Всё для ремонта авто

Меню

Метка: Напряжение

Поиск неисправностей при помощи измерения напряжения

Проблема
В автомобиле клиента не работает левая фара.

Автомобиль с неисправной системой освещения

Рисунок. Автомобиль с неисправной системой освещения

Предохранитель и лампа накаливания проверены и исправны.

Цифровым мультиметром измерьте электрическое напряжение на аккумуляторе.

Измерение электрического напряжения на аккумуляторе

Рисунок. Измерение электрического напряжения на аккумуляторе; снятое показание: U = 13,01 В

При этом помните:

  • Для измерения напряжения мультиметр используется в качестве вольтметра и подключается параллельно месту измерения (здесь: аккумулятору),
  • Перед подключением выберите соответствующий диапазон измерения! Поскольку постоянное напряжение автомобильного аккумулятора прибл. 12 В, установите переключатель диапазона на DCV или v.
  • Измерительный кабель подсоедините сначала к измерительному прибору: черный кабель — гнездо СОМ, красный кабель — гнездо V.
  • Включите измерительный прибор. Подсоедините измерительный кабель к месту измерения (аккумулятору).
  • Следите за правильной полярностью! Черный кабель (СОМ) — отрицательный полюс аккумулятора, красный кабель (V) — положительный полюс аккумулятора.
  • Снимите показание по дисплею.

Стрелка напряжения U рядом с символом вольтметра на электрической схеме всегда показывает от точки подключения вольтметра, расположенной ближе к положительному полюсу, к точке подключения, расположенной ближе к отрицательному полюсу.

Электрическая схема измерения напряжения на аккумуляторе

Рисунок. Электрическая схема измерения напряжения на аккумуляторе

Измерение напряжения на обеих точках подключения лампы накаливания:

Измерение напряжения между двумя соединительными проводами лампы накаливания

Рисунок. Измерение напряжения между двумя соединительными проводами лампы накаливания

Оценка
Поскольку измеренное напряжение составляет 0 В, то соединение между точками подключения лампы накаливания и точками подключения аккумулятора прервано.

Снятое показание

Рисунок. Снятое показание: U = 0,001 В

Если речь идет о переносном измерительном приборе (здесь: мультиметре), который не соединен стационарно с автомобилем, то соединительные провода должны быть изображены в виде линий, проведенных от руки.

Электрическая схема измерения напряжения на лампе накаливания

Рисунок. Электрическая схема измерения напряжения на лампе накаливания

Разрыв должен находиться в области проводов, отмеченных тонкой линией

Рисунок. Разрыв должен находиться в области проводов, отмеченных тонкой линией

Измерение напряжения между положительным контактом лампы накаливания и отрицательным контактом аккумулятор:

Измерение напряжения между положительным контактом лампы накаливания и отрицательным контактом аккумулятора

Рисунки. Измерение напряжения между положительным контактом лампы накаливания и отрицательным контактом аккумулятора

Снятое показание 12,61 В

Рисунок. Снятое показание: U = 12,61 В

Оценка
Поскольку измеренное напряжение имеет такое же значение, что и напряжение аккумулятора, значит, что соединение между положительным контактом аккумулятора и положительным контактом лампы накаливания в порядке.

Электрическая схема измерения между положительным контактом лампы накаливания и отрицательным контактом аккумулятор

Рисунок. Электрическая схема измерения между положительным контактом лампы накаливания и отрицательным контактом аккумулятор

Результат поиска неисправностей

Разрыв должен находиться на стороне минуса, соединение между отрицательным контактом аккумулятора (кузов) и отрицательным контактом лампы накаливания.

Разрыв на участке проводов, отмеченных жирной линией, отсутствует

Рисунок. Разрыв на участке проводов, отмеченных жирной линией, отсутствует

Принцип простой диагностики и поиска неисправностей при поиощи измерения напряжения

Симптом неисправности
Лампа Н1 не горит

Условие
Напряжение аккумулятора в порядке
Предохранитель F1 в порядке
Лампа накаливания Н1 в порядке
Выключатель S1 включен

Настройка на мультиметре
Постоянное напряжение V DC
Диапазон напряжения 20 В

1-ое измерение

1 измерение

Напряжение между массой кузова и входом выключателя S1
Показание: U > 11,5 В
Цепь до этой точки измерения в порядке
Показание: U = 0 В
Разрыв линии между предохранителем и входом выключателя

2-ое измерение

2 измерение

Напряжение между массой кузова и входом лампы накаливания H1
Показание: U > 11,5 В
Цепь до этой точки измерения в порядке
Показание: U = 0 В
Разрыв линии между входом выключателя и входом лампы накаливания, например, поврежден выключатель или соединение проводов между выходом выключателя и входом лампы накаливания.

3-е измерение

3 измерение

Напряжение между массой кузова и точкой подключения лампы накаливания к массе
Показание: U > 11,5 В
Разрыв линии между массой кузова и точкой подключения лампы накаливания к массе

Проблемы при измерении напряжения

Перепутаны контакты для измерительного прибора на лампе накаливания.

