Случилась неприятность - на вашей иномарке вышел из строя регулятор напряжения. Как быть? На этот вопрос радиолюбитель ответит без колебаний: собрать новый. Да чтоб он был лучше прежнего! О том, как это сделать практически, и рассказывает автор в представленной здесь статье.
На автомобиле NISSAN-MARCH перестал работать генератор. Проверка показала, что причина отказа - неисправность регулятора напряжения, в результате чего ротор генератора остался без тока возбуждения.
Регулятор напряжения конструктивно выполнен в виде гибридной микросхемы, устаноаленной в щеткодержателе генератора (фирмы HITACHI; напряжение 12 В, ток нагрузки 40 А).
Поскольку вышедшую из строя микросхему приобрести не удалось, я решил изготовить альтернативный вариант регулятора, который обеспечил бы высокую точность поддержания напряжения 13,8 В на зажимах аккумуляторной батареи и имел габариты, позволяющие встроить его в щеткодержатель генератора взамен отказавшего.
Падение напряжения на зажимах аккумуляторной батареи при работе генератора с регулятором фирмы HITACHI при включении большинства потребителей (дальний свет, обогреватель заднего стекла, стеклоочиститель, вентилятор отопителя) в режиме холостого хода двигателя автомобиля не превышало 0,5 В. Во всех других возможных режимах работы двигателя и электрооборудования изменения напряжения на зажимах батареи зарегистрировать не удалось. Измерения я проводил универсальным стрелочным прибором РМ2502 фирмы PHILIPS, имеющим класс точности 1,5 при измерении постоянного напряжения.
Как показала практика эксплуатации аккумуляторной батареи на автомобиле, срок ее службы в значительной степени зависит от значения напряжения на ее зажимах, которое должно быть равно 13,8 В, и точности его поддержания [1]. Автор статьи [2] отмечает, что применение в рассматриваемом случае регулятора от отечественных автомобилей нецелесообразно, так как он не обеспечивает высокую точность поддержания напряжения на зажимах аккумуляторной батареи. Кроме того, отечественные реле-регуляторы требуют внесения изменений в проводку автомобиля, да и встроить их на место испортившегося устройства не представляется возможным.
Между тем постааленным требованиям, как оказалась, вполне удовлетворяет регулятор напряжения, описанный в [3]. Небольшое число используемых в нем деталей позволило разместить их на плате размерами 30x20 мм и без особого труда встроить ее в щеткодержатель генератора фирмы HITACHI. Подобным образом возможно восстановить работоспособность генераторов и других моделей зарубежных автомобилей.
Схема регулятора изображена на рис. 1. Там же показано его включение в бортовую сеть автомобиля. Как уже сказано, за основу устройства взят регулятор из [3]. Изменению подвергнута лишь его выходная ступень. Транзисторы VT1 и VT2 включены по схеме составного транзистора, коллекторной нагрузкой которого служит обмотка ротора генератора.
При замыкании контактов замка зажигания SA1 напряжение от аккумуляторной батареи GB1 поступит (через выв. 2) к операционному усилителю (ОУ) DA1 регулятора. На неинвертирующем входе ОУ появится стабилизированное напряжение около 8,2 В, снимаемое со стабилитрона VD1. На инвертирующем входе ОУ постоянно присутствует напряжение, определяемое резистивным делителем R1R2R3 и равное примерно 7,3 В.
Поскольку ОУ DA1 работает без обратной связи, на его выходе появится почти полное напряжение батареи GB1, приложенное к выв. 7 ОУ. Это напряжение через диод VD3 и резистивный делитель R6R7 поступит на базу составного транзистора VT1VT2. В результате транзистор VT2 откроется и от батареи через лампу HL1, обмотку ротора генератора G1 и транзистор VT2 потечет ток. Включится контрольная лампа HL1, и в роторе G1 появится магнитное поле.
После запуска двигателя вырабатываемое рабочими обмотками генератора напряжение выпрямляется диодами, прикладывается к ротору генератора G1 и через разъем Х1 - к батарее GB1, обеспечивая ее подзарядку. Напряжение на обоих выводах лампы HL1 относительно общего провода становится почти одинаковым, и лампа HL1 гаснет, что свидетельствует об исправной работе генератора.
По мере увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя (и связанного с ним вала генератора) напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 увеличивается. Как только оно станет равным напряжению на неинвертирующем входе, операционный усилитель переключится, его выходное напряжение уменьшится почти до нуля, что приведет к закрыванию составного транзистора VT1VT2 и прекращению тока через обмотку ротора генератора G1. Напряжение на разъеме Х1 уменьшается, ОУ снова переключается, и процесс повторяется.
Таким образом, на разъеме Х1 устанавливается среднее напряжение, устанавливаемое подборкой резистора R2. Легко видеть, что составной транзистор работает в переключательном режиме - либо он надежно закрыт, либо открыт и насыщен.
Резистор R8 обеспечивает полное закрывание транзистора VT2, когда ток возбуждения спадает до нуля. Номинал резистора R5 уменьшен до 1,5 МОм, благодаря чему более четко проявляется электрический "гистерезис" ОУ, уменьшающий вероятность перехода выходной ступени в линейный режим.
