Схемы генераторов с возбуждением от выхода генератора — Схемы без дополнительных диодов
Схема автомобильного генератора, это схема самого генератора, схема соединенного с ним регулятора напряжения и схема цепи возбуждения генератора. Генератор с регулятором напряжения иногда называют – генераторная установка.
Автомобильный генератор — это трехфазная синхронная машина. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Смысл явления состоит в том, что в обмотке индуктируется электродвижущая сила, если вокруг нее действует изменяющееся магнитное поле. Значит, генератор должен состоять из обмотки и вращающегося магнита. Обмотка наматывается на кольцевой сердечник, а внутри обмотки вращается ротор. Процесс намагничивания ротора, называется возбуждением генератора. Для намагничивания ротора в нем есть своя обмотка, в которую ток попадает через щетки. Ток, намагничивающий ротор, называется ток возбуждения, а обмотка ротора называется обмотка возбуждения.
По принципу действия синхронный генератор, создает переменное напряжение, а для зарядки аккумулятора и для работы всего электрооборудования, нужно постоянное напряжение, поэтому в любой автомобильный генератор, входит выпрямитель — трехфазный диодный мост. Переменный ток генератора выпрямляется диодным мостом и во внешних цепях действует постоянное напряжение и протекает постоянный ток.
Регулятор напряжения – обязательный элемент схемы, он поддерживает необходимый уровень выходного напряжения генератора.
Регулятор напряжения включается в цепь возбуждения. Его задача управлять током возбуждения. Он работает в режиме открыто – закрыто, то есть, он все время включает и выключает ток возбуждения. Напряжение генератора повышается, он отключает ток возбуждения — напряжение снижается, он снова включает ток возбуждения и напряжение повышается. Таким образом, он не дает напряжению вырасти выше заданного значения, которое должно быть 13,8 — 14,2 Вольта. Такое напряжение необходимо поддерживать для нормальной зарядки аккумулятора и нормальной работы всех приборов электрооборудования.
Автомобильный генератор первоначально возбуждается от аккумулятора. Как только включается зажигание, выходной транзистор регулятора открывается, через него идет ток возбуждения и ротор намагничивается. Когда завелся двигатель и генератор заработал, возбуждение происходит уже от самого генератора. ЭДС генератора становится выше, поэтому генератор становится источником, а аккумулятор начинает заряжаться.
Применяются два принципа подачи тока возбуждения от генератора на собственную обмотку возбуждения.
- Схема возбуждения от выхода генератора
Ток возбуждения идет от выхода генератора, через замок зажигания, выход генератора всегда связан с аккумулятором.
- Схема возбуждения через дополнительные диоды
В этом случае, ток возбуждения выпрямляется отдельным выпрямителем, цепь возбуждения отключена от выхода генератора и, значит, от аккумулятора. Ток возбуждения идет только внутри генератора и не использует внешнюю цепь. Аккумулятор используется только для первоначального возбуждения.
Схемы генераторов с возбуждением от выхода генератора
Эти простые схемы применялись для автомобилей 60-х 70-х годов выпуска. «Жигули», «Москвичи», ЗиЛ, Газ, Уаз. Много таких автомобилей до сих пор остается в эксплуатации.
Регулятор напряжения может быть внешним и встроенным. Внешний регулятор это отдельная коробочка, которая соединяется с генератором проводами и стоит в стороне от генератора. Встроенный регулятор, входит в состав генератора, крепится внутри или снаружи корпуса, обычно, встроенный регулятор сделан вместе со щетками.
На выходе регулятора напряжения стоит мощный транзистор, это может быть биполярный, и может быть полевой транзистор. Он работает в ключевом режиме, то есть, открыт — закрыт. Открыт транзистор – ток возбуждения проходит, закрыт транзистор — ток не проходит.
Есть три варианта включения транзистора – с общим Эмиттером, общей Базой и с общим Коллектором. Поэтому ключи на транзисторах бывают с ОЭ, ОБ, ОК. Для каждого варианта транзисторного ключа есть свои особенности применения.
В регуляторах напряжения используются транзисторные ключи с ОЭ и ОК. Если заземлен транзистор, то это ключ с ОЭ, если заземлена щетка. то это ключ с ОК. Регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют A — Circuit , регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют В — Circuit .
В автомобильных схемах генераторов применяются обе схемы – и A — Circuit , и В- Circuit
Схемы с внешним регулятором напряжения
Такая схема применялась на автомобилях Жигули ранних выпусков 2101 — 2106
Такая схема применялась для автомобилей Волга, Газ, Зил, УАЗ. Генераторы Серий 16 3701 и 19.3771.
Эта схема применяется для автомобилей Крайслер и Додж. По этой схеме сделан генератор на двигатели Крайслер для автомобилей Волга и Газель.