Измеренное значение при неправильной полярности

Рисунок. Измеренное значение при неправильной полярности

При неправильной полярности в цифровом мультиметре перед измеренным значением высвечивается знак «минус».

Само значение измерения не меняется.

Слишком большой диапазон измерения.

Значение, измеренное в слишком большом диапазоне

Рисунок. Значение, измеренное в слишком большом диапазоне

Чем больше выбранный диапазон измерения, тем менее точны разряды после запятой!

Слишком маленький диапазон измерения.

Значение, измеренное в слишком маленьком диапазоне

Рисунок. Значение, измеренное в слишком маленьком диапазоне

Показание одной только 1 без последующих цифр в цифровом мультиметре свидетельствует о выборе слишком маленького диапазона измерения.

Виды напряжения

Электрическое напряжение — это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи.

Движение электронов может меняться в зависимости от полярности напряжения. Поэтому различают разные виды напряжения.

Постоянное напряжение

Электроны всегда движутся силой и в одном направлении.

Обозначение:
— или DC (Direct Current)

Постоянное напряжение

Переменное напряжение

Электроны многократно меняют свое направление за рассматриваемую единицу времени.

Обозначение:

_ или AC (Alternating Current)

Параметры синусоидального переменного напряжения:

  • Us пиковое напряжение
  • Uss размах пульсации напряжения
  • Ueff эффективное значение напряжения
  • Uss = 2 * Us
  • Ueff = 0,707 * Us

Переменное напряжение

Смешанное напряжение

В результате наложения (смешения) постоянного и переменного напряжения могут создаваться смешанные напряжения, при которых меняется только величина напряжения, но не направление.

Обозначение:
DC (Direct Current)

Смешанное напряжение

Напряжение электрическое

Источник напряжения характеризуется наличием разных зарядов на его полюсах.

На отрицательном полюсе переизбыток электронов, на положительном полюсе — их недостаток (рисунок а). Электрическое напряжение создается в результате разделения электрических зарядов. Разные электрические заряды стремятся к уравновешиванию (рисунок б).

Электрическое напряжение между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного, заряда из одной точки в другую

Электрическое напряжение — это стремление электрических зарядов к уравновешиванию.

  • Физическая величина: напряжение
  • Буквенное обозначение: U
  • Единица: Вольт
  • Условное обозначение единицы: В

Напряжение электрическое

Регулирование выходного напряжения

Полная внутренняя схема генератора переменного тока

Рис. Полная внутренняя схема генератора переменного тока

Чтобы предохранить батарею транспортного средства от перезарядки, напряжение зарядки должно удерживаться ниже напряжения газообразования свинцово-кислотной батареи. Для всех 12-вольтовых систем зарядки используется значение 14,2 ± 0,2 В. При постоянно расширяющемся использовании электронных систем жизненно важен точный контроль напряжения. Это также позволяет расширить применение герметизированных батарей, поскольку сводит к минимуму возможность перезарядки. Из-за постоянно изменяющейся скорости вращения двигателя и нагрузки на генератор регулирование напряжения на генераторе переменного тока транспортного средства — трудная задача. Выходное напряжение генератора переменного тока без регулирования линейно повышалось бы пропорционально скорости вращения двигателя. Выходное напряжение генератора переменного тока также пропорционально силе магнитного поля, а оно, и свою очередь, пропорционально току возбуждении ротора. Задача регулятора состоит в том, чтобы управлять этим током в ответ на изменение выходного напряжения генератора — классический случай авторегулирования с обратной связью. На рисунке показана блок-схема, на которой представлен принцип действия регулятора. Ток возбуждении выключается, как только увеличивается выходное напряжение, и затем снова включается, как только выходное напряжение падает. Резкое включение тока возбуждения не вызывает резких изменений выходного напряжения вследствие очень высокой индуктивности обмотки возбуждении (ротора). Кроме того, процесс переключения занимает только несколько миллисекунд. Многие регуляторы также содержат цепи определенной температурной компенсации, чтобы увеличить скорость зарядки в холодных условиях и уменьшить эту скорость в более теплых.

Блок-схема работы регулятора

Рис. Блок-схема работы регулятора

При работе со схемами регулятора необходимо внимательно относиться к тому, где прерывается цепь возбуждения. Например, в некоторых генераторах переменного тока обмотка возбуждения постоянно подключена к диодам, а регулятор коммутирует «земляной» конец обмотки. В других системах, наоборот, один вывод обмотки возбуждения постоянно заземлен, а регулятор коммутирует цепь со стороны питания. На рисунке показаны оба способа.

Включение регулятора напряжения в цепь обмотки возбуждения

Рис. Включение регулятора напряжения в цепь обмотки возбуждения

Генераторы переменного тока не требуют дополнительного регулирования тока возбуждения, так как при регулировке выходного напряжения то напряжение, которое подается на обмотку возбуждения, не может превысить определенный уровень. А это, в свою очередь, позволит течь через сопротивление обмотки только определенному току, следовательно, существует предел для силы магнитного поля. Таким образом, ограничивается максимальный ток, который может создать генератор переменного тока.