Диод VD2 гасит ЭДС самоиндукции обмотки ротора генератора, возникающую в момент закрывания составного транзистора. Диод V1 из исходного устройства исключен, поскольку соединение входного делителя R1R2R3 регулятора с выходным разъемом Х1 конструктивно выполнен внутри щеткодержателя генератора.
Подстроечный резистор R3 также исключен, так как налаженное один раз на стенде устройство в процессе эксплуатации никакой корректировки не требует. Более того, наличие подстроенного резистора в условиях резких изменений температуры, воздействия пыли, влаги (конденсата) и вибрации снизило бы надежность регулятора.
Устройство смонтировано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж платы представлен на рис. 2. Резисторы R4, R6, R7 и диод VD3 припаяны со стороны печатных проводников. Выводы транзистора VT1 изогнуты под углом 90 град.; его располагают торцом к торцу микросхемы. Под транзистор следует вложить картонную прокладку толщиной около 0,5 мм.
Транзистор VT2 крепят вне платы, на внутренней стороне задней крышки генератора на свободном месте рядом со щеткодержателем, через слюдяную прокладку.
В регуляторе можно использовать конденсатор С1-КМ-5, КМ-6 или К10-17; стабилитрон VD1 - КС182Е, КС191Е, КС182Ж или КС191Ж в корпусе КД-2 (КД-3). Вместо КД522Б (VD3) подойдут любые из серий КД521, КД522; диод VD2 - любой из серии КД209 в каплевидном корпусе.
Транзистор КТ817В можно заменить наКТ815Б-КТ815Г, КТ817Б, КТ817Г. Транзистор КТ819В заменим на КТ819Б, КТ819Г
Крепежный винт изолируют от теплоотводящего фланца транзистора VT2 изолирующей втулкой и шайбой. Крышку генератора в месте установки транзистора следует зачистить мелкой наждачной бумагой. Перед окончательной установкой транзистора слюдяную прокладку нужно смазать с обеих сторон теплопроводящей пастой КТП. При ее отсутствии используют смазку ЛИТОЛ-24. Как показала практика, использование ЛИТОЛа дает даже более долговременный результат, чем паста КТП.
Микросхему КР140УД608 заменять другими не рекомендуется из-за их склонности к возбуждению при работе в описываемом регуляторе. В крайнем случае можно попробовать применить КР140УД708.
Целесообразно те печатные дорожки платы, по которым течет значительный ток, продублировать медным голым проводником диаметром 0,5 мм.
При сборке генератора следует проследить за тем, чтобы соединительные провода от транзистора VT2 к плате регулятора не задевали ротора генератора при его вращении. Для этого после монтажа платы выполняют пробную сборку щеткодержателя с платой и задней крышки и подбирают оптимальную длину проводов.
Для налаживания устройства его выводы 1 -3 соединяют вместе и подключают к плюсовому выводу регулируемого источника тока напряжением 12...15 В, обеспечивающего ток нагрузки 3...5 А, а вывод 5 - к минусовому выводу источника. К выводам 1-3 и 4 присоединяют эквивалент нагрузки (ротора генератора) - проволочный резистор сопротивлением 4 Ом мощностью 25...50 Вт. Можно включить и сам ротор генератора, присоединяя (не припаивая) провода к контактным кольцам коллектора. Параллельно нагрузке подключают вольтметр с верхним пределом 15...30 В.
Вместо резистора R2 временно припаивают подстроечный многооборотный резистор СП5-3 сопротивлением 33 кОм, соединив вместе средний и один из крайних его выводов.
Включают источник и устанавливают питающее напряжение 13,8 В. Если вольтметр показывает напряжение, близкое к указанному, вращают винт подстроечного резистора точно до момента пропадания напряжения на нагрузке. Затем питающее напряжение уменьшают до 12 В, при этом вольтметр должен снова показывать напряжение. Плавно увеличивают напряжение питания до момента пропадания напряжения на нагрузке. Переключение должно происходить при показании вольтметра 13,8 В.
Если напряжение переключения не равно указанному, еще точнее повторяют предыдущую операцию. В том случае, когда при первом включении вольтметр не показывает напряжения, вращением винта подстроечного резистора добиваются отклонения стрелки, а затем проводят описанные операции.
Налаживание следует проводить быстро, следя за тем, чтобы не перегреть и нагрузку, и транзистор VT2.
Выпаяв из платы подстроечный резистор, возможно более точно измеряют его сопротивление и заменяют постоянным такого же сопротивления. Еще раз повторяют указанные операции и убеждаются, что переключение происходит четко и при указанном напряжении.
Налаженную плату с обеих сторон покрывают двумя слоями клея БФ-2 с промежуточной сушкой. Готовую плату вклеивают герметиком ВГО-1 в щеткодержатель, который, в свою очередь, устанавливают в заднюю крышку генератора. Затем монтируют транзистор VT2, собирают генератор и проверяют его работу на автомобиле. Контролируют напряжение на зажимах аккумуляторной батареи при различных режимах работы двигателя и электрооборудования.
Эксплуатация автомобиля с описанным регулятором напряжения в течение более двух лет подтвердила его надежность и высокую стабильность поддержания напряжения в бортовой сети.
Аналогичным образом был отремонтирован более мощный (12 В; 60 А) генератор автомобиля NISSAN-SUNNY.
Литература
Автор: Э.Адигамов, г.Ташкент, Узбекистан