Генераторы со встроенными регуляторами напряжения
Регулятор напряжения можно установить снаружи и внутри генератора. Такая конструкция получается более компактной и надежной, она позволяет отказаться то проводов для соединения генератора и регулятора напряжения.
При установке регулятора снаружи корпуса генератора, появляется возможность замены регулятора не снимая генератор.
Генераторы такой конструкции, со встроенным регулятором, установленном на корпусе, широко применяется для автомобилей выпускавшихся в недавнее время и находящиеся в эксплуатации — Валдай, КАМАЗ, МАЗ, УАЗ
Все приведенные схемы используют принцип питания обмотки возбуждения от выхода генератора. Генератор часть своего выпрямленного тока отдает на собственное возбуждение.
Путь тока возбуждения: Плюс генератора, плюс аккумулятора, контакты замка зажигания, вход регулятора напряжения, обмотка (или наоборот), обмотка возбуждения, минус — масса.
Недостаток Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора.
В генераторах с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора, весь ток возбуждения проходит через контакты замка зажигания. Этот ток для получения достаточной мощности генератора должен быть быть 3 — 5 Ампер. Такой ток требует качественного зажима всех контактов и достаточно толстого провода, при размыкании контактов дает сильную искру и изнашивает контакты, снижая надежность системы зарядки и системы зажигания, которая питается через эти же контакты.
Аккумулятор в любой схеме всегда подключен к плюсовому выводу генератора, это необходимо для того, чтобы генератор и аккумулятор могли работать как источники заменяя друг друга — двигатель не работает — источник аккумулятор, двигатель заработал — источник генератор. Когда генератор не работает, аккумулятор, прямо подключенный к нему, не может разрядиться через генератор, потому, что диодный мост не пропускает ток в обратном направлении, но, через обмотку возбуждения, аккумулятор может разрядиться.
Если двигатель не завелся, генератор не заработал, а зажигание осталось включено, то через обмотку ротора идет ток от аккумулятора (а это 3 – 5 Ампер). По разным причинам такие ситуации иногда возникают и тогда, через несколько часов, двигатель не заведется. То есть, в схемах, в которых обмотка возбуждения запитана от выхода генератора и, значит, подключена непосредственно к аккумулятору, может неожиданно разрядиться аккумулятор.
Схема с дополнительными диодами несколько сложнее, но она обеспечивает питание обмотки возбуждения, прямо внутри генератора минуя замок зажигания, обмотка возбуждения не имеет прямой связи с аккумулятором, поэтому такая схема исключает случайную разрядку аккумулятора при невыключенном зажигании.
В схемах с дополнительными диодами, первоначальное возбуждение также происходит от аккумулятора, но очень маленьким током чрез ограничительные сопротивления или через специальную лампочку. После запуска генератора ток возбуждения идет уже по отдельной цепи, не связанной с аккумулятором, через дополнительный выпрямитель. (доп диоды)
Выбор и порядок замены диодов генератора иномарки
Присоединение диода выполняется пайкой, сваркой или с помощью винтового соединения.
Три диода VD1, VD2, VD5 присоединяются к плюсовому выводу «+» генератора. Диоды VD2, VD4, VD6 соединяются с выводом «минус» или масса.
Рис. №1. Конструкция генераторов K I, NI фирмы Bosch. а – блок выпрямителя, б – внешний вид диода выпрямительного блока. Где: 1 – положительный теплоотвод; 2 и 8 – выводы «B+» генератора; 3 – вывод «D+» генератора; 4 – вывод «+» для присоединения конденсатора; 5 – запрессованный диод; 6 –теплоотвод минусовой полярности; 7 – вывод «W» генератора; 9 – пружинный вывод «D+».
Принципиальная схема выпрямителя, пояснения
Для повышения мощности генератора используют добавочное плечо из диодов VD7, VD8, то есть одинадцатидиодный мост. Добавочные диоды присоединены к общей точке статорной обмотки, намотанной по схеме WYE (звезда) туда, где происходит воздействие фазного напряжения. С помощью этих диодов добавляется мощность генератора, она возрастает на 15 – 20% без конструктивных изменений и вреда для компонентов генератора.
Рис. №2. Принципиальная схема генератора, где под цифрой 4 на схеме расположены диоды силового выпрямителя, VD7, VD8 – диоды, повышающие мощность генератора. Под цифрой 7 диоды выпрямителя обмотки возбуждения.
Схема собственного выпрямителя на диодах VD9, VD11. Благодаря этим диодам АКБ при заглушенном двигателе долго держит заряд.
Разновидности диодов, применяемых в автомобильных генераторах
1. Полупроводниковый диод с проводимостью в одну сторону на основе p-n-перехода.
2. Лавинный выпрямительный диод или стабилитрон, характеризуется постоянным минимальным пробивным напряжением.
