Http://vksn narod ru/auto/rn html#Схемы icon

Http://vksn narod ru/auto/rn html#Схемы









Скачать 449.69 Kb.
НазваниеHttp://vksn narod ru/auto/rn html#Схемы
Размер449.69 Kb.
ТипДокументы
РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

http://vksn.narod.ru/auto/rn.html#Схемы

http://vksn.narod.ru/auto/rn.html#Описание

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 перегрузок, автоматически включать в бортовую сеть силовую цепь генераторной установки или обмотку возбуждения.

По своей конструкции регуляторы делятся на бесконтактные транзисторные, контактно-транзисторные и вибрационные (реле-регуляторы). Разновидностью бесконтактных транзисторных регуляторов являются интегральные регуляторы, выполняемые по специальной гибридной технологии, или монолитные на монокристалле кремния. Несмотря на столь разнообразное конструктивное исполнение, все регуляторы работают по единому принципу.

Напряжение генератора зависит от трех факторов — частоты вращения его ротора, силы тока нагрузки и величины магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, который зависит от силы тока в этой обмотке. Любой регулятор напряжения содержит чувствительный элемент, воспринимающий напряжение генератора (обычно это делитель напряжения на входе регулятора), элемент сравнения, в котором напряжение генератора сравнивается с эталонной величиной, и регулирующий орган, изменяющий силу тока в обмотке возбуждения, если напряжение генератора отличается от эталонной величины.

В реальных регуляторах эталонной величиной может быть не обязательно электрическое напряжение, но и любая физическая величина, достаточно стабильно сохраняющая свое значение, например, сила натяжения пружины в вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах.

В транзисторных регуляторах эталонной величиной является напряжение стабилизации стабилитрона, к которому напряжение генератора подводится через делитель напряжения. Управление током в обмотке возбуждения осуществляется электронным или электромагнитным реле. Частота вращения ротора и нагрузка генератора изменяются в соответствии с режимом работы автомобиля, а регулятор напряжения любого типа компенсирует влияние, этого изменения на напряжение генератора воздействием на ток в обмотке возбуждения. При этом вибрационный или контактно-транзисторный регулятор включает в цепь и выключает из цепи обмотки возбуждения последовательно резистор (в двухступенчатых вибрационных регуляторах при работе на второй ступени закорачивает эту обмотку на массу), а бесконтактный транзисторный регулятор напряжения периодически подключает и отключает обмотку возбуждения от цепи питания. В обоих вариантах изменение тока возбуждения достигается за счет перераспределения времени нахождения переключающего элемента регулятора во включенном и выключенном состояниях.

Если сила тока возбуждения должна быть, например, для стабилизации напряжения, увеличена, то в вибрационном и контактно-транзисторном регуляторах время включения резистора уменьшается по сравнению с временем его отключения, а в транзисторном регуляторе время включения обмотки возбуждения в цепь питания увеличивается по отношению к времени ее отключения.

На рис. 1 показано влияние работы регулятора на силу тока в обмотке возбуждения для двух частот вращения ротора генератора n1 и п2, причем частота вращения п2 больше, чем п1. При большей частоте вращения относительное время включения обмотки возбуждения в цепь питания транзисторным регулятором напряжения уменьшается, среднее значение силы тока возбуждения уменьшается, чем и достигается стабилизация напряжения.



С ростом нагрузки напряжение уменьшается, относительное время включения обмотки увеличивается, среднее значение силы тока возрастает таким образом, что напряжение генераторной установки остается практически неизменным.

На рис. 2 представлены типичные регулировочные характеристики генераторной установки, показывающие, как изменяется сила тока в обмотке возбуждения при неизменном напряжении и изменении частоты вращения или силы тока нагрузки. Нижний предел частоты переключения регулятора составляет 25—30 Гц.





Электрические схемы

Генераторные установки с вентильными генераторами не используют каких-либо включающих устройств в силовой цепи. Для нормального функционирования их регулятора напряжения к нему должны быть подведены напряжение бортовой сети (напряжение генератора) и выводы цепи обмотки возбуждения генератора. Напряжение генератора действует между выводами "+" и "М" ("масса") генератора (у генераторов автомобилей ВАЗ соответственно "30" и "31"). Выводы обмотки возбуждения обозначены индексом "Ш" ("б7" у генераторов ВАЗ).



На рис. 3 изображены принципиальные схемы генераторных установок. В скобках даны обозначения выводов генераторных установок автомобилей ВАЗ. На рисунках цифрами обозначены: 1 - генератор; 2 - обмотка возбуждения; 3 - обмотка статора; 4 - выпрямитель с вентильным генератором; 5 - выключатель; 6 - реле контрольной лампы; 7 - регулятор напряжения; 8 - контрольная лампа; 9 - помехоподавляющий конденсатор; 10 - трансформаторно-выпрямительный блок,; 11 - аккумуляторная батарея; 12 - размагничивающая обмотка у генераторов смешанного магнитно-электромагнитного возбуждения; 13 - резистор подпитки обмотки возбуждения от аккумулятора.

Различают два типа не взаимозаменяемых регуляторов напряжения. В одном типе (рис. 3, а, з) выходной коммутирующий элемент регулятора напряжения соединяет вывод обмотки возбуждения генератора с "+" бортовой сети, в другом типе (рис. 3, б, в) — с "—" бортовой сети. Транзисторные регуляторы напряжения второго типа являются более распространенными.



Чтобы на стоянке аккумуляторная батарея не разряжалась, цепь обмотки возбуждения генератора (см. рис. 3, а, б) замыкается через выключатель зажигания. Однако, при этом контакты выключателя коммутируют силу тока до 5 А, что неблагоприятно сказывается на их сроке службы. Поэтому через выключатель зажигания замыкается лишь цепь управления регулятора напряжения (см. рис. 3, в), потребляющая ток в доли ампера. Прерывание тока в цепи управления переводит электронное реле регулятора в выключенное состояние, что не позволяет току протекать в обмотку возбуждения. Однако, применение выключателя зажигания в цепи генераторной установки снижает ее надежность и усложняет монтаж на автомобиле.



Кроме того, падение напряжения в выключателе зажигания и других коммутирующих или защитных элементах, включенных в цепь регулятора (штекерные соединения, предохранители), влияет на уровень поддерживаемого регулятором напряжения и частоту переключения его выходного транзистора (см. рис. 3, а—в), что может сопровождаться миганием ламп осветительной и светосигнальной аппаратуры, колебанием стрелок вольтметра и амперметра.





Поэтому более перспективной является схема рис. 3, д. В этой схеме обмотка возбуждения имеет свой дополнительный выпрямитель, состоящий из трех диодов (в пятифазной системе генератора — из пяти диодов). К выводу "+" этого выпрямителя, который обозначен индексом "Д", и подсоединяется обмотка возбуждения генератора. Схема допускает разряд аккумуляторной батареи малыми токами по цепи регулятора напряжения. При длительной стоянке рекомендуется снимать наконечник провода с клеммы "+" батареи.



Подвозбуждение генератора от аккумуляторной батареи вводится через контрольную лампу 8. Небольшая сила тока, поступающая в обмотку возбуждения через эту лампу от аккумуляторной батареи, достаточна для возбуждения генератора и в то же время не может существенно влиять на разряд аккумуляторной батареи. Обычно параллельно контрольной лампе включают резистор 13, чтобы даже в случае перегорания контрольной лампы генератор мог возбудиться. Контрольная лампа (см. рис. 3, д) является одновременно и элементом контроля работоспособности генераторной установки. На стоянке при включении замка зажигания контрольная лампа загорается, так как в нее поступает ток аккумуляторной батареи через обмотку возбуждения генератора и регулятор напряжения.
После пуска двигателя генератор на клемме "Д" развивает напряжение, близкое по величине напряжению аккумуляторной батареи, и контрольная лампа погасает. Если этого при работающем двигателе не происходит, значит генераторная установка напряжения не развивает, т. е. неисправна.

С целью контроля работоспособности (см. рис. 3, а) введены реле с нормально замкнутыми контактами, через которые получает питание контрольная лампа 8. Эта лампа загорается после включения замка зажигания и погасает после пуска двигателя, так как под действием напряжения генератора, к средней точке обмотки статора которого подключено реле, оно разрывает свои нормально замкнутые контакты и отключает контрольную лампу 8 от цепи питания. Если лампа при работающем двигателе горит, значит генераторная установка неисправна. В некоторых случаях обмотка реле контрольной лампы подключается к выводу фазы генератора. Обмотка возбуждения (рис. 3, е) включена на среднюю точку обмотки статора генератора, т. е. питается напряжением, вдвое меньшим, чем напряжение генератора.


