. Тем не менее, требуется время для монтажа новой детали. Это связано с тем, что для выполнения процедуры необходимо снять генератор и ремень. Затем необходимо снять регулятор и установить новый. На данном этапе ключевым моментом является правильное подключение, чтобы не сжечь его сразу после запуска двигателя.
На правах рекламы
Понимание того, как работает регулятор напряжения
Скачать PDF
Регулятор напряжения генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки. Регуляторы напряжения бывают двух типов: линейные и импульсные.
В линейном регуляторе используется активное (BJT или MOSFET) проходное устройство (последовательное или шунтовое), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным эталонным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного выходного напряжения.
Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой МОП-транзистор или биполярный транзисторный транзистор. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя питания подается обратно в схему, которая управляет временем включения и выключения переключателя питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от входного напряжения или изменений тока нагрузки.
Какие существуют топологии импульсных регуляторов?
Существует три распространенные топологии: buck (понижающая), boost (повышающая) и buck-boost (повышающая/понижающая). Другие топологии включают обратноходовую, SEPIC, Cuk, двухтактную, прямую, полномостовую и полумостовую топологии.
Как частота коммутации влияет на конструкцию регулятора?
Более высокие частоты переключения означают, что регулятор напряжения может использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Это также означает более высокие потери при переключении и больший шум в цепи.
Какие потери возникают в импульсном регуляторе?
Потери возникают из-за мощности, необходимой для включения и выключения MOSFET, которые связаны с драйвером затвора MOSFET. Кроме того, потери мощности в МОП-транзисторах происходят из-за того, что для переключения из состояния проводимости в состояние непроводимости требуется конечное время. Потери также связаны с энергией, необходимой для зарядки и разрядки емкости затвора MOSFET между пороговым напряжением и напряжением затвора.
Каковы обычные области применения линейных и импульсных регуляторов?
Рассеиваемая мощность линейного стабилизатора прямо пропорциональна его выходному току при заданном входном и выходном напряжении, поэтому типичный КПД может составлять 50% или даже ниже. Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достигать КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного стабилизатора намного ниже, чем у импульсного стабилизатора с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Как правило, импульсный регулятор может работать с более высокими токовыми нагрузками, чем линейный стабилизатор.
Как импульсный стабилизатор управляет своим выходом?
Импульсные стабилизаторы требуют средств для изменения их выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения. Один из подходов заключается в использовании ШИМ, который управляет входом соответствующего выключателя питания, который управляет временем включения и выключения (рабочим циклом). Во время работы отфильтрованное выходное напряжение регулятора подается обратно на ШИМ-контроллер для управления рабочим циклом. Если отфильтрованный выход имеет тенденцию к изменению, обратная связь, подаваемая на ШИМ-контроллер, изменяет рабочий цикл для поддержания постоянного выходного напряжения.
Какие конструктивные характеристики важны для микросхемы регулятора напряжения?
К основным параметрам относятся входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток. В зависимости от приложения могут быть важны и другие параметры, такие как пульсации выходного напряжения, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами для линейного стабилизатора являются падение напряжения, PSRR (коэффициент ослабления источника питания) и выходной шум.
использованная литература
Загрузить инструменты проектирования управления питанием
Как работают регуляторы напряжения, различные типы и области применения
Как работают регуляторы напряжения – пошаговое объяснение
Что такое регулятор напряжения постоянное выходное напряжение. Он обеспечивает желаемое выходное напряжение независимо от любого изменения входного напряжения или условий нагрузки. Электронные схемы зависят от регуляторов напряжения, поскольку им требуется стабильное напряжение, чтобы избежать повреждения.
Как это работает?
Регулятор напряжения использует принцип системы управления с обратной связью. Он основан на контурах управления с отрицательной обратной связью.
Как видите, сигнал опорного напряжения подается на схему компаратора вместе с сигналом обратной связи от контроллера. Схема компаратора сравнивает оба значения и отправляет сигнал ошибки контроллеру. Контроллер регулирует выходное напряжение, используя сигнал ошибки компаратора.
