Regulator napięcia alternatora Magneton 70 A



W związku z częstymi zapytaniami temat ten wreszcie wypada poruszyć. W zasadzie istnieją dwa rodzaje regulatorów napiecia: z pomiarem napięcia baterii i z pomiarem napiecia alternatora. Montowany fabrycznie w Felicji regulator jest tego drugiego typu. Zapewnia on napiecie ładowania 13,7 do 14 V, co dla niektórych akumulatorów jest wartością zbyt niską. Niestety przerobić oryginalny regulator jest dość trudno (zalany żywicą, którą trzeba usunąć).

wnętrze regulatora

Jeśli już komuś ta sztuka się uda i przy zdrapywniu regulatora nie popsuje, może spróbować zdrapać kawałek węglowej ścieżki (a) zastępującej rezystor. Sztuka to jednak trudna i zbyt ryzykowna (ścieżka jest napylona na porcelanową płytkę, która może pęknąć i w najmniej odpowiednim momencie regulator padnie). Innym sposobem jest szeregowe włączenie diody prostowniczej lub Shottky'ego (nigdy rezystora !!!) pomiędzy układ a alternator (anoda do wtyku "męskiego", katoda do "żeńskiego") Regulator jest wtedy "oszukiwany" spadkiem napiecia na tejże diodzie. Rozwiązanie proste, ale nie daje możliwości płynnego ustawienia napięcia ładowania wskutek czego jest ono zbyt niskie lub zbyt wysokie. Pozostaje więc zajrzeć do schematu regulatora:

schemat regulatora Skoda

Jak widać układ jest prosty i bardzo łatwo można go wykonać samemu. Jest to sprawdzona i powielana od lat konstrukcja, montowana do dziś w bardzo wielu alternatorach. Można oczywiście wprowadzić samemu kilka zmian, ot choćby potencjometr regulacji napięcia, inny tranzystor kluczujący, itp... Można też pokusić się o wykonanie zupełnie innego, stabilniejszego regulatora, choć i ten prosty w zupełnosci spełni swoje zadanie. Na początek więc zasada działania "tradycyjnego" regulatora:

W chwili startu alternatora magnetyzm szczątkowy obracającego się twornika powoduje wyindukowanie w uzwojeniu stojana niewielkiego prądu (napięcie 1-3 V). Prąd ten poprzez rezystor polaryzuje tranzystor kluczujący i zasila uzwojenia twornika wytwarzając silniejsze pole magnetyczne. Silniejsze pole powoduje z kolei indukowanie większych prądów w uzwojeniu stojana itd. Tak jest do chwili podniesienia napięcia powyżej pewnego ustalonego progu. Gdy napięcie przekroczy zadaną wartość poprzez dzielnik rezystorowy i diodę Zenera polaryzuje mały tranzystor, który zwiera do masy bazę (lub bramkę) tranzystora kluczującego. W tym momencie zanika napięcie wzbudzenia, maleje pole magnetyczne twornika i w konsekwencji napięcie wytwarzane przez alternator. Obniżone napięcie nie jest w stanie spolaryzować małego tranzystora, tranzystor kluczujący zaczyna przewodzić zasilając uzwojenie twornika, po czym cykl się powtarza. Efektem tego jest ustalenie się napięcia alternatora na określonym poziomie niezeleżnym od obrotów silnika. Jeszcze nie tak dawno rolę klucza spełniał przekaźnik, a próg ustalany był naciągiem sprężynki, jednak przy dostępnych dziś elementach półprzewodnikowych każdy średnio zaawansowany elektronik może opracować tego typu układ i mechaniczne regulatory odeszły do historii.

najważniejsze elementy regulatora

Poniżej przedstawiam dwa podobne schematy regulatora z pomiarem napięcia alternatora. Jako tranzystor kluczujący może być użyty dowolny "darlington" mocy np. BD649, BD 901, BDX53, TIP142 a nawet N-MOS np. IRF530. Co prawda N-MOS działa najlepiej, ma bardzo niskie straty kanału, ale wymaga większego napięcia polaryzującego (ok. 2,5V) i ta wersja może nie "startować" w niektórych alternatorach o słabym magnetyźmie szczątkowym twornika. (na dwa badane alternatory w jednym regulator z IRF530 czasami nie załączał się)

schemat regulatora z tranzystorem bipolarnym schemat regulatora z tranzystorem n-MOS