При этом приблизительно вдвое снижаются и величины импульсов напряжения, возникающих при работе генераторной установки, что благоприятно сказывается на надежности работы полупроводниковых элементов регулятора напряжения. Резистор 13 (см. рис. 3, е) служит тем же целям, что и контрольная лампа, т.е. обеспечивает уверенное возбуждение генератора.

На автомобилях с дизельными двигателями может применяться генераторная установка на два уровня напряжения 14/28 В. Второй уровень 28 В используется для зарядки аккумуляторной батареи, работающей при пуске ДВС. Для получения второго уровня используется электронный удвоитель напряжения или траисформаторно-выпрямительный блок (ТВБ) (рис. 3, г). В системе на два уровня напряжения регулятор стабилизирует только первый уровень напряжения — 14 В. Второй уровень возникает посредством трансформации и последующего выпрямления ТВБ переменного напряжения генератора. Коэффициент .трансформации трансформатора ТВБ близок к 1.


В некоторых генераторных установках зарубежного и отечественного производства регулятор напряжения поддерживает напряжение не на силовом выводе генератора "+", а на выводе его дополнительного выпрямителя (рис. 3, ж). Схема является модификацией схемы рис. 3, д с устранением ее недостатка — разряда аккумуляторной батареи через схему регулятора при длительной стоянке. Такое исполнение схемы возможно, потому что разница напряжения на выводе "+" и "Д" невелика. На рис. 3, ж показана схема пятифазного генератора с размагничивающей обмоткой в системе возбуждения. Эта обмотка действует встречно с обмоткой возбуждения и расширяет рабочий диапазон генераторных установок со смешанным магнито-электромагнитным возбуждением по частоте вращения. По этой схеме выполняются и вентильные генераторы с электромагнитным возбуждением в трехфазном исполнении. В этом случае схема содержит 9 диодов (6 силовых и 3 дополнительных) и не содержит размагничивающей обмотки.



В схеме рис. 3, з лампа контроля работоспособности генераторной установки включена на реле, питающееся от генератора со стороны переменного тока. Реле является одновременно реле блокировки стартера, содержит встроенный внутрь выпрямитель и срабатывает, если генератор развивает переменное напряжение. Выводы переменного тока генератора подключаются и на выводы тахометра. Реле-регуляторы, работающие в комплекте с генераторами постоянного тока, кроме стабилизации напряжения, осуществляют автоматическое включение генератора, когда напряжение генератора больше напряжения батареи, и отключение его, когда напряжение генератора меньше напряжения батареи, а также защиту генератора от перегрузки. Следовательно, ток генератора должен поступать потребителям через схему реле-регулятора — обмотку ограничителя тока и реле обратного тока (рис. 4).


В настоящее время на комплектацию автомобилей поступают, в основном, генераторные установки с бесконтактными транзисторными регуляторами, количество вибрационных и контактно-транзисторных регуляторов, находящихся в эксплуатации, сокращается.


Выполнение генераторных установок в соответствии с рис. 3 и их применяемость сведены в табл. 1.


Тип генератора

Тип регулятора напряжения

Схема по рис.3

Применяемость

Г221А*

121.3702, РР380

а

ВАЗ-2101, -21011, -2103 и модификации ВАЗ-2121

Г221А-006*

121.3702, РР380

а

ВАЗ-2121

Г222*

Я112В1**

в

ВАЗ-2104, -2105, -1111; ЗАЗ-1102, АЗАК-2141а

37.3701

17.3702**

д

ВАЗ-2108, -2109 и модификации

3812.3701****

РР132А, 1902.3702

д

ЗИЛ-133ГЯ, ЗИЛ-133ВЯ с двигателем КамАЗ-740

3822.3701****

РР132А, 1902.3702

г

ЗИЛ-4331,ЗИЛ-133ГЯ,ЗИЛ-133ВЯ с двигателем ЗИЛ-643

58.3701

Я112А1**

б

Москвич-2140, ИЖ-2125, -2115 и модификации

581.3701*** 582.3701

Я112А1**

б

Москвич-2141, -2140SL

583.3701***

Я112А1**

б

ЗАЗ-1102

583.3701***

Я112А1**

д

ВАЗ-2108, -2109

29.3701

Я112А1**

б

Москвич-2140

292.3701***

Я112А1**

б

Москвич-2140SL

955.3701

Я112Б1**

ж

ВАЗ-2108,-2109

*Имеет нулевой вывод обмотки статора; ** Встроен в генератор; *** Имеет вывод фазы; **** Работает в комплекте с трансформаторно-выпрямительным блоком 3812.3701-10, 3822.3701-10 имеет дополнительный выпрямитель, не соединенный с обмоткой возбуждения


Регулятор напряжения 121.3702

Бесконтактный транзисторный регулятор напряжения 121.3702 (см.рис.) применяется с генератором Г221А взамен вибрационного регулятора напряжения РР380. Схема регулятора достаточно проста и типична, что позволяет использовать ее для иллюстрации принципа работы транзисторных регуляторов.
Эталонной величиной в регуляторе является напряжение стабилизации стабилитрона VD1. Характерной особенностью стабилитрона является то, что если напряжение между его катодом и анодом по величине меньше напряжения стабилизации, ток через него практически не протекает. Если напряжение между катодом и анодом достигает величины напряжения стабилизации, ток через стабилитрон резко возрастает, происходит "пробой" стабилитрона. При этом напряжение между его катодом и анодом остается практически неизменным.




Измерительным органом в регуляторе является делитель напряжения, состоящий из резистора R2 и двух параллельно включенных резисторов R1 и R3. К стабилитрону VD1 через переход эмиттер-база транзистора VT1 подводится та часть напряжения генератора, которая выделяется на параллельно включенных резисторах R1, R3. Стабилитрон является органом сравнения в регуляторе напряжения. Регулирующим органом в схеме является электронное реле на трех транзисторах VT1—VT3. Эти транзисторы при работе регулятора напряжения могут находиться в одном из двух состояний — открытом (ток в цепи эмиттер-коллектор транзистора протекает) и закрытом — ток в цепи эмиттер-коллектор отсутствует. Цепь между эмиттером и коллектором в этом смысле аналогична контактам реле. Для перехода транзистора из закрытого в открытое состояние в цепи эмиттер-база должен появиться ток, для чего к переходу эмиттер-база следует приложить напряжение соответствующей полярности, т. е. переход эмиттер-база должен быть смещен в прямом направлении.


Ток, открывающий транзисторы типа P—N—P, протекает от эмиттера к базе (эмиттер имеет более высокий потенциал, чем база), а типа N—Р—N — от базы к эмиттеру (положительный потенциал на базе относительно эмиттера).
Если переход эмиттер-база смещен в обратном направлении, то транзистор закрыт.

  • Регулирование напряжения транзисторным регулятором происходит следующим образом. До пуска двигателя при включении выключателя зажигания 5 (см. рис.3а здесь) напряжение аккумуляторной батареи подводится к делителю напряжения R1—R3. При этом к стабилитрону VD1 поступает та часть этого напряжения, которая выделяется на плече делителя, образованном параллельно включенными резисторами R1, R3. Резистор R1 настройки регулятора подбирается таким образом, чтобы напряжение на резисторах R1, R3 при включении только аккумуляторной батареи было меньше, чем напряжение стабилизации стабилитрона VD1, т. е недостаточно для его пробоя. При этом стабилитрон препятствует протеканию тока в цепи базы транзистора VT1, который находится, следовательно, в закрытом состоянии. Транзисторы VT2 и VT3 открыты, так как в цепях их баз протекают токи — у транзистора VT2 через резистор R5, а у транзистора VT3 — через переход эмиттер-коллектор транзистора VT2.

  • Транзисторы VT1 и VT2 имеют тип P—N—P, а транзисторы VT3 — N—P—N. Следовательно, при включении аккумуляторной батареи электронное реле регулятора напряжения находится во включенном состоянии, его выходной транзистор VT3 открыт и ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения, обеспечивая возбуждение генератора.

  • После пуска двигателя генератор вступает в работу, его напряжение возрастает до тех пор, пока напряжение на плече делителя R1, R3 не станет равным напряжению стабилизации стабилитрона VD1. При этом стабилитрон пробивается, возникает ток в базе транзистора VT1 и он открывается. Поскольку сопротивление перехода эмиттер-коллектор открытого транзистора мало, то этот переход транзистора VT1 практически накоротко соединяет базу с эмиттером транзистора VT2, шунтирует этот его переход, ток в базе транзистора VT2 прекращается и он закрывается.

  • Если закрыт транзистор VT2, то закрывается и транзистор VT3, так как ток в его базовой цепи прерывается. Электронное реле регулятора переходит в выключенное состояние, ток в обмотке возбуждения уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение генератора. При этом уменьшается напряжение на резисторах R1, R3. Как только оно становится меньше напряжения стабилизации стабилитрона VD1, транзистор VT1 закрывается, VT2 и VT3 открываются, напряжение генератора возрастает, т. е. процесс повторяется.

