Pro normální provoz autobaterie je nutné ji při cestování autem plně nabít. Palubní síť klasických vozů se spalovacími motory (ICE) je poháněna generátorem. Činnost generátoru je zajištěna otáčením jeho motoru prostřednictvím řemenového pohonu. Protože se otáčky motoru neustále mění, mění se po nich i otáčky rotoru generátoru. A spotřebitelé elektřiny v palubní síti vyžadují stabilní napětí. Pro tento účel byl vyvinut reléový regulátor, který poskytuje konstantní napětí pro spotřebitele, včetně baterie. V této poznámce zvážíme, co je reléový regulátor, jaké typy, poruchy atd.
Co je to reléový regulátor a jaké problémy řeší?
Ohledně automobilů ICE bylo výše uvedeno upozornění, protože elektrická vozidla nyní rostou na popularitě. A tam je 12voltový subsystém implementován jako samostatný obvod napájený napájecí baterií. Toto je další situace, která není v tomto článku zvažována. Zde se podíváme na relé regulátoru napětí, která fungují v klasických autech.
Jak již bylo zmíněno, regulátor napětí automobilového generátoru je druh vyrovnávací paměti mezi ním a spotřebiteli. Včetně mezi generátorem a baterií. Mimochodem, k nedostatečnému nebo nadměrnému nabití baterie dochází právě kvůli poruše relé regulátoru. I když existují i jiné důvody, tento je nejčastější. Proto se často nazývá relé nabíjení baterie. Vyrovnává napětí v palubní síti a udržuje je v požadovaných mezích bez ohledu na otáčky rotoru generátoru, změny zatížení a změny teploty. Reléový regulátor může být součástí generátoru nebo samostatného zařízení. Odrůdy budou diskutovány níže. Nyní stačí říci, že relé regulátoru může také vykonávat funkce pro ochranu generátoru před přetížením a nouzovým provozem.
Režim činnosti jakéhokoli nabíjecího relé závisí na hlavních faktorech uvedených níže.
- Rychlost rotoru. Závisí na otáčkách motoru.
- Proud dodávaný generátorem. Tento parametr je odvozen od rychlosti rotoru.
- Množství magnetického toku vytvořeného proudem budícího vinutí. Můžeme říci, že závisí na výše uvedených dvou faktorech a mění se v závislosti na nich.
Vyšší otáčky rotoru vedou ke zvýšení napětí, které generátor vysílá do sítě. Současně se zvyšuje síla proudu na budícím vinutí a zvyšuje se magnetický tok.
Princip činnosti regulátoru napětí je založen na tom, že toto zařízení stabilizuje napětí změnou budícího proudu. Jakmile se napětí zvýší nebo sníží, regulátor sníží nebo zvýší budicí proud. Napětí je tak udržováno v požadovaných mezích.
Nabíjecí relé je svým způsobem elektrický obvod, který má výstupy na grafitové kartáče generátoru. Reléový regulátor je namontován na skříni generátoru od konce vedle kartáčů. Ačkoli, jak již bylo zmíněno, zařízení může být instalováno mimo generátor.
Díky činnosti relé-regulátoru je do palubní sítě a proudových výstupů baterie dodáváno napětí 13,6 až 14,4 V. V tomto případě regulátor upravuje napětí na samobuzecím vinutí generátoru.
Zpět k obsahu
Některé rysy práce
Princip činnosti generátoru spočívá v tom, že při pohybu rámu a magnetického pole, které jej obklopuje, v něm vzniká EMF (elektromotorická síla). EMF se vyskytuje v kotvě generátoru. Stator je stejnosměrný elektromagnet. Generovaný proud je odváděn z kolektorových kroužků. Kotva je zmagnetizována a ve vinutí statoru se objevuje elektřina.
Ve zjednodušené podobě je velikost výstupního napětí z generátoru závislá na hodnotě síly magnetického pole a rychlosti jeho rotace. Ale kromě toho existují i další doprovodné důvody. Jedná se například o přilepení a spálení kartáčů při odpojení proudu od kotvy generátoru. K tomu dochází, když je proud vysoký.