Wykonanie układu nie powinno sprawić problemu, tranzystor kluczujący trzeba zaopatrzyć w radiator lub przykręcić do aluminiowej blaszki przymocowanej do alternatora. Obudowa tego tranzystora jest połaczona z kolektorem i nie może być zwarta do masy, należy go więc odizolować mikową podkładką. Całośc można uzupełnić o diodę LED wskazującą pracę regulatora. Przed zamontowaniem w samochodzie trzeba ustalić próg działania. W tym celu do zacisków uzwojenia wzbudzenia (szczotek) można podłączyć żarówkę 10 W i zasilić układ z regulowanego zasilacza 1 - 16 V. Żarówka powinna zapalić się przy ok. 1,5 V i zgasnąć w chwili przekroczenia progu 14 V. Ostatecznej regulacji można już dokonać po podłączeniu do alternatora.

regulator wewnątrz




Uwaga:

Tak wykonany regulator umożliwia podniesienie napięcia do 18 V. Jednak ze względu na trwałość akumulatora nie powinno ono nigdy przekraczać 14,4 V. Tak więc jeśli ktoś chce poprawić jasność świateł, może zasilić żarówki oddzielnymi, grubymi kablami, ale nigdy nie powinien podnosić zbytnio napięcia w instalacji. W moim przypadku napięcie jest ustawione na 14,2 V, po załączeniu świateł spada do 14,0 V

Uszkodzenia fabrycznego regulatora:

Najczęstszą przyczyną uszkodzeń jest brak kontaktu jednego z elementów SMD z porcelanową płytką lub też pęknięcie tejże płytki. Znajduje się ona bezpośrednio pod aluminiową blachą obudowy. Wstarczy więc niewielkie uderzenie i płytka pęka. Inną przyczyną oderwania elementów od płytki są naprężenia termicze wywołane kontaktem ciepłej obudowy z zimną wodą. Efektem uszkodzenia może być zanik prądu ładowania (niegroźne) lub niekontrolowane podniesienie napięcia do ok. 18 - 20 V kończące się zniszczeniem akumulatora, żarówek lub inną poważną awarią. Mnie przydarzyło się to drugie, woltomierz nagle pokazał 18 V i pozostało tylko stanąć na poboczu, odłączyć regulator i dojechać do domu bez ładowania. Strach pomyśleć, co byłoby, gdybym nie miał wbudowanego w deskę woltomierza... Po rozebraniu regulatora okazało się, że odkleiła się od płytki dioda przeciwprzepięciowa, a impulsy wysokiego napięcia przebiły tranzystor BDX53C (regulator został zwarty i podawał maksymalne napięcie na uzw. wzbudzenia) Próbowałem to naprawić, ale porcelanowa płytka popękała przy próbie wylutowania tranzystora. Zrobiłem więc naprędce prowizorkę:

prowizoryczny regulator

którą zastąpiłem później opisanym regulatorem.

Uszkodzenia regulatora wykonanego samodzielnie:

Jeśli zastosujemy solidny laminat i montaż przewlekany odpada pękanie płyki i odklejanie się elementów, ale pojawia się kwestia wilgoci. Można oczywiście zalać całość "Epidianem" ale wtedy nic już nie będzie można zmienić. Można też wykonać solidną wodoszczelną obudowę, ale nie zmieści się ona w miejscu fabrycznego regulatora. Pozostaje więc jakiś kompromis, mój regulator umieszczony jest w małej plastikowej obudowie, którą po wyregulowaniu zakleiłem.

gotowy regulator

Wiem, że czerwona obudowa z diodą LED trąci tuningiem (a może i "wiochą"), ale wcale nie było to zamierzone. Dioda ta pozwala mi w każdej chwili ocenić pracę alternatora, powinna ona migotać na wolnych obrotach, po dodaniu gazu zapalić się jasnym ciągłym światłem (duża częstotliwość drgań). A czerwony plastik obudowy pozwolił uniknąć otworu na diodę przez który mogłaby dostać się wilgoć.