Транзистор VT2 играет в схеме роль усилителя. Применение в схемах нескольких транзисторов связано с тем, что на входе регулятора обычно коммутируется ток в десятки миллиампер в то время, как на выходе ток современных регуляторов напряжения достигает 5 А. При этом коэффициент усиления схемы регулятора по току лежит в пределах 300—800. Такого усиления на одном транзисторе достичь невозможно.
Таким образом, регулирование напряжения генератора производится ступенчато. Электронное реле регулятора напряжения переходит от включенного к выключенному состоянию и обратно, то подключая обмотку возбуждения к источнику питания, то ее отключая. В зависимости от режима работы генератора меняется относительное время нахождения реле во включенном или выключенном состоянии, чем и обеспечивается автоматическое поддержание напряжения генератора на заданном уровне. Гасящий диод VD2 предотвращает появление опасных импульсов напряжения при запирании транзистора VT3 и прерывании тока в обмотке возбуждения.

  • Появление импульса высокого напряжения предотвращается тем, что при запирании транзистора VT3 ток обмотки возбуждения имеет возможность протекать через гасящий диод, обмотка возбуждения этим диодом оказывается замкнута практически накоротко и опасных последствий прерывания тока не происходит.

  • Обратные связи в схеме регулятора повышают качественные показатели его работы, увеличивают частоту переключения его электронного реле, снижают потери в транзисторах при переключении, обеспечивают разницу между напряжениями включения и выключения электронного реле регулятора и т. д.

  • Через обратные связи осуществляется воздействие сигнала на выходе элемента на вход этого же или другого элемента. В этом смысле измерительный элемент регулятора, его входной делитель напряжения, является главной обратной связью в системе автоматического регулирования напряжения генератора — он подает выходное напряжение генератора на вход регулятора напряжения.

  • Через резисторы в регуляторе осуществляется жесткая обратная связь, через цепи с конденсатором — гибкая. Жесткая обратная связь отличается от гибкой тем, что передает сигнал без задержки по времени.

В изображенной на рисунке схеме имеются два элемента обратной связи — цепь, состоящая из конденсатора С1 и резистора R4, а также конденсатор С2. Цепь R4, С1 связывает коллектор транзистора VT2 с базой транзистора VT1, т. е. выход транзистора VT2 с входом VT1. Эта цепь снижает потери в транзисторах VT1-VT3 при их переключении. До пробоя стабилитрона VD1 конденсатор С1 разряжается через переходэмиттер-коллектор транзистора VT2 и резисторы R4,R7.
С переходом транзистора VT1 в открытое состояние, а VT2 и VT3 в закрытое конденсатор С1 заряжается через эмиттер базовый переход транзистора VT1, резисторы R4R6, предохранитель. При этом переход база-эмиттер VT1 получает по цепи R4С1 дополнительный импульс тока, сокращающий время перехода транзистора VT1 в открытое состояние, а транзисторов VT2 и VT3 в закрытое состояние и, следовательно, снижающий потери мощности в транзисторах при их переключении. Конденсатор С2 связывает вход и выход транзистора VT1, что делает этот транзистор интегрирующим звеном, основной особенностью которого является подавление высокочастотных колебаний при их прохождении. Наличие интегрирующего звена исключает самовозбуждение схемы, влияние на регулятор посторонних электромагнитных помех. Резисторы R5—R7 обеспечивают нужный режим работы транзисторов в открытом и закрытом состояниях. Так, резистор R5 ограничивает на требуемом уровне ток базы транзистора VT2, резистор R6 позволяет транзистору VT3 закрыться полностью.

  • Схема имеет два элемента защиты — предохранитель FU, который разрывает цепь при токовой перегрузке выходного транзистора, и диод VD3, защищающий регулятор от импульсов напряжения обратной полярности.



Интегральные регуляторы напряжения
Я112А1; Я112В1; Я120М1; 17.3702

Схемы регуляторов достаточно просты, что способствует уменьшению размеров регулятора. Регулятор Я112В1, в отличие от регулятора Я112А1, имеет дополнительный вывод "Б" для включения в схему генераторной установки (см. рис. 3в здесь). Регулятор Я120М1, предназначенный работать с номинальным напряжением 28 В, имеет выводы "Д" для подключения к нулевой точке обмотки статора (см. рис. 3е здесь) и "Р" для подключения резистора посезонной регулировки.




Схемы содержат входной делитель напряжения на резисторах Rl, R2, R3, элемент сравнения — стабилитрон VD1 (в регулятор Я120М1 включены два стабилитрона последовательно), который вместе с входным транзистором электронного реле и резистором RS образует микросхему ДА1, выходной транзистор VT2. Диод VD2 — гасящий. Диоды VD3, VD4 осуществляют защиту схемы от возможных аварийных режимов. В схеме регуляторов Я112В, Я120М, выпускавшихся ранее, эти диоды отсутствовали. Конденсатор С1 превращает транзистор VT1 в интегрирующее звено, предотвращает ложные срабатывания регулятора, резистор R4 и конденсатор С2 образуют гибкую обратную связь. Внешний резистор специальным переключателем в холодное время подключается параллельно резистору R3 Я120М1, что изменяет сопротивление плеча входного делителя и увеличивает напряжение, поддерживаемое регулятором. Регуляторы Я112А(А2), Я112В(В2), Я120М(М2) рассчитаны для работы с током возбуждения генератора до 3,3 А, ИРН Я112А1, Я112В1, Я120М1 рассчитаны на повышенный ток возбуждения 5 А.





Термокомпенсированные регуляторы напряжения ТОРН

http://www.adam-ae.narod.ru/misc_.htm

Исходная редакция моей статьи, опубликованной в ж."За рулем" 1996, №5, стр.116

Банальная истина - долговечность работы аккумулятора, при прочих равных условиях, определяется качеством его обслуживания, которое на практике сводится к поддержанию требуемого уровня и плотности электролита и, при необходимости, подзарядке от сетевого зарядного устройства. Разумеется, чистота поверхности батареи и клемм, а также надежность крепления последних на полюсных выводах и правильное натяжение ремня генератора - обязательны. Выполнение этих условий позволяет исправно работать среднестатистическому аккумулятору два-три года, что существенно меньше его потенциального ресурса /1/.Следующий уровень заботы о состоянии батареи требует контроля напряжения на ее выводах, поддерживаемого регулятором напряжения при работающем двигателе. Не зря все современные автомобили имеют вольтметр! Хорошо известно, что аккумулятор весьма чувствителен к зарядному напряжению и существует оптимальное его значение, отклонение от которого приводит к заметному уменьшению срока службы аккумулятора. Так, отклонение напряжения на 10% относительно оптимального ускоряет выход из строя батареи в 2-2,5 раза. При этом, часто забывают, что сама величина оптимального напряжения довольно сильно зависит от температуры электролита: с повышением температуры оптимальное напряжение для свинцовых 12-вольтовых аккумуляторных батарей, работающих в буферном режиме, снижается со скоростью примерно 25 мВ/°С. Это означает, что если при температуре электролита +25°С оптимальное напряжение равно 13,8 В, то при -25°С оно должно составлять примерно 15,0 В, а при +40°C - 13,4 В (см. рисунок слева, кривая 4). Встречающееся иногда в литературе значение коэффициента температурной коррекции -30...-40 мВ/°С справедливо для свинцовых батарей, работающих в циклическом режиме (подробнее об этом смотрите ниже).

В большинстве современных электронных регуляторов принимаются меры по температурной стабилизации напряжения на уровне 13,5 - 14,5 В. На практике это приводит к тому, что летом зарядное напряжение превышает оптимальное на 7...10% , аккумулятор перезаряжается, электролит "кипит", что сопровождается не только разложением электролита и потерей воды, но и, что гораздо важнее, отрывом частиц активной массы электродов и накоплением на дне банки аккумулятора шлама. В результате требуется частая доливка дистиллированной воды, емкость батареи неуклонно снижается, и в конце концов, через слой шлама или оплывшую активную массу происходит короткое замыкание электродов. Зимой уменьшение зарядного напряжения относительно оптимального может достигать 10...15%, что в совокупности со значительным уменьшением зарядного тока и повышенным расходом энергии приводит к систематическому недозаряду и сульфатации аккумулятора.

Ясно, что доступные автолюбителю операции по уходу за батареей в данных условиях обязательны, но неэффективны, т.к. направлены на устранение лишь некоторых видимых последствий, а не на предотвращение причин их возникновения. Пожалуй, единственным известным сегодня решением этой проблемы является автоматическое изменение зарядного напряжения в соответствии с температурой батареи. Однако ни один из имеющихся регуляторов напряжения этим качеством не обладает /2/.

