Страница 1 из 1

Система зарядки АКБ автомобилей

Добавлено: 31 янв 2013, 02:26
Sergej_K
[yandex][/yandex]
Немного истории. Первоначально на автомобилях для зарядки аккумуляторной батареи (другие названия: аккумулятор, акум, АКБ) и получения электроэнергии для электрооборудования автомобиля устанавливались генераторы постоянного тока. Скажу сразу в данной теме о них говорить не буду, поскольку они устанавливались до начала 70-х годов. Потом от них отказались и стали устанавливать генераторы переменного тока (так же их иногда называют "переменники"). Так вот, генераторы постоянного тока (иногда их еще называют "постоянники") были рассчитаны на сравнительно небольшую мощность (для сравнения приведу такие цифры: самый мощный постоянник устанавливался на автомобиль Волга ГАЗ-21 и рассчитан он был на максимальный ток 26 А, при умножении на 14 В, величина нормального напряжения бортовой сети, получим мощность 364 Вт, сейчас, самый маленький по мощности переменник, автомобиль ВАЗ семейства 2101, рассчитан на ток 55 А, т.е. его мощность уже 770 Вт, грубо говоря в 2 раза больше. При этом габариты этого генератора значительно меньше, чем Волговского постоянника. Поверьте на слово, мне довелось познакомиться с этим генератором и даже его ремонтировать). С развитием техники, науки и технологии, а так же с ужесточением требований к безопасности автомобиля стали возрастать мощности потребителей электричества, а постоянники уже не могли обеспечить достаточную отдачу мощности и,чтобы это скомпенсировать, начинался отбор электричества от АКБ. Т.е., при работающем двигателе и, соответственно, генераторе происходил разряд АКБ, а не заряд, как это должно быть. Это стало еще одним шагом к переходу на генераторы переменного тока. О системах зарядки с этими генераторами я и буду рассказывать. Если кто заинтересуется генераторами постоянного тока, оставьте запрос, я постараюсь ответить на него в отдельной теме.
Итак, исторический экскурс, можно сказать, завершен, поэтому перейдем непосредственно к рассмотрению систем зарядки АКБ. Именно систем, поскольку их несколько видов, отличающихся конструктивным исполнением и способом регулирования напряжения бортовой сети.


Устройство генератора:



Основные элементы системы зарядки АКБ: АКБ, генератор, реле-регулятор, естественно, соединительные провода, устройство, вращающее якорь генератора. В нашем случае это двигатель, чтобы не вдаваться в конструктивные тонкости.
К неосновным элементам системы зарядки АКБ относятся следующие элементы: замок зажигания, реле зажигания (в зависимости от конструкции авто), контрольная лампа заряда/разряда АКБ, реле контрольной лампы заряда/разряда АКБ (в зависимости от конструкции).

Теперь несколько слов о величине напряжения в бортовой сети автомобиля. Все привыкли к тому, что это 12 В. Это не совсем так и сейчас я постараюсь объяснить "почему". Исходя из данных науки химии раздела о гальванических элементах электролитах следуют такие цифры: величина напряжения одной полностью заряженной банки автомобильного кислотного аккумулятора составляет 2,75 В. Не очень хитрая арифметика показывает, что напряжение всего аккумулятора, у которого 6 таких банок, составляет 16,5 В. Теперь о терминалогии: данное напряжение называется ЭДС аккумулятора, т.е. величина напряжения полностью заряженного аккумулятора, не подключенного к какой-либо нагрузке, потребителю. Однозначно скажу, что это только в идеале и на бумаге. В реальности АКБ заряженный исправный аккумулятор имеет ЭДС порядка 14 В. Когда к нему подключается какая-то нагрузка, но снижает ЭДС до 12 В и держит его на этом уровне достаточно длительное время. Отсюда и оборудование 12-вольтовое. НО, 12 В - это напряжение уже слегка разряженной АКБ. А из физики для того, чтобы происходила зарядка необходима разница между напряжениями источника и потребителя не менее 3 В. По инструкциям автомобилей, напряжение генератора ограничивается на уровне 13,8-14,2 В.
Это все равно меньше, чем нужно для зарядки АКБ, но при таком напряжении АКБ находится в так называемом компенсационном режиме, т.е. генератор не дает разряжаться АКБ, но и не заряжает ее полностью. По этой причине следуя инструкции по эксплуатации АКБ НЕОБХОДИМО проводить контрольно-тренировочные циклы (КТЦ) для АКБ каждый сезон, т.е. раз в 3 месяца. Я это делаю раз в полгода: октябрь-ноябрь - проверка и подготовка к зиме; апрель-май - проверка и подготовка к лету. Поэтому не надо удивляться и ругаться на производителей авто и запчастей за некоторое несоответствие указанных параметров. Все электрическое, что идет на автомобиль, имеет обозначение 12 В, но вполне рассчитано на работу при положенных в среднем 14 В.

