Оборудование для диагностики и чиптюнинга.

3. Как проверить составляющие элементы генератора и определить неисправный элемент?

4. Как проанализировать энергетический баланс на автомобиле?

Стандартные генераторы, устанавливаемые на серийной продукции, обеспечивают нормальное электропитание бортовой сети с небольшим запасом. Желая облегчить пуск двигателя в зимнее время, многие стараются поставить АКБ максимальной ёмкости, которую можно установить в предусмотренное на авто место. Обычно реально вместо батареи 55 ач, поставить 72 или 75 ач батарею. А для новых батарей и до 80 ач. Что же мы получаем? Всё зависит от состояния электропроводки: если она в хорошем состоянии, потери на контактах минимальны, генератор выдаёт положенный ему ток, причём без просадки напряжения под нагрузкой, то всё будет нормально. Но если машина в возрасте, имеются прослабленные соединители, окисленные массовые контакты, то вместо улучшения можно получить только ухудшение.
Например: в зимнее время, ночью, в снегопад - посмотрим, что же получается:

- габариты и подсветка номеров, приборов и салона 6х5вт+5х2вт= 40вт
- фары+противотуманки сзади и спереди 2х65вт+2х45вт+2х21вт= 250вт
- вентилятор отопителя на максимальном режиме ток до 18 ампер или 200вт.
- вентилятор радиатора кратковременно (2-3 минуты) примерно 250 вт.
- обогрев заднего стекла порядка 150 вт.
- бензонасос и система управления двигателя порядка 70-100 вт.
- магнитола в среднем режиме громкости 100 вт.

Получается суммарно 1100-1200 ватт, это порядка 70-100 ампер, т.е. генератор будет работать на пределе,особенно когда будет включаться вентилятор радиатора. А что сказать насчёт усилителя на 400-1000 ватт, огалогенках по 100 ватт? Тут впору задуматься о втором генераторе. 
Конечно, я сгустил краски, и можно немного ограничить потребление, задние противотуманки не включать, печку включить на 2 или 3, ну и вентилятор радиатора работает кратковременно (на это время можно выключать обогрев заднего стекла). Вот в этом случае было бы полезно иметь на панели приборов цифровой вольтметр, подключенный непосредственно к выводам АКБ. Если напряжение на нём начинает снижаться, то есть смысл, что-то отключить. Не забывайте, ведь АКБ тоже потребляет какой-то ток, причём, чем больше батарея отдала при пуске и во время стоянки, тем больше она возьмёт на себя после запуска двигателя, и чем больше её ёмкость, тем больше аппетит. Поэтому меломанам имеет смысл заменить штатный генератор (здесь и далее я размышляю, имея в виду, по умолчанию ВАЗы всех видов и моделей), с паспортным током 80 ампер, на более мощный хотя бы 100-120, а лучше 150 ампер. Но не забывайте о том, что 120 ампер отдачи,- это уже почти 2 лошадиных силы в минус от тяги двигателя. За всё приходится платить!
Владельцам иномарок эти расчёты тоже имеет смысл прикинуть, в идеале взять токоизмерительные клеши DC и посмотреть, что же притекает от генератора на АКБ, и сколько утекает по второму проводу с батареи. Обычно такие замеры никто не делает.
А для расширения кругозора и для осознания реальной картины энергетического баланса очень полезно сделать! Но технически грамотных владельцев, способных понять картину и проанализировав, сделать правильные выводы, еди-ни-цы.(!)
Конечно, прочитав всё вышеизложенное, и прикинув к своему опыту и ощущениям, можно сделать более осмысленные выводы. Стоит ли ставить в фары дешёвые галогенки на 100/110 ватт, и греть оптику фары и контакты реле в МБ, вместо того, чтобы купить дорогие фирменные лампы с хорошей светоотдачей и мощностью 65/50ватт, и иметь даже лучшую освещённость дороги при меньшей мощности. Или поставить более экономичные, но дорогие ксеноновые лампы? 
В завершение по первому вопросу, замечание по усилителям и мощной музыке. Устанавливая мощную аудиосистему, помните о том, что она будет съедать средний ток 20-40 ампер (и до 50-80 ампер в пиках мощности) при 400 ваттах мощности. Расчёт прост:

14вольт Х 50 ампер = 700 ватт при КПД=65% (для усилителя это близко к идеалу)

будем иметь полезной мощности около 400 ватт. Конечно, слушать музыку при таком уровне громкости опасно для слуха, но объяснять это бесполезно. Каждый должен наступить на персональные грабли сам! Это оценивают позже, когда на медкомиссии не в состоянии услышать хоть что-то из того, что шепчет «ушник» проверяя слух.

