In jedem modernen Fahrzeug gibt es ein ausgebautes Stromnetz, dessen Spannung durch eine spezielle Einheit – einen Relaisregler – stabilisiert wird.Lesen Sie im Artikel alles über Relaisregler, ihre vorhandenen Typen, Aufbau und Funktionsweise sowie die Auswahl und den Austausch dieser Teile.
Was ist ein Spannungsreglerrelais?
Das Spannungsreglerrelais (Spannungsregler) ist ein Bestandteil des elektrischen Systems des Fahrzeugs;Ein mechanisches, elektromechanisches oder elektronisches Gerät, das die Betriebsspannung im Bordnetz innerhalb bestimmter Grenzen unterstützt.
Das elektrische System von Fahrzeugen ist so aufgebaut, dass beim Stoppen des Aggregats die Batterie (Batterie) als Stromquelle fungiert und beim Starten der Generator einen Teil der Motorleistung in Strom umwandelt.Der Generator hat jedoch einen erheblichen Nachteil: Die Spannung des von ihm erzeugten Stroms hängt von der Drehzahl der Kurbelwelle sowie vom von der Last verbrauchten Strom und der Umgebungstemperatur ab.Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird ein Hilfsgerät verwendet – ein Relaisregler oder einfach ein Spannungsregler.
Der Spannungsregler löst mehrere Probleme:
● Spannungsstabilisierung – Aufrechterhaltung der Spannung des Bordnetzes innerhalb der angegebenen Grenzen (innerhalb von 12–14 oder 24–28 Volt mit zulässigen Abweichungen);
● Schutz der Batterie vor Entladung durch die Generatorkreise bei abgestelltem Motor;
● Bestimmte Arten von Reglern – automatische Abschaltung des Anlassers, wenn der Motor erfolgreich gestartet wurde;
● Bestimmte Arten von Reglern – automatische Verbindung und Trennung des Generators von der Batterie, um diese aufzuladen;
● Bestimmte Arten von Reglern – Änderung der Spannung des Bordnetzes in Abhängigkeit von den aktuellen klimatischen Bedingungen (Umstellung des elektrischen Systems auf Sommer- und Winterbetrieb).
Alle Fahrzeuge, Traktoren und diverse Maschinen sind mit Relais-Reglern ausgestattet.Eine Fehlfunktion dieses Geräts stört den Betrieb des gesamten elektrischen Systems. In einigen Fällen kann dies zum Ausfall elektrischer Geräte und zu Bränden führen.Daher muss ein defekter Regler so schnell wie möglich ausgetauscht werden. Für die richtige Auswahl eines neuen Teils ist es erforderlich, die vorhandenen Typen, das Design und die Funktionsweise von Reglern zu verstehen.
Typen, Aufbau und Funktionsprinzip des Relaisreglers
Heutzutage gibt es verschiedene Arten von Relaisreglern, ihre Arbeit basiert jedoch auf den gleichen Prinzipien.Jeder Regulator enthält drei miteinander verbundene Elemente:
- Messendes (empfindliches) Element;
- Vergleichselement (Kontrolle);
- Regulierungselement.
Der Regler ist an die Feldwicklung des Generators (OVG) angeschlossen und misst und ändert die Stromstärke darin – dies sorgt für eine Spannungsstabilisierung.Im Allgemeinen funktioniert dieses System wie folgt.Das auf Basis eines Spannungsteilers aufgebaute Messelement überwacht ständig die Stromstärke im OVG und wandelt sie in ein Signal um, das dem Vergleichselement (Steuerelement) zugeführt wird.Dabei wird das Signal mit dem Standard verglichen – dem Spannungswert, der normalerweise im Bordnetz des Autos anliegen sollte.Das Referenzelement kann auf Basis von Vibrationsrelais und Zenerdioden aufgebaut werden.Entspricht das vom Messelement kommende Signal der Referenz (mit einer zulässigen Abweichung), ist der Regler inaktiv.Wenn das eingehende Signal in der einen oder anderen Richtung vom Referenzsignal abweicht, erzeugt das Vergleichselement ein Steuersignal, das an das aus Relais, Transistoren oder anderen Elementen aufgebaute Regelelement gelangt.Das Regelelement verändert den Strom im OVG, wodurch die Spannung am Ausgang des Generators auf die erforderlichen Grenzen zurückgeführt wird.
Blockdiagramm des Spannungsreglers
Wie bereits erwähnt, basieren die Reglereinheiten auf einer anderen Elementbasis. Auf dieser Basis werden die Geräte in verschiedene Typen unterteilt:
● Vibrierend;
● Kontakttransistor;
● Elektronischer Transistor (kontaktlos);
● Integral (Transistor, hergestellt mit integrierter Technologie).
Diagramm des Vibrationsrelais-Reglers
Historisch gesehen waren es die ersten Vibrationsgeräte, die eigentlich als Relaisregler bezeichnet werden.In einem solchen Gerät können alle drei Einheiten in einem Design kombiniert werden – einem elektromagnetischen Relais mit normalerweise geschlossenen Kontakten, obwohl das Messelement in Form eines Teilers auf Widerständen ausgeführt werden kann.Als Referenzgröße im Relais dient die Spannkraft der Rückstellfeder.Im Allgemeinen funktioniert der Relaisregler einfach.Bei einem niedrigen Strom am OVG oder einer niedrigen Spannung am Ausgang des Generators (je nach Anschlussart des Reglers) funktioniert das Relais nicht und der Strom fließt ungehindert durch seine geschlossenen Kontakte – dies führt zu einem Spannungsanstieg.Wenn die Spannung steigt, wird das Relais ausgelöst, die Spannung im Stromkreis sinkt und das Relais wird freigegeben, die Spannung steigt wieder und das Relais wird erneut ausgelöst – so schaltet das Relais in den Oszillationsmodus.Wenn sich die Spannung am Generator in die eine oder andere Richtung ändert, ändert sich die Schwingungsfrequenz des Relais, was für eine Spannungsstabilisierung sorgt.