3. Диод Шоттки отличается малым падением напряжения 0,7 В при токе 85 А. Принцип работы построен на использовании металл-перехода. В случае короткого превышении величины обратного напряжения сгорает.
Причины пробоя диодов
Диодный мост перегорает из-за перегрузки в связи с превышением потребления тока. Происходит это из-за подключения потребителей с нагрузкой, превышающей расчетную величину.
Примерами выхода диодного моста служат:
· неправильные действия по «прикуриванию» чужого автомобиля с работающим двигателем на своей машине;
· перепутанная полярность аккумуляторной батареи во время прикуривания;
· замыкание между пластинами теплоотводов, присоединенных к «массе» и «плюсом» генератора случайными металлическими предметами или токопроводящими мостиками из пыли и грязи, может произойти возгорание по цепи генератор – аккумулятор. Поэтому пластины теплоотводов частично изолируются.
· подключение мощной акустики с софт буфером с большой нагрузкой, увеличивающей расчетный ток, на который рассчитан генератор;
· короткое замыкание в банках неисправного аккумулятора;
· микротрещины появляющиеся от перепадов температуры под капотом автомобиля, вследствие этого попадания в трещины конденсата или обычной влаги от неосторожной езды;
· иногда диоды выходят из строя сами по себе.
Косвенные признаки дефекта диодного моста
1. специфичное «подвывание» генератора;
2. скачки напряжения в компьютере автомобиля;
3. нестабильная работа системы отопления, движения дворников;
4. повышенный расход топлива из-за повышающейся нагрузки на двигатель.
Проверка диодов
Переход в полупроводниковых диодах всегда в открыт, препятствий движению тока при наличии напряжения нет. Исправные диоды не пропускают ток в обратном направлении, то есть наблюдается односторонняя проводимость. К аноду прикладывается щуп с плюсового контакта, на катод – минус. Ток должен протекать. Подали на анод минус, а на катод плюс, ток не должен проходить.
Неисправный диод – когда проводимость отсутствует полностью или ток протекает в обе стороны. Проверка производится с помощью тестера.
Поверку диодного моста можно выполнить без демонтажа генератора с автомобиля при помощи подключенного осциллографа. Например, на генераторах фирмы Bosch выпрямленное напряжение характеризуется пульсирующим характером. Идентичность пульсаций свидетельствует о нормальной работе выпрямителя. Нарушение симметрии графика пульсации – отказ одного из диодов. Проверку диодного моста без снятия с автомобиля проводят при откинутых клеммах от аккумулятора.
Большой ток требует раздельного (параллельного) включения диодов Конструкция генератора высокой мощности подразумевает параллельное присоединение полупроводниковых диодов или выпрямительных блоков. Ток диода равен трети тока, вырабатываемого генератором, поэтому если диод рассчитан на ток 75 А, то и генератор будет тоже 75 А.
Замена диодов требует определенных навыков, поэтому для правильной замены, для предотвращения ошибочного подключения воспользуйтесь услугами специализированной мастерской. Так, вы сэкономите время и собственные нервы. Не забывайте, что иногда лучше полностью заменить диодный мост, чем ремонтировать.
Схема диодов генератора автомобиля
Схемы генераторов с дополнительными диодами
Схема генератора с дополнительными диодами имеет следующие свойства
1. Позволяет провести ток возбуждения прямо внутри генератора минуя контакты замка зажигания
2. Цепь возбуждения с дополнительными диодами отделена от аккумулятора лампочкой, это снижает первоначальный ток возбуждения и исключает быструю разрядку аккумулятора, если двигатель не завелся, а зажигание включено.
3. При запуске двигателя, в генератор через лампочку проходит очень маленький ток возбуждения, поэтому генератор вращается очень легко, что облегчает работу стартера.
4. Лампочка в цепи возбуждения ограничивает ток первоначального возбуждения и позволяет контролировать работу генератора
Для первоначального возбуждения приходится использовать аккумулятор. Ток первоначального возбуждения, при включении замка зажигания, проходит в обмотку возбуждения через лампочку. Лампочка имеет большое сопротивление, поэтому ток в цепи возбуждения протекает маленький (лампочка светится), такого тока вполне достаточно для подмагничивания ротора. Как только ротор подмагнитился, генератор начинает вырабатывать ЭДС и появляется ток в обмотках, который через дополнительные диоды идет в обмотку возбуждения, намагничивание ротора сразу усиливается. Так генератор, возбуждается, получив первоначальный толчок от аккумулятора маленьким током через лампочку. Дальше генератор работает уже самостоятельно, используя необходимый ток возбуждения через дополнительные диоды. Ток возбуждения не выходит за пределы генератора во внешние цепи и не проходит через контакты замка зажигания, что значительно повышает надежность системы зажигания и всех цепей работающих через замок зажигания.