По конструктивному исполнению (КИ) системы зарядки делятся на 2 группы:

1. с выносным реле-регулятором, реле зарядки

2. с встроенным или смонтированным в единый разборный или неразборный блок совместно с щеточным узлом

По способу регулирования (СР) напряжения бортовой сети существует тоже всего 2 группы:

1. регулирование по плюсу - один из выводов обмотки ротора генератора постоянно подключен к "массе" через щетку, а ко второму выводу, через вторую щетку, от реле подводится "+"

2. - регулирование по минусу - на один из выводов обмотки ротора через щетку постоянно подается "+", а второй вывод, через вторую щетку и реле-регулятор подключается к "массе"

В группе "1 по КИ" возможны оба способа регулирования напряжения. В группе "2 по КИ" происходит регулирование только по минусу.

Приведу "представителей" для каждой из групп:

1-1. автомобили ВАЗ семейства 2101, 2102, 2103, 2106, ГАЗ-2401, некоторые модели УАЗ

1-2. автомобили ГАЗ семейства 2410, 3102, 31029, 3110 с двигателями ЗМЗ-402, некоторые модели УАЗ

2-2. все семейство ВАЗ 2108, 2110, 2105, 2107, 2104, ГАЗ-3110, 3105 с двигателями ЗМЗ-406, Chrysler, некоторые модели УАЗ

Теперь настало время рассказать о том, как же работает система зарядки.
Как видно из устройства генератора, в нем находится 2!!! рода обмотки: роторная и статорная, состоящая из 3-х обмоток соединенных по одной из 2-х схем: звезда или треугольник. Причем статорная остается неподвижной, отсюда и ее название, а роторная имеет возможность крутиться. Однако не все так просто. Если мы будем просто крутить генератор, под этим понятием я подразумеваю вращения роторной обмотки, то никакого электричества с генератора мы не получим. Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции - возникновение электрического тока в замкнутом проводнике при изменении магнитного поля, в котором он находится. Остается только выяснить, откуда нам получить изменяющееся магнитное поле. Ответ достаточно простой, вытекает он из школьного курса физики: вокруг любого проводника с электрическим током возникает магнитное поле. Поскольку нам нужно получить изменяющееся магнитное поле, то сам напрашивается вывод о том, что подать электрическое питание нам нужно на роторную обмотку генератора. Для этого и служат щетки и контактные кольца, по которым эти щетки работают. Итак мы получили ротор, по которому течет электрический ток. Пока генератор стоит на месте в статорной обмотке уже навелось некоторое напряжение, которое именуется ЭДС индукции. В нашем случае это выходное напряжение с генератора. Но оно возникло в момент подачи питания на ротор и опять стало равным 0, поскольку поле у нас статическое. Но стоит только начать вращать ротор, как в обмотках статора возникает ЭДС индукции, которая с увеличением оборотов так же начинает увеличиваться, поскольку величина ЭДС индукции зависит от скорости изменения магнитного потока, а не от его величины. Хотя величина тоже вещь немаловажная, но в генераторах это величина все-таки постоянная, поэтому для нас важна скорость изменения магнитного потока, т.е. скорость вращения ротора. Отсюда можно сделать простой вывод: для получения достаточно большой ЭДС на малой частоте вращения двигателя шкив генератора должен быть достаточно маленького диаметра, чтобы обеспечивать достаточную скорость вращения ротора, чтобы вырабатывалась большая ЭДС. Однако, если оставить все без изменений и контроля, то величина выходного напряжения будет колебаться в зависимости от оборотов двигателя, а пределы его изменений у исправного генератора 18-25 В!!!. Исходя из этого и вышесказанного относительно напряжения АКБ, ставят реле-регулятор.
Что делает это реле? Оно измеряет величину напряжения в бортовой сети и поддерживает его постоянным около величины 14 В с точностью до сотых долей вольта. Регулировка происходит за счет отключения и подключения питания обмотки ротора. При отключении питания ротора, пропадает возбуждающее магнитное поле и, соответственно снижается ЭДС индукции и напряжение с генератора. Поскольку это происходит с достаточно высокой частотой, порядка 30-40 кГц, мы практически не замечаем этих скачков, а напряжение находится в пределах 13,8-14,2 В, как и положено.
Если напряжение будет постоянно большим, порядка 18-22 В, когда реле пробито и не происходит регулирования, то будет происходить следующее: через АКБ будет протекать очень большой зарядный ток, что вызовет очень бурную химическую реакцию с большим выделением газа и будет происходить явление "выкипание АКБ". Такие вещи очень вредны для АКБ, поскольку происходит физическое разрушение его пластин, что снижает такой показатель, как "емкость" АКБ. Это величина в часах показывает сколько времени АКБ сможет отдавать энергию при разряде номинальным током, равным 0,1 номинальной емкости. Если проще, то это будет выглядеть так: АКБ 75 Ач. Его номинальная емкость 75 Ач, это значит, что при разряде данной АКБ током 7,5 А он должен выстоять не менее 10 ч до падения величины напряжения на АКБ, равной 10,2 В.
Пожалуй неосвещенным остался только вопрос работы лампочки контроля заряда/разряда АКБ. Варианты ее подключения есть на схемах в альбоме. Если будут нужны уточнения или объяснения как она работает, пожалуйста спрашивайте по конкретной схеме, объясню. На самом деле там ничего сложного нет. Если коротко, то принцип ее работы можно описать так: на один вывод лампочки подается "+" при включении зажигания, второй вывод соединяется с "массой" разными способами, в зависимости от схемы. Пока генератор не работает, лампочка горит. Когда генератор запускается и начинает вырабатывать необходимое напряжение, на том выводе лампочки, который подключался к "массе", появляется "+" или он, вывод, просто отключается от "массы", в зависимости от схемы подключения, и лампочка гаснет, поскольку у нее в первом случае на обоих выводах "+" одинаковой величины, а во втором случае получается разрыв цепи. Однако не всегда эта лампочка может показать неисправность генератора. Но это я опишу в теме "неисправности системы зарядки".
[yandex][/yandex]