Типы регуляторов напряжения
Во всем мире регуляторы напряжения являются наиболее распространенным электрическим компонентом любой машины или устройства. Существует два основных типа регуляторов напряжения:
- Линейный регулятор напряжения
- Импульсный регулятор напряжения
Линейные регуляторы
Линейный регулятор напряжения работает как делитель напряжения. Сопротивление линейного регулятора зависит от подключенной нагрузки и входного напряжения. Следовательно, он может подавать сигнал постоянного напряжения.
Преимущества и недостатки
Линейные стабилизаторы имеют много преимуществ, например, они обеспечивают низкое напряжение пульсаций, что означает меньшие колебания сигнала выходного напряжения. Он имеет быстрое время отклика. Кроме того, он имеет низкий уровень электромагнитных помех и меньше шума.
Эффективность линейного регулятора напряжения низкая, он рассеивает много тепла, поэтому необходим радиатор. Также требуется больше места. Одним из основных недостатков является то, что выходное напряжение не может превышать входное напряжение.
Типы линейных регуляторов напряжения
- Шунт
Серия
Шунтирующие регуляторы
Шунтовой регулятор используется для маломощных цепей. Он работает, направляя ток от нагрузки и посылая его в землю. Он обеспечивает путь от входного напряжения к переменному резистору, который подключен к земле. Он имеет очень низкий КПД, но поскольку потерянный ток имеет очень низкое значение, им пренебрегают.
Применение
- Используется для поглощения тока (цепи стока)
- Усилители
- Источники питания напряжения
- Электронные схемы, требующие точного опорного напряжения
Регуляторы серии
Работа последовательного регулятора напряжения зависит от переменной составляющей, которая связана с нагрузкой. При изменении сопротивления переменной составляющей изменяется и падение напряжения на ней. При использовании этого метода напряжение на нагрузке остается неизменным.
Одним из основных преимуществ является то, что поскольку переменная составляющая и нагрузка соединены последовательно, ток, протекающий через них, одинаков. Таким образом, нагрузка эффективно использует ток. Что делает его более эффективным, чем шунтирующий регулятор.
Импульсные регуляторы напряжения
Импульсные регуляторы напряжения состоят из последовательного устройства, которое многократно включается и выключается с высокой частотой. Рабочий цикл используется для управления количеством заряда, подаваемого на нагрузку. Рабочий цикл управляется системой обратной связи, очень похожей на систему линейного регулятора. Импульсные регуляторы имеют высокий КПД, потому что нагрузка либо включена, либо выключена, что означает, что она не рассеивает энергию, когда она выключена.
Импульсный регулятор превосходит линейный регулятор по выходному напряжению. Потому что он может подавать сигнал выходного напряжения, который может быть больше, чем входное напряжение. Кроме того, он может даже генерировать сигнал напряжения противоположной полярности.
Типы импульсных регуляторов
- Повышающий (Boost)
- Шаг вниз (Бак)
- Шаг вверх/вниз (увеличение/понижение)
Повышающие регуляторы
Повышающие регуляторы, также известные как повышающие стабилизаторы, генерируют сигнал более высокого выходного напряжения за счет увеличения сигнала входного напряжения. Этот тип регулятора чаще всего используется для питания нескольких светодиодов.
Понижающие регуляторы
Понижающие регуляторы также называются понижающими регуляторами. Они подают сигнал более низкого регулируемого выходного напряжения из более высокого нестабилизированного входного сигнала напряжения.
Повышающие/понижающие регуляторы
Этот регулятор предназначен для увеличения, уменьшения или инвертирования сигнала напряжения. Более того, ее еще называют схемой инвертора напряжения. Противоположная полярность достигается прямым и обратным смещением диода. В нерабочее время схема заряжает конденсатор, а когда конденсатор полностью заряжен, он подает на выход противоположную полярность. Эффективность этого типа регулятора напряжения очень высока.
Транзисторные регуляторы напряжения
Зенеровские диоды имеют режим, благодаря которому они могут работать как регулятор напряжения. Этот режим известен как работа с обратным напряжением пробоя. В этом режиме стабилитрон поддерживает постоянный сигнал выходного постоянного напряжения, в то время как сигнал пульсаций переменного напряжения полностью блокируется.
Применение регуляторов напряжения
Существует множество применений регуляторов напряжения.