Справедливости ради следует отметить, что в новейших образцах электронных регуляторов предусматривается температурная коррекция напряжения. Например, в интегральном регуляторе Я212А11Е, разработанном для генераторной установки автомобилей "десятых" семейств ВАЗ и ГАЗ, температурный коэффициент напряжения (ТКН) составляет -5...-8 мВ/°С (кривая 2). Явно недостаточная величина ТКН обусловлена тем, что термочувствительный элемент находится в самом регуляторе и регистрирует температуру генератора (которая летом нередко превышает 100 С), а не батареи . Более того, даже эта малая величина коррекции при напряженном тепловом режиме генератора приводит к занижению зарядного напряжения и, как следствие, хроническому недозаряду аккумулятора. Еще одна причина снижения напряжения связана с тем, что генератор сам является источником тепла - чем больше включено потребителей, тем больше он греется с уже отмеченными последствиями. Особенно выражено это явление на автомобилях ГАЗ-3110, многие владельцы которых замечают снижение напряжения через 20...30 минут после начала работы двигателя. На ВАЗовских автомобилях это падание не так явно выражено, но тоже присутствует. Ясно, что такая упрощенная реализация правильной идеи температурной коррекции облегчает жизнь производителю (особненно производителю аккумуляторов) и наш кошелек!

Если всерьез говорить об оптимальной температурной коррекции зарядного напряжения, то регулятор должен иметь выносной датчик температуры, расположенный непосредственно на батарее. Являясь обязательным, это условие все же недостаточно для практической реализации регулятора с оптимальным значением ТКН. Как видно из рисунка, при температурах ниже -20°С оптимальное зарядное напряжение и, следовательно, напряжение в бортовой сети значительно возрастает, превышая 16 В, что отрицательно влияет на параметры и надежность остального электрооборудования автомобиля. Снижение напряжения менее 13,2 В при высоких (более +40°С) температурах также нежелательно, т.к. ухудшает пусковые характеристики батареи, уменьшает энергию искры в контактной системе зажигания, мощность аудиосистемы и радиопередатчика CB, световую отдачу ламп и т.д.

Удовлетворение противоречивых требований аккумулятора и различных элементов электрооборудования возможно реализацией нелинейного закона изменения напряжения, при котором в пределах допустимого диапазона напряжение изменяется с оптимальным значением ТКН, а за его границами напряжение стабилизируется на нижнем или верхнем пределе соответственно при экстремально высоких или низких температурах. Считая, согласно /3/, допустимым диапазон изменения напряжения от 13,2 В до 15,6 В, видим, что интервал температур, при которых такой регулятор обеспечивал бы оптимальное зарядное напряжение, простирается от -20°С до +40°С. Если же реальная температура батареи находится за пределами этого диапазона, то отклонение зарядного напряжения от оптимального значительно меньше, чем в обычных регуляторах без температурной коррекции и , как правило, непродолжительно.

В ходе экспериментов мне удалось найти простой способ технической реализации такого нелинейного закона управления зарядным напряжением, признанный изобретением (патент РФ N 2006130). Экспериментальные образцы ТермоОптимизированного Регулятора Напряжения (ТОРН), были установлены на 10 частных легковых автомобилях еще в мае - июле 1987г. Многолетнее наблюдение за некоторыми из них подтвердило ожидания: минимальный срок службы обычного отечественного аккумулятора превысил 7 лет и это при том, что аккумуляторы до установки ТОРНа уже работали некоторое время со штатными регуляторами.
Дополнительно к главной функции нелинейной температурной оптимизации напряжения, реализованы и другие "приятные мелочи". ТОРН, в отличие от многих интегральных и выносных регуляторов напряжения, поддерживает напряжение непосредственно на выводах батареи, отключает обмотку возбуждения генератора при остановленном двигателе и при его пуске стартером. Кроме того, ТОРН имеет встроенный узел контроля за исправностью системы генератор-регулятор-аккумулятор, обеспечивающий кроме обычных "горит" - "не горит", дополнительный режим прерывистого свечения штатной контрольной лампы при любых неисправностях, приводящих к перезарядке аккумулятора. Особенности его работы можно посмотреть здесь . Это позволяет повысить достоверность и информативность штатной контрольной лампы.
Особые меры приняты для повышения надежности регулятора. Так, при случайном обрыве кабеля термодатчика, ТОРН будет продолжать работать как обычный регулятор, утратив лишь функции температурной коррекции и контроля напряжения непосредственно на выводах батареи.

Улучшение условий работы батареи стало заметно почти сразу по прекращению выкипания электролита. В условиях жаркого лета юга Ростовской области периодичность долива воды снизилась до одного раза в год...полтора, причем ее максимальный расход за год не превысил 200 г при пробеге 19тыс. км. Зимой подзарядка требовалась только после длительной стоянки (более двух месяцев). Положительные результаты, отмеченные всеми участниками этих неформальных испытаний, позволили еще до их завершения организовать мелкосерийный выпуск ТОРН, о чем кратко информировал журнал "За рулем" ('94,N3), а также подсказали пути дальнейшего совершенствования регулятора.

В основе создания следующего варианта ТОРН лежали две предпосылки. Во-первых, известно, что заряд аккумуляторной батареи на автомобиле при постоянном напряжении, принципиально не позволяет зарядить батарею полностью. При зарядном напряжении 14В аккумулятор способен зарядиться (даже теоретически!), не более чем на 80-85% своей номинальной емкости /3/. Трудно поверить, но заплатив за батарею емкостью 55 Ач, Вы фактически пользуетесь батареей емкостью не более 45 Ач! К тому же минимально допустимая 75% заряженность, ниже которой зимняя эксплуатация аккумулятора резко ускоряет его гибель, оказывается неожиданно близка к максимально возможной при заряде от генераторной установки автомобиля. Этим обстоятельством продиктована известная многим автолюбителям рекомендация периодически подзаряжать батарею сетевым зарядным устройством при напряжении на ее клеммах 15,5…16 В. Для продления срока службы аккумулятора эту операцию необходимо выполнять, особенно зимой, даже если пока нет никаких претензий к его состоянию. Расплачиваться за это приходится потерями времени и дополнительными расходами на приобретение зарядного устройства и оплату постоянно дорожающей электроэнергии.

Вторая предпосылка связана ... с режимом движения автомобиля в городских условиях. Известно, что 65-70% времени движения автомобиль работает на неустановившихся режимах, причем на ускорение приходится 35-40%, а на замедление около 30% /4/. При ускорении потребность в мощности, отбираемой от двигателя трансмиссией, максимальна, тогда как при замедлении имеется ее избыток, а запасенная кинетическая энергия автомобиля рассеивается впустую. Естественно, у меня возникло желание использовать ее для дополнительного подзаряда батареи, опираясь на широко применяемый в электротранспорте принцип рекуперации энергии.

Для этого в рассмотренный выше первый вариант ТОРНа введен разработанный мною (патент РФ N 2040842) узел динамической коррекции зарядного напряжения, функцией которого является выявление режима замедления и соответствующее увеличение тока возбуждения генератора, что обеспечивает дополнительный подзаряд аккумулятора. Наибольший эффект достигается в автомобилях с системой ЭПХХ (о том как повысить эффективность этой системы примерно на порядок – предмет следующей статьи ), в которых дополнительный заряд батарея получает при полном прекращении расхода топлива, а энергия для привода генератора отбирается через двигатель и трансмиссию от ведущих колес. В момент окончания режима замедления узел динамической коррекции восстанавливает оптимальный уровень напряжения, однако, в силу ограниченной мощности потребителей электроэнергии, дополнительный заряд расходуется некоторое время, обеспечивая плавное снижение напряжения в бортовой сети до оптимального уровня. В этот интервал времени, длительность которого пропорциональна продолжительности предшествующего замедления и обратно пропорциональна мощности включенных потребителей электроэнергии, ТОРН отключает обмотку возбуждения генератора, а все потребители питаются "бесплатной" энергией отаккумулятора. Ясно, что на этапе ускорения, следующего непосредственно за замедлением, прекращение отбора мощности двигателя генератором позволяет на короткое время увеличить долю мощности, передаваемой в трансмиссию на 2…4 л.с.! (суммарная мощность всех включенных потребителей электроэнергии с учетом КПД генератора и клиноременной передачи) При неуклонном росте количества и мощности потребителей электроэнергии в автомобиле и соответствующем росте мощности генератора (от 550 ВА для ВАЗ-2101 до 960 ВА для ВАЗ-2110) эффект улучшения динамических и топливных характеристик автомобиля от использования данного варианта ТОРН может оказаться весьма заметным.