Система зарядки АКБ автомобилей

Добавлено: 05 мар 2016, 14:40
GeorgeciT
Проверьте уровень электролита и его плотность нужен ареометр - может, в нем банки полусухие и заряжаться нечему ? Какая плотность должна быть - с ходу не скажу, не помню, но на ареометре должна быть шкала, как в еденицах, так и в процентах зарядки.

Система зарядки АКБ автомобилей

Добавлено: 11 мар 2016, 07:54
SvS
Sergej_K писал(а):Источник цитаты величина напряжения одной полностью заряженной банки автомобильного кислотного аккумулятора составляет 2,75 В

2.2 Вольта.
Sergej_K писал(а):Источник цитаты напряжение находится в пределах 13,8-14,2 В, как и положено.

14.2-14.7 В

13,8-14,2 В - норматив для регионов с жарким клиаматом в летнее время, что никак нельзя считать за основу для России.

Вывод: можешь не писать - не пиши! По крайней мере глупости не тиражируются.

Система зарядки АКБ автомобилей

Добавлено: 14 мар 2016, 01:26
Sergej_K
SvS, укажите источники Ваших данных. Особенно относительно напряжения 14.2-14.7 В. От этих цифр отказались ещё в конце 70-х - начале 80-х годов, на ВАЗе, где стояло регулируемое электронно-механическое реле РР-380, и ограничили напряжение генератора на уровне не более 14.2 В.

Система зарядки АКБ автомобилей

Добавлено: 14 мар 2016, 13:48
Никита Козлов
Привет! Многочисленные исследования заводов, производящих АКБ доказали, что при напряжении выше 14,2В начинается ускоренное разрушение "+" пластин. Есть профессиональная литература, где научно доказывается разрушение "+" пластин при напряжении выше 14,2В! До каких же пор надо нести отсебятину, не подтверждённую никакими исследованиями??? На ГАЗ-2401 ставились РР350 поддерживавшие напряжение на уровне 14,5В. Срок жизни АКБ при таком напряжении не превышал 3-5 лет (при регулярном обслуживании). После применения на ГАЗ-2410 РР13.3702, поддерживающего напряжение на уровне 14В, срок жизни АКБ увеличился до 7-9 лет. Проверено практически на многих тысячах машин. Каждый сам решает, ЧТО и как делать на своей машине, но никто не вправе предлагать решения, способные причинить вред машине!!! Есть НАУЧНЫЕ рекомендации по эксплуатации машин и надо их придерживаться! Вероятно эти рекомендации давали не полные идиоты! Споры, относительно нормального уровня напряжения ген-ра, длятся не первый год и на разных форумах! Может быть хватит бессмысленно спорить и стоит прислушаться к рекомендациям профессионалов? Я имею в виду профессиональную литературу, а не домыслы доморощенных "спецов"??? Удачи.