Svého času byl problém vyřešen přechodem na modely generátorů střídavého proudu. V tomto případě má budicí proud, který je přiváděn do rotoru, mnohem menší hodnotu. A začali odvádět proud z pevného statoru. Terminály se stálým uspořádáním „+“ a „-“ jsou minulostí. Design dostal neustálou změnu “mínus” a “plus”. A protože je nemožné nabíjet baterii střídavým proudem, je nejprve usměrněna pomocí nabíjecího relé.
Na závěr tohoto odstavce shrneme úlohy, které relé regulátoru napětí řeší.
- Změna (úprava) proudu ve vinutí buzení generátoru.
- Udržování napětí palubní sítě v rozmezí 13,6-14,4 voltů.
- Odpojení vinutí buzení generátoru od baterie při vypnutém motoru.
Z uvedených úloh je zřejmé, proč se regulátor napětí nazývá také relé nabíjení baterie. Funkce odpojení napájení budícího vinutí je součástí tohoto zařízení standardně. Mimochodem, na přístrojové desce je zobrazen indikátor procesu nabíjení baterie, pomocí kterého můžete posoudit činnost reléového regulátoru.
S funkcí relé nabíjení baterie souvisí další bod. Generátor pracuje bez ohledu na venkovní teplotu a roční období. Ihned po nastartování motoru začne generovat proud.
V zimě může být problém, že baterie v mrazu zamrzá a nabíjí se mnohem hůř než v létě. Proto existují modely relé regulátorů, které mají na těle zimní a letní konektory. V závislosti na ročním období se na nich mění zapojení elektroinstalace, aby se baterie lépe nabíjela v zimě. Povolení zimní volby zvýší napětí na svorkách baterie na 15 voltů.
Jaké typy relé regulátoru napětí existují?
Níže s několika vysvětleními jsou uvedeny modely relé regulátoru, které se aktuálně používají a byly dříve používány.
Podle typu generátoru
- Pro DC generátor. Podle odborníků má relé regulace napětí pro stejnosměrné generátory složitější schéma zapojení. To je způsobeno skutečností, že když je motor vypnutý, je nutné odpojit generátor od baterie. Relé v tomto případě nejen odpojí baterii, když je vůz zaparkovaný, ale také omezí maximální proud na výstupu generátoru.
- Pro alternátor. Takové relé se liší od předchozí verze v jednodušší konstrukci. Taková zařízení se převážně zabývají pouze kontrolou a nastavováním napětí na budicím vinutí a na výstupu z generátoru do palubní sítě. Mimochodem, v tomto případě není na vinutí generátoru žádná zbytková magnetizace. To znamená, že auto s alternátorem nelze nastartovat zrychlením z tlačníku.
Popravou
- Vestavěný. Instaluje se do sestavy kartáče nebo desky usměrňovače.
- Externí nebo vzdálené. Jsou udržitelnější.
Zde musí majitel vozu vědět, že nabíjecí relé měří a reguluje napětí bez ohledu na to, kde je instalováno. Rozdíl mezi těmito možnostmi je v tom, že vestavěná relé mají přímý vliv na generátor. Venkovní modely si jeho přítomnost ve vozidle ani neuvědomují. Dálková relé mohou regulovat napětí pouze v určitých úsecích automobilové palubní sítě.
Zpět k obsahu
Podle typu úpravy
- Plus úprava. Připojování k zalomení řádku “+”. Mají ekonomičtější schéma. V tomto případě je jeden kartáč připojen ke svorce relé-regulátoru a druhý k “hmotě” vozu.
- mínus úprava. Připojování k zalomení řádku “-“. Zde je jeden kartáč připojen k relé a druhý k “plus”. Do návrhu je přidán další drát. Takové modely jsou zařízení aktivního typu a vyžadují individuální napájení. To vysvětluje přívod dalšího kladného vodiče.
Podle počtu úrovní
- 2-úrovňový. Tato zařízení jsou již dávno zastaralá a málo používaná. Nastavení v nich se provádí pomocí páky a pružin.
- 3-úrovňový. Mají přídavnou speciální desku s odpovídajícím signalizačním zařízením a srovnávacím zařízením.
- Víceúrovňové. Obvod takového relé obsahuje několik (3 až 5) přídavných rezistorů a sledovací systém.