Регуляторы могут быть механическими или электронными, и именно последние повсеместно применяются на современных автомобилях. Механический тип использует обмотку, связанную с выходом генератора переменного тока. Магнитное поле, создаваемое в этой обмотке, пропорционально выходному напряжению. Группа нормально замкнутых контактов связана с сердечником, который удерживается в оттянутом положении пружиной. Питание на обмотку возбуждения подается через эти контакты. Когда выходное напряжение поднимается выше заданного уровня, притяжение сердечника к электромагниту регулятора преодолеет натяжение пружины и разомкнет контакты. Это отключает ток возбуждения, и выходное напряжение генератора снижается. Как только выходное напряжение окажется ниже заданного уровня, пружина снова замкнет контакты регулятора и процесс продолжится. На рисунке показана упрошенная схема механического регулятора. Принцип его работы не изменился со времен первого регулятора напряжения динамо-машины.

Принцип работы механического регулятора

Рис. Принцип работы механического регулятора

Проблемы механических регуляторов — износ контактов и других движущихся частей. Эти проблемы было преодолены с появлением электронных регуляторов, которые вследствие более точной регулировки напряжения и очень быстрого переключения значительно совершеннее механических и обеспечивают более стабильное выходное напряжение. Благодаря компактности и нечувствительности к вибрации электронные регуляторы теперь практически всегда устанавливаются непосредственно на генератор переменного тока, уменьшая число требуемых кабельных соединений.

Ключевой элемент электронного регулятора напряжения — диод Зенера, или стабилитрон. В этом приборе используется управляемый пробой р-n перехода, и стабилитрон при определенном напряжении проводит ток в обратном направлении. Стабилитрон используется в качестве чувствительного элемента в электронном регуляторе. На рисунке показана упрощенная схема электронного регулятора напряжения.

Электронный регулятор напряжения

Рис. Электронный регулятор напряжения

Регулятор работает следующим образом. Когда нагрузка генератора переменного тока возрастет, его выходное напряжение окажется ниже заданного уровня. Тогда транзистор Т1 включается подачей тока на его базу через резистор R3. Это приведет к увеличению тока возбуждения, и, соответственно, увеличится выходное напряжение. Когда будет достигнуто заданное напряжение, диод Зенера откроется. Резисторами R1 и R2 устанавливается соответствующее напряжение питания, например, 14,2 В. Как только стабилитрон откроется (начнет проводить ток), откроется транзистор Т1, что приведет к снижению напряжения на базе Т2 почти до нуля. Падение уровня напряжения приведет к закрытию транзистора T2, ток возбуждения станет равным нулю и выходное напряжение упадет. Стабилитрон вновь закроется, что приведет к закрытию Т1 и открытию Т2, и цикл продолжится. Обычный диод D1 шунтирует противо-э.д.с. обмотки возбуждения и, таким образом, предотвращает повреждение других компонентов схемы.

Электронные регуляторы могут быть выполнены так, чтобы отслеживать либо напряжение батареи, либо напряжение генератора, либо комбинацию этих напряжений. Большинство действующих в настоящее время систем реагируют на напряжение генератора, поскольку это предполагает определенную защиту от перенапряжения в случае отключении батареи.

Гибридный регулятор с интегральной схемой

Рис. Гибридный регулятор с интегральной схемой

На рисунке показана схема гибридного регулятора напряжения с интегральной схемой (ИС). Гибридная схема состоит из дискретных компонентов, размещенных на керамической пластине с применением пленочных технологий. Главная часть регулятора — интегральная схема, содержащая чувствительные элементы и компоненты температурной компенсации. ИС управляет выходным каскадом типа пары Дарлингтона. Этот способ позволяет создать компактное устройство, которое очень надежно работает за счет малого числа компонентов и связей.

Изменение отклика регулятора в зависимости от температуры среды

Рис. Изменение отклика регулятора в зависимости от температуры среды

На графике показано, как отклик интегрального регулятора меняется с изменением температуры. Это изменение важно, чтобы гарантировать правильную зарядку в «летних» и «зимних» условиях. Когда батарея холодная, сопротивление электролита увеличивается. Это означает, что необходимо более высокое напряжение, чтобы создать правильный ток зарядки.

Чтобы предотвратить повреждение электронных компонентов, в некоторых случаях требуется защита от перенапряжения. Когда электрогенератор связан с системой батарейного питания, напряжение даже в случае отказа регулятора обычно не превышает приблизительно 20 В вследствие низкого сопротивления батареи, а также поглощения батареей тока. Если генератор будет работать с отсоединенной батареей, что не рекомендуется, некоторую защиту обеспечит мощный диод Зенера, подсоединенный к обмотке возбуждения. Если напряжение системы превысит его пороговый уровень, стабилитрон начнет проводить, что ограничит напряжение возбуждения к тем самым сохранит напряжение системы в разумных пределах.