Более чем шестилетняя эксплуатация нескольких сотен экземпляров ТОРН с динамической коррекцией подтвердила выполнение энергетического баланса, так как доливать воду в среднем приходилось раз в два года, а попытки зимой подзарядить батарею от автоматического зарядного устройства приводили к его отключению уже через 20-30 минут. Показателем более полного заряда аккумулятора также явилось повышение плотности электролита и заметное облегчение пуска двигателя зимой.
Кстати, наличие узла динамической коррекции предоставляет еще одну полезную возможность для поддержания высокой степени заряженности аккумулятора в условиях коротких пробегов и частых пусков двигателя или при большом количестве дополнительных потребителей электроэнергии (длительная езда с включенными фарами, мощная магнитолла, кондиционер и т.п). Проблема хронического недозаряда решается установкой в салоне тумблера, с помощью которого на вход узла динамической коррекции подается требуемое напряжение. Забегая вперед, отмечу, что есть два варианта узлов динамической коррекции: один срабатыват при подаче на его вход напряжения питания, а второй - при соединении с массой. Таким образом, щелкнув тумблером в любой момент можно поднять или снизить зарядное напряжение на 0,7...0,9 В. Разумеется, автоматическое повышение зарядного напряжения на этапах замедления сохраняется (без суммирования обеих добавок!).

Но и этим возможности совершенствования регулятора напряжения не исчерпываются! Следующий шаг в повышении долговечности и надежности аккумулятора позволил сделать учет особенностей зарядно-разрядного процесса на автомобиле. Напомню, что в общем случае различают два основных режима работы аккумулятора - циклический и буферный. Циклический режим характеризуется явно выраженным чередованием периодов заряда и разряда. В буферном режиме аккумулятор практически постоянно подзаряжается источником тока (генератором), вступая в действие лишь тогда, когда генератор не способен обеспечить потребителей электроэнергией, например, при работе двигателя на малых оборотах холостого хода. Выделение этих двух режимов принципиально, поскольку для них существенно отличаются значения оптимального зарядного напряжения, составляя при температуре +25°С для буферного режима 13,6 В, а для циклического (при неглубоких разрядах!) - 14,5 В /5/.

Как правило, периоды работы аккумулятора в автомобиле на разряд непродолжительны и считается, что батарея работает в буферном режиме. Однако, при затрудненном пуске двигателя, особенно зимой, батарея теряет значительную часть заряда. При относительно небольших пробегах между повторными пусками двигателя, что характерно для городских условий, режим работы аккумулятора приближается к циклическому и требует повышенного уровня зарядного напряжения. Понятно теперь, что рекомендуемое оптимальное значение напряжения 13,8В при +25°C /4/ строго говоря является не оптимальным, а компромиссным для обеспечения баланса заряд-разряд в смешанном буферно-циклическом режиме работы аккумулятора на автомобиле.

Этот экскурс в теорию позволил выявить еще один резерв повышения долговечности и надежности, заключающийся в определении режима работы аккумулятора и установлении соответствующего ему действительно оптимального зарядного напряжения, разумеется с температурной коррекцией в установленных пределах. Такой двухуровневый интеллектуальный ТОРН был создан (патент РФ N 2040843) и проходит эксплуатационные испытания на моем автомобиле. Упрощенно говоря, он позволяет измерить и запомнить величину разрядной емкости, затраченной на пуск двигателя стартером. Как только двигатель начинает работать, ТОРН устанавливает оптимальное для циклического режима зарядное напряжение (т.е. повышенное) и поддерживает его ровно столько времени, сколько необходимо для полной компенсации потерянного при пуске заряда. В зависимости от легкости пуска двигателя на это требуется от нескольких десятков секунд до 10...15 минут, после чего устанавливается напряжение, оптимальное для буферного режима (т.е. пониженное). Если двигатель пришлось остановить до окончания компенсационного периода, то величина недополученного батареей заряда запоминается и учитывается при следующем пуске двигателя. Несмотря на существенное расширение функциональных возможностей этого интеллектуального варианта ТОРН, габаритные и установочные размеры его такие же, как и у других модификаций. Разумеется, его начинка заметно усложнилась и соответственно возросла его стоимость. За почти четыре года его регулярной эксплуатации ни подзарядка, ни долив воды не потребовались, причем уровень электролита во всех банках практически не изменился. Уход за батареей свелся к ... сдуванию с ее поверхности пыли (именно сдуванию, а не вытиранию, поскольку поверхность батареи остается практически сухой). Даже от контроля плотности электролита отказался с тем, чтобы полностью исключить какие-либо операции с аккумулятором и проверить возможности ТОРН сделать обычную батарею по-настоящему необслуживаемой, а заодно и осуществить мечту многих автолюбителей: менять автомобиль чаще, чем аккумулятор :).

К сожалению, этот самый продвинутый вариант ТОРН существует в нескольких опытных экземплярах, поскольку его мелкосерийный выпуск связан с существенными для меня затратами на подготовку производства. Да и цена его, по моим предварительным прикидкам, будет превышать на 25...40% самую дорогую из уже выпускаемых модификаций ТОРН . Однако, в последнее время участились просьбы об изготовлении интеллектуального ТОРН по индивидуальному заказу. До сих пор на них я отвечал отказом, поскольку изделия автомобильной электроники, собранные по "обходной технологии", не будут обладать требуемой надежностью. Стоит ли предпринимать усилия по его производству? Буду благодарен, если Вы поможете мне принять решение и ответите на вопрос: Нужен ли Вам интеллектуальный ТОРН?

Таким образом, для решения проблем, связанных с аккумулятором совсем не обязательно покупать дорогостоящую импортную батарею. Практика свидетельствует, что долговечность и надежность ее работы гораздо больше зависит от условий протекания зарядно-разрядного процесса (читай - качества работы регулятора напряжения и системы пуска двигателя), чем от товарного знака фирмы-изготовителя (явные суррогаты в расчет не принимаются). В наибольшей степени этот эффект выражен при использовании дорогостоящих импортных батарей, отличающихся особой чувствительностью к условиям зарядно-разрядного процесса. Экономическая выгода рассмотренных в данной статье путей оптимизации режимов работы аккумулятора очевидна. При использовании уже выпускаемых в нескольких модификациях первых двух вариантов ТОРН, стоимость которых составляет менее трети стоимости средней батареи, срок службы аккумулятора как минимум удваивается. Добавьте к этому экономию затрат на обслуживание, которые, по данным американских специалистов /3/, за время ее эксплуатации приблизительно равны первоначальной стоимости батареи, и, что также немаловажно, устранение одного из поводов для головной боли автолюбителя (проблемы зимнего пуска, подзарядка, поддержание уровня электролита и др.). Кроме того, к потребительским достоинствам ТОРН можно отнести и то, что в нем предусмотрена подстройка уровня зарядного напряжения. Разумеется, если аккумулятор свежий, то регулировать ничего не требуется. Если же аккумулятор уже не первой молодости и потрудился пару - тройку лет, то это, наряду с уменьшением активной массы пластин из-за осыпания и сульфатаци, неизбежно привело к возрастанию его внутреннего сопротивления. Следствием этого является то, что при фиксированном зарядном напряжении он не способен получить такой же заряд как и новый аккумулятор, в результате чего начинается лавиноообразный процесс сульфатации электродов. Помочь ему в этом случае можно, немного подняв уровень зарядного напряжения (на 0,5…0.8 В) с помощью имеющегося внутри подстроечного резистора. Этот же резистор позволяет оптимизировать баланс заряд-разряд аккумулятора с учетом конкретных условий эксплуатации автомобиля. Понятно, что при большом энергопотреблении и относительно непродолжительных пробегах между пусками двигателя полезно немного увеличить напряжение в бортовой сети и, наоборот, при преимущественно загородных поездках - снизить. И еще, в отличие от всех интегральных одноразовых! регуляторов напряжения, ТОРН, при необходимости, может быть легко отремонтирован если не самостоятельно, то знакомым радиолюбителем. Наконец, одно, сугубо личное, соображение: применение ТОРН в сочетании с таким металлоемким изделием как аккумулятор, позволит чуть-чуть замедлить процесс превращения нашей планеты в свалку.