Dvouúrovňové modely byly dříve instalovány do automobilů a měly jednoduchý princip fungování. Když přes relé prošel elektrický proud, vzrušující magnetické pole přitáhlo páku. Pružina s danou silou fungovala jako srovnávací zařízení. Když se napětí zvýšilo, kontakty se otevřely a do budícího vinutí teklo méně proudu. Jako příklad použití mechanického 2-úrovňového nabíjecího relé můžeme uvést některé domácí vozy VAZ. Nevýhodou takových zařízení je rychlé opotřebení jejich mechanických prvků. Proto byly následně nahrazeny bezkontaktními relé regulace napětí. V druhém případě je hnacím zařízením zenerova dioda a dělič napětí je vyroben ve formě sestavy odporů. Zde však stojí za to dodat, že kvůli složitému schématu připojení a nízké úrovni účinnosti regulace napětí nejsou široce používány.
Postupně se 2-úrovňová relé dostala k 3-úrovňovým a víceúrovňovým modelům. Liší se tím, že napětí opouštějící generátor je přiváděno do obvodu přes dělič. V tomto případě se informace zpracují a aktuální napětí se porovná s minimální a maximální prahovou hodnotou. Síla proudu, který vstupuje do budícího vinutí generátoru, je regulována signálem nesouladu.
Další
Další typy nabíjecích relé, které nespadají do uvedených klasifikací, jsou stručně uvedeny níže.
- Relé. Funkce vylepšená zpětná vazba.
- Tranzistor. Tyto modely se v moderních autech nepoužívají.
- Reléový tranzistor.
- Integrální. Jsou zabudovány do držáků kartáčů. Proto je po vymazání štětců potřeba je vyměnit.
- Mikroprocesor. Mezi výhody patří malé rozměry a také plynulé nastavení prahu odezvy.
Níže je malá galerie s fotografiemi různých typů relé regulace napětí.
Regulátor napětí relé: stabilita napětí palubního zdroje
V každém moderním vozidle je vyvinutá elektrická síť, stabilizace napětí, ve které se provádí speciální jednotka – reléový regulátor. Vše o reléových regulátorech, jejich stávajících typech, konstrukci a provozu, jakož i výběru a výměně těchto dílů – přečtěte si článek.
Co je relé regulátoru napětí?
Relé regulátoru napětí (regulátor napětí) je součástí elektrického systému vozidla; mechanické, elektromechanické nebo elektronické zařízení, které poskytuje podporu pro napětí působící v palubní elektrické síti v určitých mezích.
Elektrická soustava vozidel je řešena tak, že při zastavení pohonné jednotky je zdrojem energie baterie a při chodu generátor přeměňující část výkonu motoru na elektřinu. Generátor má však významnou nevýhodu – napětí proudu, který produkuje, závisí na rychlosti klikového hřídele, jakož i na proudu spotřebovaném zátěží a okolní teplotě. K odstranění tohoto nedostatku se používá pomocné zařízení – reléový regulátor nebo jednoduše regulátor napětí.
Regulátor napětí řeší několik problémů:
- Stabilizace napětí – udržování napětí palubní sítě ve stanovených mezích (v rozmezí 12-14 nebo 24-28 voltů s tolerancemi);
- Ochrana baterie proti vybití přes obvody generátoru při zastavení motoru;
- Některé typy regulátorů – automatické vypnutí startéru po úspěšném nastartování motoru;
- Samostatné typy regulátorů – automatické připojení a odpojení generátoru od baterie pro její nabití;
- Samostatné typy regulátorů – změna napětí palubní sítě v závislosti na aktuálních klimatických podmínkách (převedení el. soustavy na letní a zimní provoz).
Všechna vozidla, traktory a různé stroje jsou vybaveny reléovými regulátory. Porucha této jednotky naruší provoz celého elektrického systému, v některých případech to může vést k poruše elektrického zařízení a požáru. Vadný regulátor je proto nutné co nejdříve vyměnit a pro správný výběr nového dílu je nutné porozumět stávajícím typům, konstrukci a principu činnosti regulátorů.