Лампочка, фактически, разделяет цепь первоначального возбуждения генератора и цепь рабочего возбуждения. Ток обмотки возбуждения может достигать 5 Ампер, но чтобы обмотка возбуждения не могла потреблять такой ток от аккумулятора, в цепи первоначального возбуждения и стоит лампочка ограничивающая этот ток. На первый взгляд проблема остается — если ротор генератора не крутится, а зажигание включено, то аккумулятор разряжается, но теперь он разражается очень маленьким током через лампочку (лампочка горит). Ток лампочки может гореть несколько дней и это не приведет к полному разряду нормального аккумулятора.
При запуске двигателя, пока лампочка не погасла, она ограничивает ток возбуждения и генератор почти не сопротивляется вращению, облегчая работу стартеру и аккумулятору, В момент, когда лампочка гаснет и генератор полностью возбуждается, стартер уже отключается.
Очень важное преимущество такой схемы состоит в том, лампочка не только ограничивает ток разрядки аккумулятора через обмотку возбуждения, но то, что она становится очень полезным индикатором состояния системы генератор — аккумулятор и позволят контролировать процесс зарядки аккумулятора и исправность генератора.
Схема генератора с возбуждением типа L. Такая схема широко применялась на автомобилях выпуска 90-х годов. ВАЗ 2108-09, ВАЗ 2107 — 05, ВАЗ 2110, 11, 12, «Газель», «Волга» с двигателем 406, Генераторы 372.3701, 9402,3701, 9422, 3701, и многие другие. Генераторы BOSCH, VALEO
У регуляторов типа L, на точку L подключается выход лампочки для первоначального возбуждения, а когда генератор заработал, то на эту точку приходит напряжение самого генератора, через дополнительный выпрямитель. Такой регулятор считает, что напряжение на выходе дополнительного выпрямителя — это и есть напряжение бортовой сети, поэтому он поддерживает напряжение на выходе генератора, «опираясь» на значение напряжения на точке L. Это получается недостаточно точно.
Схема генератора с дополнительными диодами и регулятором напряжения типа S L
Такие регуляторы применялись на многих генераторах 90-х годов для автомобилей Mitsubishi, и их корейских клонах.
У регуляторов SL два входа. Точка L имеет такое же подключение, выполняет туже функцию, но, контрольное напряжение, относительно которого нужно поддерживать заданное напряжение поступает на точку S. Это вход с высоким сопротивлением, который тока не потребляет. Он подключается на силовой выход генератора, где напряжение, действительно мало отличается от напряжения бортовой сети. Таким образом, регуляторы SL поддерживают напряжение на выходе генератора более точно. На точке S при выключенном зажигании должно быть 12 Вольт (связь с аккумулятором). Если цепь оборвана, что иногда бывает, то генератор работает, но держит напряжение примерно на 1 Вольт выше нужного значения и требуется восстановление проводки, чтобы защитить аккумулятор от перезаряда.
Разрядка аккумулятора по цепи S невозможна так как вход S регулятора имеет очень большое сопротивление.
На Российском регуляторе SL типа 1702.3702 (для ВАЗ 2108) неподключение или обрыв точки S, полностью отключает регулятор.
Схема генератора повышенной мощности с использованием напряжения от средней точки звезды
Такое решение использовали BOSCH, Mitsubishi, DELCO COR. Генераторы БАТЭ для ВАЗ 2110 и для 406-го двигателя 3202, 3222, были выполнены по этой схеме.
Обмотка, намотанная звездой, имеет среднюю точку, если ее подключить к выпрямителю, то с выпрямителя можно снять больший ток. Для выпрямления тока от средней точки нужно дополнительное плечо диодного моста, то есть нужно еще 2 диода. Таким образом, в том же корпусе и с той же обмоткой, можно получить генератор, который будет мощнее на 10 — 15 процентов, только нужен другой диодный мост, на 8 диодов. Такой генератор поддерживает работу большего числа потребителей, что актуально с увеличением числа электронных схем управления в современных автомобилях.
Лампочка на панели приборов
Лампочка не только ограничивает ток, но становится простым и очень полезным сигнализатором.
При включении зажигания лампочка загорается, через нее идет ток первоначально возбуждения, это значит, что цепь возбуждения целая и генератор готов к работе.
После запуска двигателя лампочка гаснет – это значит, что генератор заработал.
Если при включении зажигания лампочка не загорелась, то значит, цепь возбуждения не включилась и генератор не заработает.
Если лампочка загорелась, а после запуска двигателя не погасла, то значит, что цепь возбуждения целая, но генератор не заработал, надо искать неисправность, иначе, через два часа машина безнадежно встанет.
Если лампочка загорелась на ходу, то, это значит, что генератор перестал работать (например, порвался ремень), двигатель продолжает работать, пока аккумулятор заряжен, но ехать нужно туда, где отремонтируют генератор.