Vibrationsrelais, die einen geringen Wirkungsgrad und eine unzureichende Zuverlässigkeit aufweisen, werden derzeit nicht mehr in Fahrzeugen eingesetzt.Einst wurden sie durch Kontakttransistorregler ersetzt, bei denen ein Vibrationsrelais als Vergleichs-/Steuerelement und ein im Tastenmodus arbeitender Transistor als Regelelement verwendet wird.Hier übernimmt der Transistor die Rolle von Relaiskontakten, daher ähnelt die Funktionsweise eines solchen Reglers im Allgemeinen der oben beschriebenen.Heutzutage werden Regler dieser Art praktisch durch kontaktlose Transistoren unterschiedlicher Bauart ersetzt.
Bei kontaktlosen Transistorreglern wird das Relais durch ein einfacheres Halbleiterbauelement ersetzt – eine Zenerdiode.Als Referenzwert dient die Zenerdioden-Stabilisierungsspannung, das Regelelement ist auf Transistorbasis aufgebaut.Bei niedriger Spannung befinden sich die Zenerdiode und die Transistoren in einem solchen Zustand, dass dem OVG der maximale Strom zugeführt wird, was zu einem Spannungsanstieg führt.Wenn der erforderliche Spannungspegel erreicht ist, wechseln die Zenerdiode und die Transistoren in einen anderen Zustand und beginnen im Oszillationsmodus zu arbeiten, der wie bei einem herkömmlichen Relais für eine Spannungsstabilisierung sorgt.
Moderne elektronische Regler sind auf Transistoren aufgebaut und können über einen Pulsweitenmodulator (PWM) verfügen, über den die Schaltfrequenz der Schaltung eingestellt und das Gerät in das allgemeine Kfz-Steuerungssystem integriert werden kann.
Berührungslose Transistorregler können auf diskreten Elementen und integrierter Technologie ausgeführt werden.Im ersten Fall werden herkömmliche elektronische Komponenten (Zenerdioden, Transistoren, Widerstände usw.) verwendet, im zweiten Fall wird die gesamte Einheit auf einem einzelnen Chip oder einem kompakten Block kompakter Funkkomponenten zusammengebaut, die mit einer Verbindung gefüllt sind.
Das betrachtete Design verfügt über die einfachsten Relaisregler, in Wirklichkeit werden komplexere Geräte mit verschiedenen Hilfseinheiten verwendet - Startersteuerung, Verhinderung der Batterieentladung durch die Feldwicklung, Korrektur des Betriebsmodus in Abhängigkeit von der Temperatur, Schaltungsschutz, Selbstdiagnose und andere .Bei vielen Relaisreglern von Traktoren und LKWs ist auch die Möglichkeit der manuellen Einstellung der Stabilisierungsspannung implementiert.Diese Einstellung erfolgt über einen variablen Widerstand (bei Vibrationsgeräten über eine Feder) mittels eines außerhalb des Gehäuses angebrachten Hebels oder Griffs.
Regler bestehen aus kleinen Blöcken, die direkt am Generator oder an einer geeigneten Stelle am Fahrzeug montiert werden.Das Gerät kann an das OVG und/oder den Ausgang des Generators oder an den Abschnitt des Bordnetzes angeschlossen werden, wo eine stabilisierte Spannung benötigt wird.In diesem Fall muss eine Klemme des OVG an das „+“ oder an das „-“ Bordnetz angeschlossen werden.
Spannungsreglerrelais zur Installation außerhalb des Generators
Fragen der Auswahl, Diagnose und des Austauschs von Spannungsreglerrelais
Bei Relaisreglern können verschiedene Fehlfunktionen auftreten, die sich in den meisten Fällen in einem fehlenden Batterieladestrom und im Gegenteil in einem zu hohen Ladestrom der Batterie äußern.Die einfachste Überprüfung des Reglers kann mit einem Voltmeter durchgeführt werden – einfach den Motor starten und mit einer Frequenz von 10-15 U/min und eingeschalteten Scheinwerfern 2500-3000 Minuten laufen lassen.Messen Sie dann, ohne die Geschwindigkeit zu reduzieren und ohne die Scheinwerfer auszuschalten, die Spannung an den Batteriepolen – sie sollte 14,1-14,3 Volt betragen (bei 24 Volt doppelt so hoch).Wenn die Spannung viel niedriger oder höher ist, ist dies ein Anlass, den Generator zu überprüfen und, wenn er in Ordnung ist, den Regler auszutauschen.
Als Ersatz sollte ein Relaisregler desselben Typs und Modells verwendet werden, der zuvor installiert wurde.Es ist insbesondere auf die Reihenfolge des Anschlusses des Reglers an das Bordnetz (an welche Anschlüsse des Generators und anderer Elemente) sowie auf die Versorgungsspannung und -ströme zu achten.Der Austausch des Teils muss gemäß den Anweisungen durchgeführt werden. Die Arbeiten können nur durchgeführt werden, wenn der Motor abgestellt und der Pol von der Batterie entfernt ist.Wenn alle Empfehlungen befolgt werden und der Regler richtig ausgewählt ist, beginnt er sofort zu arbeiten und gewährleistet die normale Funktion des elektrischen Systems.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. Juli 2023