В настоящее время имеется несколько модификаций ТОРН , отличающихся функциональными возможностями и ориентированных на различные типы автомобилей, включая и иномарки. Ряд модификаций имеет два варианта исполнения: для маыломощных (до 750 ВА) и современных мощных генераторов (до 1000 ВА). В схеме используются две интегральные микросхемы, печатные платы покрыты двумя слоями лака. Литье корпусных деталей из пластмассы, штамповка и изготовление печатных плат выполняется на предприятии ВПК, монтаж и настройка - в ОКБ "РИТМ" при Таганрогском Радиотехническом Университете. Прилагаемый паспорт содержит указания по установке ТОРН на автомобили с различными типами генераторов. Установка ТОРН на автомобили с внешним регулятором напряжения сводится к его простой замене и подключению термодатчика к аккумулятору. На автомобиле, имеющем генераторную установку со встроенным (интегральным) регулятором напряжения ("шоколадкой" или "таблеткой") требуется выполнить некоторые операции по его отключению. Это стандартная процедура, которую выполняет любой автоэлектрик или опытный автолюбитель при необходимости замены интегрального регулятора напряжения на внешний. Как это сделать для автомобилей с генератором типа Г222 подробно описано здесь , а для автомобилей с генератором "восьмого" - "десятого" семейства и для подавляющего большинства иномарок тут .

Учитывая многочисленные (и справедливые) пожелания заказчиков ТОРН использовать для его питания дополнительные диоды генератора и сохранить штатное подключение контрольной лампы заряда аккумулятора, в феврале 2003 г. выпускается новая модификация ТОРН - "С-05М" ("С-30М"). Схемное решение ее выходного каскада аналогично тем, которые используются в современных интегральных регуляторах. Благодаря этому не требуется изменение схемы питания обмотки возбуждения, что заметно упрощает ее подключение. Важное отличие регуляторов серии "С" - в выходном каскаде используется мощный импортный полевой транзистор, благодаря чему заметно улучшаются токоскоростная характеристика генератора на малых оборотах и обеспечивается более высокая надежность за счет снижения внутренних потерь в регуляторе. Дополнительно надежность регулятора повышена введением диодного ограничителя напряжения, обеспечивающая защиту от импульсных бросков напряжения по цепи питания. Планируется производство этих модификаций со встроенным трехрежимным узлом управления контрольной лампой.

Работа узла контроля имеет некоторые особенности, которые требуют пояснения. Прежде всего, в отличие от традиционных индикаторов, режим работы контрольной лампы (КЛ) в ТОРН никак НЕ СВЯЗАН С УРОВНЕМ НАПРЯЖЕНИЯ, потому что само это напряжение зависит от температуры. Контрольная лампа показывает РЕЖИМ РАБОТЫ ВЫХОДНОГО КАСКАДА РЕГУЛЯТОРА, что эквивалентно режиму управления обмоткой возбуждения генератора. Узел контроля выявляет и индицирует три состояния:
1. нормальная работа, когда выход регулятора работает в импульсном режиме – КЛ, как обычно, не горит.
2. на обмотку возбуждения (ОВ) постоянно (более двух секунд) подается напряжение - КЛ начинает мигать с периодом примерно 1 раз в секунду.
3. на обмотку возбуждения постоянно (более двух секунд) НЕ подается напряжение - КЛ начинает непрерывно гореть.
Понятно, что при такой индикации КЛ реагирует на сочетание бОльшего числа факторов по сравнению с обычной схемой (температура, степень заряженности аккумулятора, количество потребителей....), что с непривычки усложняет интерпретацию ее поведения. Водителю, который имеет некоторое представление об электричестве, ожившая лампа может многое рассказать. В общем же случае обращать внимание на нее надо только когда лампочка УСТОЙЧИВО МИГАЕТ ИЛИ НЕПРЕРЫВНО СВЕТИТСЯ, учитывая при этом состояние аккумулятора.
При включении зажигания КЛ загорается через 2..3 с и продолжает гореть после запуска двигателя до тех пор, пока не погаснет лампа аварийного давления масла. Если пуск затрудненный или аккумулятор подсажен, то после запуска двигателя КЛ мигает - это означает, что напряжение на аккумуляторе не достигло требуемого, и обмотка возбуждения запитана постоянно. Чем больше подсел аккумулятор, тем дольше будет мигать КЛ. В норме она мигнет один-два раза или вообще не мигнет.
Еще пример - холодно, пустили двигатель, едем, минут через 15 ...20 загорается КЛ и ровно светится некоторое время, что свидетельствует о разрядке, хотя напряжение по вольтметру в норме, потом КЛ гаснет. Причем, она может погаснуть самостоятельно или в момент включения какого-либо потребителя. Это означает, что с прогревом подкапотного пространства термодатчик уменьшает опорное напряжение, но аккумулятор был уже заряжен до более высокого уровня. В этом случае ТОРН практически отключает обмотку возбуждения и потребители это время питаются от аккумулятора, уменьшая его напряжение. Как только оно снизилось до требуемого (в соответствии с температурой) уровня, ТОРН опять переходит в нормальный импульсный режим и КЛ гаснет.
При работе ламп указателя поворота КЛ может вспыхивать в такт с его работой. Причина этого в том, что при включении ламп указателя напряжение в бортовой сети несколько уменьшается и ТОРН увеличивает ток возбуждения генератора. В момент, когда лампы указателя гаснут, напряжение сети повышается, происходит отсечка тока возбуждения, на что контрольная лампа реагирует кратковременной вспышкой. Аналогичную картину можно наблюдать, когда приходится «мигнуть» фарами, подать звуковой сигнал и т.д.
Устойчивое мигание КЛ во время движения свидетельствует о том, что обмотка возбуждения запитана постоянно и имеется опасность повышения напряжения в бортовой сети. Убедившись по вольтметру, что напряжение действительно повышено, причем тем больше, чем выше обороты двигателя, движение следует прекратить и устранить неисправность. В крайнем случае движение можно продолжить, соблюдая некоторые меры предосторожности.
Во-первых, не допускать повышенных оборотов. Обычно рост напряжения до 16 В не является опасным ни для аккумулятора, ни для остального электроооборудования. Определите значение оборотов двигателя при которых стрелка вольтметра начинает ложиться на правую границу шкалы и не превышайте этого значения. Таким образом двигаться можно достаточно долго до появления возможности устранить неисправность.
Во-вторых, включите максимальное число потребителей электроэнергии и в первую очередь те, которые не очень чувствительны к величине напряжения (обогреватель стекла, вентилятор отопителя и т.п.). Это позволит уменьшить степень повышения напряжения, а значит продолжить движение с более высокими оборотами двигателя.
При первой возможности для короткой остановки просто отключите провод питания с клеммы «15» ТОРН и продолжайте движение. Все потребители теперь будут питаться от аккумулятора и, если он в нормальном состоянии, экономно расходуя его ресурс, можно проехать не одну сотню километров. Разумеется, громкая музыка и частое использование стартера в данной ситуации неуместны. Если без музыки становится тоскливо, то придется достать запасную лампочку на 21 Вт и включить ее между снятыми с ТОРН проводами "15" и "67" - это позволит генератору хотя бы частично обеспечивать потребности потребителей энергии и двигаться при этом с нормальными оборотами.


Модификации ТОРН


Температура и напряжение аккумулятора контролируется датчиком, укрепленным на корпусе батареи. Оптимальный уровень напряжения на клеммах аккумулятора во всем диапазоне оборотов двигателя и токов нагрузки поддерживается с высокой стабильностью (не хуже 0,05 В).

Кроме того, ряд модификаций ТОРН отключает обмотку возбуждения генератора при включенном зажигании и остановленном или работающем в режиме стартерного пуска двигателе. Это предотвращает разряд аккумулятора через обмотку возбуждения генератора, уменьшает пригорание щеток и облегчает пуск двигателя (особенно зимой). Последнее обусловлено не только тем, что во время стартерного пуска на 4-5 А уменьшается нагрузка на аккумулятор, но и тем, что невозбужденный генератор не оказывает механического сопротивления прокручиванию коленвала двигателя стартером.

Некоторые модификации ТОРН имеют встроенный узел контроля исправности системы генератор - регулятор - аккумулятор, подключаемый к штатной контрольной лампе "заряд аккумулятора". При этом, наряду с обычным "горит - не горит", обеспечивается дополнительный режим прерывистого свечения, сигнализирующий о повышенном напряжении и возможной перезарядке аккумулятора.

Выпускается несколько модификаций ТОРН для различных моделей автомобилей и типов генераторов. Модификации с индексом "М" предназначены для работы с генераторами повышенной мощности (от 700 до 990 Вт, сопротивление обмотки возбуждения - 3,5 ...2,7 Ом). Однако наилучшим образом для "свежих" иномарок и автомобилей с генераторами "восьмого" / "десятого" семейств подходят новые регуляторы серии "С" с мощными полевыми транзисторами в выходном каскаде (смотри ниже).

Модификация "01" (маркировка нанесена на основании корпуса и на обложке паспорта) предназначена для автомобилей, имеющих датчик аварийного давления масла и контрольную лампу заряда аккумулятора, один из выводов которой постоянно соединен с массой (Например, автомобили ВАЗ-2101, -02, -03, -06, -21, ЗАЗ-1102 и др. с выносным регулятором напряжения). Сейчас изготавливается только по заказу.
Цена 8 у.е.