По второму вопросу ответить однозначно невозможно. Для варианта с нормально работающим электрооборудованием и системой зарядки увеличение ёмкости батареи на 15-25% может дать выигрыш в пусковом токе, а может и не дать ничего. Здесь очень важно грамотно подойти к выбору АКБ, можно выбрать батарею даже меньшей ёмкости, но с бОльшим пусковым током. Для полного и исчерпывающего ответа на этот вопрос без решения вопроса о выборе конкретной марки батареи, её технологии и конструкции не обойтись. Вот тут то и оказывается, что мы находимся на распутье: технологий уже несколько, малосурьмянистые, кальций-сурмяные, кальций-кальциевые, с диоксидом кремния, с добавками серебра и т.д. Свойства тоже на выбор, но идеального варианта нет! Выигрывая в одном, жертвуем чем-то другим. Так по дуракоустойчивости впереди оказывается «Зверь» не сочтите за рекламу, но её технология делает её весьма живучей, прощает многие ошибки и недосмотры. Но это не значит, что «Аком» или «Актех» хуже, ничуть не бывало! Кальций/кальциевые батареи имеют лучшие пусковые токи и бОльшие ёмкости, при одинаковых габаритах, но не прощают глубокие разряды, (а особенно хранение в разряженном виде, даже непродолжительное). Реанимация после этого уже не позволит вернуть больше 80-90% исходной ёмкости. 
Батарея потребляет от генератора максимальный ток в первые минуты после пуска двигателя. Зимой это сглаживается тем, что двигаться с замёрзшими стёклами, на непрогретом двигателе невозможно, и эти 3-10 минут вполне достаточны, чтобы зарядный ток с 30-50 ампер снизился до 5-10 ампер и не отбирал при начале движения значительной мощности, которая необходима для других энергоёмких потребителей.

По третьему вопросу, учитывая нашу ориентацию на ВАЗовские генераторы, можно обобщить, и признать, что они весьма схожи с Бошевскими генераторами 7-10 летней давности и традиционно имеют уже устоявшуюся конструкцию с небольшими вариациями. Из слабых мест можно отметить, во-первых, непродуманнуюконструкцию соединения статорной обмотки и диодного моста, некоторые улучшения производителями предприняты, (заменены винты под крестовую отвёртку, на болты под шестигранную головку, позволяющую увеличить момент затяжки), но это половинчатое решение. Материал изолирующей части имеет недостаточную термостойкость, и подплавляется при работе на предельных режимах. Однажды перегрузил – и в недалёком будущем последует отказ диодного моста. Особенно если хотя бы один конец обмотки будет зажат винтом слабо.Ослабление контакта и перегрев в этом месте нарастает лавинно.

Проверять исправность диодов диодного моста (при отключенной статорной обмотке), лучше всего контролькой и БП, или аккумулятором. Можно использовать автомобильную переноску, это позволит оценить визуально исправность всех диодов, поскольку часто прозвонка с помощью мультиметра не выявляет неполные отказы. А подключение плюсовой и минусовой пластины моста, сначала к плюсу, а затем к минусу позволяет, тремя подключениями к точкам подсоединения выводов обмотки в прямом и обратном включении выявить обрывы и замыкания в диодах, так же проверяем и доп. диоды. Сначала подключаем к минусовой клемме АКБ ту пластину, которая прижимается к корпусу генератора (минусовую) и, подключая свободный конец (второй конец переноски подключаем к + АКБ) к точкам подключения статорной обмотки, болту плюсового вывода, клемме выхода с дополнительных диодов, лампа не должна гореть, или подсвечиваться. Свечение или слабое подсвечивание говорит о пробое перехода и его замыкании.
Далее подключения меняем, минусовую пластину на + АКБ, второй конец переноски переключаем на минус АКБ. Свободным концом переноски подключаемся к тем же точкам, и во всех случаях лампа должна гореть полным накалом. Отсутствие свечения, на каком то из выводов говорит об обрыве диода в этой цепи (переход разрушен и цепь разорвана.) Диодный мост вещь недорогая и обычно перепрессовкой диодов никто не занимается, дополнительные диоды отказывают чаще, и перепаивать их просто, достаточно пинцета, длинногубцев, бокорезов и паяльника на 60 ватт.