Typy, konstrukce a princip činnosti relé-regulátoru
Blokové schéma regulátoru napětí
Dnes existuje několik typů reléových regulátorů, ale jejich práce je založena na stejných principech. Každý regulátor obsahuje tři vzájemně související prvky:
- Měřicí (citlivý) prvek;
- Srovnávací (kontrolní) prvek;
- Regulační prvek.
Regulátor se připojuje k budicímu vinutí generátoru (OVG) měřením a změnou síly proudu v něm – tím je zajištěna stabilizace napětí. Obecně tento systém funguje následovně. Měřicí prvek, postavený na bázi napěťového děliče, neustále sleduje sílu proudu v OVG a převádí ji na signál přiváděný do porovnávacího (řídícího) prvku. Zde je signál porovnáván se standardem – hodnotou napětí, která by měla normálně fungovat v elektrickém systému vozu. Srovnávací prvek může být postaven na bázi vibračních relé a zenerových diod. Pokud signál přicházející z měřicího prvku odpovídá referenčnímu signálu (s přijatelnou odchylkou), pak je regulátor neaktivní. Pokud se příchozí signál liší od referenčního v jednom nebo druhém směru, pak je řídicí signál generován srovnávacím prvkem, který je přiváděn do řídicího prvku, postaveného na relé, tranzistorech nebo jiných prvcích. Ovládací prvek mění proud v OVG, čímž je dosaženo návratu napětí na výstupu generátoru do požadovaných mezí.
Jak již bylo zmíněno, bloky regulátorů jsou postaveny na jiné základně prvků, podle této vlastnosti jsou zařízení rozdělena do několika typů:
- Vibrační;
- Kontaktní tranzistor;
- Elektronický tranzistor (bezkontaktní);
- Integrální (tranzistor, vyrobený integrovanou technologií).
Obvod vibračního relé-regulátoru
Historicky se jako první objevila vibrační zařízení, která se ve skutečnosti nazývají reléové regulátory. V takovém zařízení lze všechny tři bloky kombinovat v jednom provedení – elektromagnetické relé s normálně uzavřenými kontakty, ačkoli měřicí prvek může být vyroben ve formě odporového děliče. Referenční hodnotou v relé je tažná síla vratné pružiny. Obecně platí, že relé-regulátor funguje jednoduše. Při nízkém proudu na OVG nebo nízkém napětí na výstupu generátoru (v závislosti na zapojení regulátoru) relé nefunguje a proud volně protéká jeho uzavřenými kontakty – to vede ke zvýšení napětí. Když napětí stoupne, relé sepne, napětí v obvodu klesne a relé se uvolní, napětí opět stoupne a relé opět pracuje – takto se relé přepne do oscilačního režimu. Při změně napětí na generátoru jedním nebo druhým směrem se změní frekvence kmitů relé, což zajišťuje stabilizaci napětí.
V současné době se již na vozidlech nepoužívají vibrační relé, která mají nízkou účinnost a nedostatečnou spolehlivost. Svého času byly nahrazeny kontaktně-tranzistorovými regulátory, ve kterých je jako porovnávací / regulační prvek použito vibrační relé a jako ovládací prvek tranzistor pracující v režimu klíče. Zde tranzistor hraje roli reléových kontaktů, proto je obecně provoz takového regulátoru podobný tomu, který je popsán výše. Regulátory tohoto typu jsou dnes prakticky vytlačovány bezkontaktními tranzistory různých konstrukcí.
U bezkontaktních tranzistorových regulátorů je relé nahrazeno jednodušším polovodičovým zařízením – zenerovou diodou. Jako referenční hodnota je použito stabilizační napětí zenerovy diody a regulační prvek je založen na tranzistorech. Při nízkém napětí jsou zenerova dioda a tranzistory v takovém stavu, že do OVG je dodáván maximální proud, což vede ke zvýšení napětí. Po dosažení požadované napěťové úrovně přejdou zenerova dioda a tranzistory do jiného stavu a začnou pracovat v oscilačním režimu, který stejně jako u klasického relé zajišťuje stabilizaci napětí.
Moderní elektronické regulátory jsou postaveny na tranzistorech a mohou mít pulzně šířkový modulátor (PWM), přes který se nastavuje spínací frekvence obvodu a možnost zavedení zařízení do obecného řídicího systému automobilů.