Модификация "02" предназначена для тех автомобилей, у которых один из выводов контрольной лампы заряда аккумулятора постоянно соединен с плюсовой шиной питания (Например, автомобили ВАЗ-2104, -05, -07, -08, -09, -10, ЗАЗ-965, -966, -968 с интегральным регулятором напряжения). За исключением выходного каскада узла контроля, эта модификация по всем параметрам и функциям идентична "01". Сейчас изготавливается только по заказу.
Цена 8 у.е. ("М" - 8.9)

Модификации "05" и "30" torn_.htm - twoотличаются от предыдущих отсутствием узла контроля и блокировки обмотки возбуждения, но наличием узла динамической коррекции зарядного напряжения (патент РФ №2040843). Благодаря этому, ТОРН, при движении с нажатой педалью тормоз ("30") или с отпущенной педалью газа ("05"), увеличивает напряжение на 0,7...0,9 В на клеммах аккумулятора и, соответственно, его зарядный ток, без затрат топлива, что обеспечивает рекуперацию - преобразование части бесполезно рассеиваемой кинетической энергии автомобиля в электрическую, запасаемую в аккумуляторе. В результате несколько снижаются средние потери полезной мощности двигателя на привод генератора и улучшаются динамические характеристики автомобиля, а аккумулятор получает более полный заряд, что недостижимо с любым другим регулятором, обеспечивающим заряд постоянным напряжением. Модификация "05" предназначена для всех типов автомобилей, карбюраторы которых имеют датчик закрытого положения дроссельной заслонки (микропереключатель или винт-датчик). Для автомобилей, не имеющих датчик положения дроссельной заслонки, следует использовать модификацию "30", которая требует подсоединения к выключателю стоп-сигналов, расположенному над педалью тормоз. Обращаю внимание, что эти модификации применимы при отсутствии вообще или сохранении штатной системы управления контрольной лампой заряда, в которой используется дополнительное реле. Во всех современных автомобилях, начиная с "восьмого" семейства ВАЗ, использование этих модификаций может привести к нарушению правильной работы штатной контрольной лампы. Для исключения этой проблемы следует использовать модификации ТОРНа со встроенным узлом управления контрольной лампой или "К-05М", которая не нарушает режим работы штатной лампы(см. ниже).
Цена 7,9 у.е. ("М" - 8.8)

Модификации "30 - 01", "30 - 02" и "05 - 02" объединяют функции соответственно первой и второй модификаций с "30" и "05", т. е. имеют узел динамической коррекции зарядного напряжения ("30-01" и "30-02" - связь с педалью тормоза, "05-02" - с положением дроссельной заслонки), узел блокировки генератора и узел контроля. Применяется на любых автомобилях
Цена 9 у.е. ("М" - 9.9)

Новинка!
Разработана и изготовлена новая модификация ТОРН "С-05М" , которая не требует изменения штатной схемы включения обмотки возбуждения генератора и контрольной лампы заряда аккумулятора, а так же может использовать для питания штатные дополнительные диоды генератора. Это упрощает процедуру установки ТОРН в автомобили с генераторами "восьмого - десятого" семейства и в иномарки, у которрых управление обмоткой возбуждения осуществляется "по минусу". Еще одно важное отличие от предыдущих модификаций - повышение надежности выходного каскада ТОРН за счет использования мощного импортного полевого транзистора (IFRZ44N). Благодаря этому резко снизилось внутреннее падение напряжения в регуляторе - с обычных 1 В до 0,15 В, что заметно улучшает отдачу генератора на малых оборотах и практически исключает нагрев регулятора при работе в трудных условиях. По функциональным возможностям эта модификация аналогична модификации "05М", . Применяется на карбюраторных автомобилях, имеющих датчик закрытого положения дроссельной заслонки. Имеется и модификация "С-30М" , у которой узел динамической коррекции работает от выключателя стоп-сигналов (по +). Применяется на автомобилях, не имеющих датчика закрытого положения дросселя (впрысковых и карбюраторных без системы ЭПХХ). По заказу может быть изготовлена модификация "С-05-30М", объединяющая возможности двух предыдущих. При этом входы коррекции совсем не обязательно подключать к соответствующим датчикам. Можно вручную выбирать уровень зарядного напряжения с помощью установленного в салоне переключателя, например, поднять его на 0,7...0,9 В на некоторое время после трудного пуска двигателя. Легко сделать и так, чтобы динамическая коррекция работала и от датчиков и от тумблеров.

Цена 9,7 у.е.

Установка ТОРН "С-05М" ("С-30М")на автомобили с генератором "восьмерочного" типа и на иномарки





Суть установки сводится:
Во-первых, к отключению выводов штатного регулятора от щеток и дополнительных диодов – отпаять и отогнуть (на рисунке эти места отмечены перекрестием);
Во-вторых, к подпаиванию к щетке, которая не соединена с дополнительными диодами, провода (с разъемом «мама» на другом конце) и подключению его к штеккеру "67" ТОРН, согласно схемы. На штеккер "15" подать напряжение питания с любого удобного места после выключателя зажигания из цепи, защищенной предохранителем. Дополнительный провод выводить из генератора удобнее через специально просверленное для этого отверстие по диаметру провода в пластмассовом основании штатного регулятора.
Модификация «С-30М» имеет вход динамической коррекции, срабатывающий при нажатии на педаль тормоза. Штекер «30/51» ТОРН должен быть подсоединен к выключателю стоп-сигнала, (коммутировать на «+»). Использовать его можно, если двигатель не имеет датчика закрытого положения дроссельной заслонки (например, инжекторный).
Закрепить ТОРН удобнее всего рядом с батареей под болт крепления массового провода аккумулятора к корпусу автомобиля. При этом отверстие в донышке ТОРН придется немного рассверлить. Убедитесь в наличии надежного контакта с массой! Для гарантии соедините корпус генератора и основание ТОРН дополнительным проводом.
Остальное понятно из рисунка. КЛ - контрольная лампа "Аккумулятор" щитка приборов.
Подробное описание процесса установки внешнего регулятора напряжения на автомобили ГАЗ можно посмотреть здесь, однако схема подключения ТОРН должна соответствовать указанной на этой страничке! Расположенная там же "Схема подключения ТОРНа" относится к модификации "05М" (не путать с "С-05М"!) и генераторам предыдущего поколения с внешним регулятором напряжения. <
Готов ответить на возникшие вопросы.


Начнем с извлечения штатного интегрального регулятора напряжения (таблетки) из генератора и его модернизации. Такая модернизация не нарушает работоспособность штатного регулятора - он просто отключается от цепей генератора что, при необходимости, позволяет легко (при наличии паяльника!) вернуться к штатной схеме.

Переделка щеточного узла
Суть переделки заключается в том, что бы отключить штатный регулятор от щеток, соединить одну из них с массой, а другую вывести наружу для подключения выхода ТОРН.
Сняв предварительно минусовую клемму с аккумулятора, отключите короткий провод, выходящий из генератора, от штекера регулятора, а затем открутите два винта и вытащите регулятор со щеточным узлом. Вероятнее всего он похож на тот, который изображен на рисунке. Отпаяйте правый вывод регулятора (5) и немного отведите его от плоского проводника так, чтобы исключить электрическую связь между ними.



Штатный регулятор - вид с внутренней стороны.
1-щётки;
2-вывод "масса";
3-левый вывод регулятора;
4-регулятор;
5-правый вывод регулятора.




На освободившийся вывод регулятора плотно наденьте изоляционную трубку подходящего диаметра. Убедитесь, что отсоединенный плоский проводник связан с одной из щеток и штекером, выходящим на внешнюю сторону щеточного узла (с этого штекера Вы ранее сняли короткий провод). Если Ваш штатный регулятор не имеет штекера, вывод этой щетки наружу можно выполнить коротким (5...10 см) проводом со стандартным плоским штекером на внешнем конце.

Левый вывод регулятора (3) с помощью паяльника соедините отрезком неизолированного провода с находящимся рядом плоским проводником, образующим вывод "масса" (2). С этим проводником обычно связан средний вывод регулятора.

Убедитесь с помощью омметра, что в результате проделанных операций одна щетка соединена со штекером (или дополнительным проводом), а вторая - с выводом "масса" и при этом они не соединены друг с другом.

Закрепите модернизированный щеточный узел в генераторе и проверьте сопротивление между его штекером и корпусом генератора - оно должно быть примерно 3...5 Ом.