На радиорынке или в магазине радиодеталей они стОят 3-5 рублей, можно использовать импортные 1N54**, где **может быть от 01 и до 12, что характеризует обратное напряжение в сотнях вольт, нам годятся любые, можно отечественные КД226* где *- буква, тоже годятся с любой буквой. Белый поясок на корпусе это анод или если смотреть по схеме это «палка», а вывод без пояска – «стрелка» или катод. При замене не путать полярность!

Проверить обмотку статора сложнее, на обрыв или замыкание на корпус проверить просто, можно той же переноской на обрыв и замыкание на корпус, но замыкание на корпус лучше проверять с помощью контрольки на220вольт 25 ватт, это позволит, гарантировано выявить повреждения изоляции. Но это можно рекомендовать только тем, кто знает электротехнику на практике, а не по учебникам (в смысле техники безопасности.). А вот межвитковое замыкание выявить сложнее, здесь необходимы приборы, хотя если подать напряжение на щётки и отключить диодный мост, раскрутка ротора с помощью дрели, или другим способом, позволяет оценить, если раскручивается легко, и обмотка не нагревается, то всё ОК! А если создаёт сильное противодействие и сильно тормозит, а часть обмотки сильно греется – то это уже показывает на наличие межвитковых замыканий. В условиях специализированного автосервиса обычно применяются спецтестеры по всем составляющим генераторов. Есть целая линейка таких приборов для: обмотки статора, регуляторов напряжения, ротора, идиодных мостов у разных фирм, например «Транспо». То есть специализированный прибор обеспечивает измерение параметров, защиту от короткого замыкания и возможных ошибок подключения при проверке. Но для проверки в условиях собственного гаража или малого сервиса эти тестовые устройства слишком дороги, и окупятся не скоро.

Проверить обмотку ротора несколько проще, фактически это вращающийся электромагнит, поэтому, просто подав на коллекторные кольца напряжение, можно оценить намагниченность, поднеся стальной предмет к магнитопроводу ротора. Притяжение должно быть сильным. Отсутствие замыкания обмотки ротора на корпус можно оценить той же контролькой, безопаснее 12 вольтовой, а более гарантировано 220 вольтовой контролькой, или проще мегомметром на 250, 500 или 1000 вольт. Мультиметры на диапазоне 20Мом тоже дают возможность оценить качество изоляции. Если сопротивление изоляции больше 500кОм, то можно считать это значение допустимым. Современные способы и материалы позволяют быстро нанести дополнительный слой изоляционного лака аэрозольного распыления, быстро и надёжно. 
При замене коллекторных колец особенно аккуратно обеспечить подключение выводов обмотки, с надёжным механическим креплением и электрическим контактом. Паять только паяльником достаточной мощности, чтобы обеспечить надёжную пайку. Следует помнить, что ротор вращается со скоростями до 15-18 тысяч оборотов, и центробежные силы могут оторвать провод, если он не закреплён механически надёжно.

Из личного опыта, был случай, когда генератор, нормально работавший на стенде, при раскрутке двигателя до 5-6 тысяч оборотов, начинал выдавать более 18-20 вольт выводя из строя лампы и приводил к кипению электролита.После замены нескольких регуляторов напряжения неисправность не устранялась. При разборке и внимательном осмотре оказалось, что вывод роторной обмотки, из-за неаккуратного ремонта, оказался не закреплённым (обломился пластиковый прилив на каркасе обмотки). Это вызывало смещение провода на высоких оборотах центробежными силами и замыкание на металл корпуса, это закорачивало вывод регулятора и приводило к перезарядке АКБ и если бы не аккумулятор, который взял на себя функцию ограничения напряжения, то последствия были бы более тяжёлыми. Как ни странно магнитола не вышла из строя, хотя все лампочки подсветки сгорели быстро.