Bezkontaktní tranzistorové regulátory mohou být vyrobeny pomocí diskrétních prvků a integrované technologie. V prvním případě jsou použity běžné elektronické součástky (zenerovy diody, tranzistory, rezistory atd.), ve druhém případě je celý blok sestaven na jednom mikroobvodu nebo kompaktním bloku kompaktních rádiových součástek plněných sloučeninou.
Nejjednodušší relé-regulátory mají uvažovanou konstrukci, ale ve skutečnosti se používají složitější zařízení s různými pomocnými jednotkami – ovládání startéru, zamezení vybití baterie přes budící vinutí, korekce provozního režimu v závislosti na teplotě, ochrana obvodu, vlastní diagnostika a další. Na mnoha reléových regulátorech traktorů a nákladních automobilů je implementována i možnost ručního nastavení stabilizačního napětí. Toto nastavení se provádí pomocí proměnného odporu (u vibračních zařízení – pomocí pružiny) pomocí páky nebo rukojeti vysunuté mimo tělo.
Relé regulátoru napětí pro instalaci mimo generátor
Regulátory jsou vyrobeny ve formě malých bloků namontovaných přímo na generátoru nebo na vhodném místě na vozidle. Zařízení lze připojit k výstupu OVG a/nebo generátoru, případně k části palubní elektrické sítě, kde je požadováno stabilizované napětí. V tomto případě musí být jeden výstup OVG připojen k „+“ nebo k „-“ palubní elektrické síti.
Otázky výběru, diagnostiky a výměny reléových regulátorů napětí
V relé-regulátorech může docházet k různým poruchám, které se ve většině případů projevují absencí nabíjecího proudu baterie a naopak nadměrným nabíjecím proudem baterie. Nejjednodušší kontrolu regulátoru lze provést pomocí voltmetru – stačí nastartovat motor a nechat jej běžet 10-15 minut při frekvenci 2500-3000 ot./min a se zapnutými světlomety. Poté, bez snížení rychlosti a bez vypnutí světlometů, změřte napětí na svorkách baterie – mělo by být 14,1-14,3 voltů (dvakrát vyšší u 24voltových). Pokud je napětí výrazně nižší nebo vyšší, pak je příležitost zkontrolovat generátor, a pokud je v pořádku, vyměňte regulátor.
Náhradou by měl být reléový regulátor stejného typu a modelu, který byl nainstalován dříve. Zejména je třeba věnovat pozornost pořadí, ve kterém je regulátor připojen k palubní síti (na jaké svorky generátoru a dalších prvků), a také napájecímu napětí a proudům. Výměna dílu musí být provedena podle návodu, práce lze provádět pouze při zastaveném motoru a sejmuté svorkovnici z baterie. Pokud jsou dodržena všechna doporučení a regulátor je správně vybrán, začne okamžitě pracovat a zajistí normální fungování elektrického systému.
Další články
Výměna ventilů spalovacího motoru je ztížena nutností odstranit crackery – pro tuto operaci se používají speciální ventilové crackery. Vše o tomto nástroji, jeho stávajících typech, konstrukci a principu fungování, jakož i jeho výběru a použití, si přečtěte v tomto článku.
V mnoha raných domácích automobilech byly široce používány centrální spínače světel s reostatem, které umožňovaly nastavení jasu osvětlení přístrojů. Vše o těchto zařízeních, jejich stávajících typech, konstrukci, provozu, ale i jejich správném výběru a výměně si přečtěte v článku.
Jednou z hlavních částí rozdělovače zapalování je základní deska, která je zodpovědná za činnost zhášedla. Vše o deskách jističe, jejich stávajících typech a konstrukčních prvcích, jakož i o výběru, výměně a seřízení těchto součástí je podrobně popsáno v tomto článku.
V automobilech, traktorech, autobusech a dalších zařízeních jsou elektrické generátory připevněny k motoru pomocí konzoly a napínací tyče, která zajišťuje nastavení napnutí řemene. O generátorových pásech, jejich stávajících typech a provedeních, jakož i výběru a výměně těchto dílů – přečtěte si článek.