Установка и подключение ТОРНа

Теперь следует найти подходящее место в моторном отсеке и закрепить ТОРН. При этом он должен располагаться по возможности дальше от нагревающихся деталей двигателя и выпускной системы, а длина кабеля термодатчика должна позволять закрепить термодатчик на корпусе аккумулятора (при необходимости, кабель термодатчика можно удлинить). Металлическое основание корпуса ТОРНа должно иметь надежный электрический контакт с массой автомобиля. Для этого не обязательно сверлить новые дырки - посмотрите внимательно, и Вы обязательно увидите либо неиспользованные технологические отверстия, либо винты крепления многочисленных узлов, под один из которых можно жестко закрепить корпус ТОРНа. Практика показала, что достаточную надежность крепления можно обеспечить и одним винтом. Для обеспечения надежного контакта с массой лучше всего использовать дополнительный провод, соединяющий основание ТОРНа непосредственно с корпусом генератора.

После закрепления ТОРНа можно взяться за подготовку проводов, определив предварительно их длину. Для того, что бы Ваши действия были осознанными, ознакомьтесь с назначением выводов ТОРН модификации «30-02»:
* «67» - выход регулятора; подключается к свободной щетке генератора.
* «15» - вход для подачи «+» напряжения питания.
* «30/51» - выход узла управления контрольной лампой заряда аккумулятора. Для сведения: коммутируемый вывод лампы – минусовой (второй вывод лампы постоянно связан с плюсом питания). Так сделано у всех иномарок и отечественных автомобилей не старше 10...15 лет. Усли у Вас не так, то нужна модификация "30-01М".
* Короткий провод с плоским штекером – вход узла динамической коррекции; Для модификации «30-02М» узел динамической коррекции срабатывает при подаче на его вход «+» питания, а для модификации «05-02М» - при замыкании на массу. Кстати, этот провод можно вывести в салон на дополнительный выключатель, через который, при необходимости ускоренной подзарядки аккумулятора, вручную на некоторое время подключать его к массе (05-02) или к «+» (30-02). Разумеется, в этом случае, в дополнение к вольтметру, не лишним будет светодиодная индикация режима повышенного зарядного напряжения.
* Одиночный длинный провод – вход узла блокировки обмотки возбуждения генератора; блокирует работу генератора при замыкании на массу.Обычно подключается к датчику аварийного давления масла.
* Металлическое основание – вход для подачи «- » напряжения питания; надежно соединяется с массой или, лучше - непосредственно с корпусом генератора дополнительным проводом.

Вначале выбираем точку съема напряжения питания регулятора. Для этого можно использовать любую цепь, на которой постоянно присутствует напряжение только при включенном зажигании. Убедитесь, что дополнительный ток, потребляемый регулятором (до 5 А), не превысит в сумме с токами остальных потребителей этой цепи, номинала соответствующего предохранителя. Кроме того, замерьте напряжение в точке съема питания при подключенном ТОРН (штекер "15") и работающем двигателе. Оно не должно отличаться от напряжения на выходе генератора ("30") более чем на 0,2...0,3 В. В противном случае выберите другое место подключения (или замените предохранитель).
Если есть возможность выбора, для подвода питания используйте провод красного цвета на один конец которого припаяйте разъем "мама" и наденьте на него изоляционную трубку ПХВ длиной 15...20 мм, а второй конец припаяйте к выбранной точке съема питания.

Второй провод должен иметь разъемы "мама" с обеих сторон (также защищенные трубкой ПХВ) и соединять штекер "67" ТОРНа со штекером модифицированного щеточного узла.

Третий провод подключается к штекеру "30/51" ТОРНа и проводу, снятому со штекера D генератора (поэтому с одной стороны дополнительный провод должен иметь разъем "папа"). Для удобства монтажа желательно, чтобы цвет этого провода отличался от цвета предыдущего. Штатный провод уходит в приборный щиток к контрольной лампе заряда аккумулятора.

Теперь осталось подсоединить короткий провод с лепестком, выходящий из термодатчика, к стяжному болту наконечника плюсовой клеммы аккумулятора и закрепить термодатчик на боковой стенке аккумулятора. Удобнее всего сделать это с помощью резинового кольца шириной 30...50 мм, вырезанного из старой камеры (подходит камера от 15-ти дюймового колеса). Кольцо надевается на аккумулятор и под него подсовывается термодатчик, причем желательно на удаленной от двигателя стороне аккумулятора. Кроме функции крепления, резиновое кольцо изолирует термодатчик от внешних воздушных потоков, обеспечивая стабильное соответствие регистрируемой температуры температуре аккумулятора независимо от режима движения автомобиля. Попутно замечу, что от расположения термодатчика немного зависит уровень напряжения в бортовой сети, что можно использовать для его коррекции в небольших пределах. Например, чтобы немного поднять напряжение, следует перенести датчик в более прохладное место аккумулятора: дальше от двигателя или туда, где он лучше обдувается встречным потоком воздуха. Можно, конечно, приклеить термодатчик клеем или скотчем, предварительно очистив прилегающую поверхность батареи, но этот вариант менее удобен когда потребуется снять аккумулятор.Если диаметр отверстия лепестка меньше диаметра стяжного болта плюсовой клеммы, то можно выкусить бокорезами сектор лепестка и набрасывать его на болт, слегка ослабив гайку. Это подключение не является "жизненно" необходимым. Если Вам захочется немного (на 0,2...0,4 В) поднять напряжение не вскрывая корпус ТОРН, то короткий провод термодатчика можно просто отключить от клеммы аккумулятора.

Для автомобилей с карбюраторным двигателем, оборудованных системой ЭПХХ, можно использовать встроенный в ТОРН «05-02М» узел динамической коррекции напряжения. Для этого короткий провод с плоским штекером следует удлинить и подключить его к винту-датчику положения дроссельной заслонки, сохранив подключение штатного провода. При замыкании его на массу, когда педаль газа отпущена (режим принудительного холостого хода), зарядное напряжение на аккумуляторе поднимается примерно на 0,7...0,9 В. Потенциометрический датчик положения дросселя автомобилей с инжекторным двигателем не пригоден для взаимодействия с ТОРН, поэтому информация о замедлении берется с выключателя стоп-сигнала. Короткий провод ТОРН «30-02М» соединяется с тем выводом выключателя стоп-сигнала, на котором появляется напряжение при нажатии на педаль тормоз. В принципе его можно не подключать - просто будет отсутствовать динамическая коррекция с сохранением всех остальных функций регулятора.


Если Ваш экземпляр ТОРНа имеет еще один длинный провод, выходящий из корпуса вместе с кабелем термодатчика, то его следует подключить к датчику контрольной лампы аварийного давления масла (не перепутайте с датчиком указателя давления масла!). С помощью этого провода блокируется подача напряжения питания на обмотку возбуждения генератора когда зажигание включено, но двигатель не работает и контрольная лампа давления масла светится. Снимите разъем штатного провода с этого датчика, сместите его резиновый чехол и пропустите через его отверстие рядом со штатным проводом провод от ТОРНа. Припаяйте провод к штатному разъему "мама", подключите его обратно к датчику и верните на место чехол.

Убедившись, что все соединения выполнены правильно, подключите вольтметр к клеммам аккумулятора и запустите двигатель. Через несколько секунд работы двигателя на оборотах 1200...1500 напряжение на аккумуляторе стабилизируется на уровне, зависящем от его температуры (смотри таблицу в паспорте). При изменении оборотов двигателя в рабочем диапазоне напряжение не должно изменяться более чем на 0,1 В. При включениии различных потребителей следует помнить, что ток отдаваемый генератором нелинейно растет с ростом оборотов двигателя. Поэтому включение мощных потребителей на оборотах ХХ неизбежно приводит к падению напряжения на аккумуляторе. Увеличение оборотов должно привести к восстановлению нормального или немного (не более, чем на 0,5 В) пониженного значения напряжения. В противном случае проверьте натяжение ремня и целостность диодов генератора.



Стр.

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:



Http://news infocar com ua/obyavlena stoimost cadillac cts coupe I cts-v coupe 42323. html



Сайт: www autozenit narod ru Директор- матвеев Олег Валентинович Цены на автомобили уаз с 1 октября 2012 г



Материал html



Материал html



Электрическая схема тепловоза 2ТЭ116
Л-2ТЭ116 была в журнале “этт” №5, 1984 г. За это время схеме претерпела значительные изменения. Цель данной публикации — ознакомить...



Auto bezmani ru автомобильный форум



Http://www smolchina ru/7



Http://japan-parts-spb ru



Http://www ooo-gruzovik ru



Http://japan-parts-spb ru

Поделиться в соцсетях



Авто-дневник






База данных защищена авторским правом ©ucheba 2000-2020

обратиться к администрации | правообладателям | пользователям

разработчик i-http.ru

на главную