Проверка регулятора напряжения без спецприбора возможна только ориентировочная, для этой цели нужен регулируемый блок питания 3-16 вольт, на ток 3-5 ампер, контролька и цифровой мультиметр в режиме измерения напряжения. Подключаем контрольку, или переноску к щёткам РН, вывод минуса (массы) на минус источника, плюс источника на вывод плюса РН. Вольтметром контролируем напряжение источника, начинаем увеличивать напряжение, в какой-то момент лампа должна погаснуть, это и будет напряжение регулятора (Set Point) , уменьшаем напряжение и засекаем его величину в момент , когда лампа загорится. Точность измерения приблизительная, поскольку в реальной схеме включения напряжение пульсирующее, обмотка имеет довольно значительную индуктивность, и температура регулятора отличается от реальной. Но точность этого способа вполне достаточна и практически 14,2 вольта полученные, при этом способе проверки дают уверенность, что РН рабочий и имеет нормальный порог. Для выносных регуляторов проверка может производиться аналогично, только необходимо знать, как включен ротор. Поэтому контролька подключаемая вместо ротора должна подключаться или на массу (минус) или на плюс. Если лампа не гаснет даже при 16 вольтах, значит регулятор неисправен, – регулирующий силовой транзистор пробит. Если она не загорается вообще – то, скорее всего выходной транзистор в обрыве, т.е. переход разрушен.

Рассчитать энергетический баланс бортовой сети автомобиля несложно, практически мы это сделали еще в первом разделе. 
Итак, мы имеем все паспортные мощности или рабочие токи потребителей, и исходные данные бортовой сети автомобиля 14 вольт напряжение сети, 55-75 А-часов емкость АКБ, и 80 Ампер паспортный ток генератора. Вот, исходя из этих исходных данных и мощности, потребляемой всеми дополнительными устройствами установленными на автомобиле, можно прикинуть, насколько хватит запасённой в АКБ электроэнергии, и справится ли генератор с пополнением энергии для обеспечения нормальной эксплуатации. Мощность генератора составляет 14в Х 80а=1120 вт. Вот столько мы и можем себе позволить, ну, в крайнем случае, 1200-1300 ватт, но в этом случае АКБ утром может подвести. Хорошо иметь представление, насколько нагружен генератор в экономичном режиме (максимально ограничиваем потребление) и при работе без ограничений.

Бензонасос и система управления двигателя = 80-120 ватт;
Вентилятор отопителя 1-2-3 = 20-40-70 ватт;
Габариты плюс фары 120(200) ватт;
Противотуманные фары+ задние 90+40 ватт;
Обогрев заднего стекла 150-200 ватт;
Стеклоочиститель + омыватель 30-80 ватт;
Подогрев сидений 50-70Х1(2) ватт;
Вентилятор радиатора 150-200 ватт;
Магнитола обычная от 50 до 150 ватт;
Усилитель аудио, мощность по паспорту ;
Аккумулятор после запуска двигателя до50-70а (700-1000ватт), и менее 3-5а (40-70ватт) в стационарном режиме.

Итого набирается от 150 ватт и до 2400 ватт (без усилителя)

Поэтому и нужно учитывать реальное потребление, ведь генератор при перегрузке по току, начинает перегреваться и снижать напряжение, при этом аккумулятор не получает необходимой зарядки, со всеми вытекающими последствиями. И если этот баланс сохраняется ежедневно и потребление превышает восполнение, то необходимо либо подзаряжать батарею, либо в один «прекрасный» день завести машину не удастся. Если на машине установлена мощная аудиосистема, активно и постоянно используемая, то есть резон задуматься об установке более мощного генератора.

Статья написана Шамилем Саубановым (aka denkisan в форуме).

Автоэлектрик для всех