Регулятор напряжения генератора лодочного мотора

Генератор — это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию вращения в энергию переменного тока. Переменный ток, вырабатываемый катушками генератора, выпрямляется диодами и заряжает лодочные аккумуляторы. Регулятор напряжения поддерживает постоянным напряжение на выходе с генератора, а для трехступенчатой зарядки тяговых лодочных аккумуляторов устанавливают внешний или шунтирующий регулятор. Без него быстрая зарядка аккумуляторов глубокого разряда от генератора лодочного мотора невозможна.

Простейший генератор

Простейший генератор – это металлический стержень с намотанной вокруг него проволокой. Если под стержнем перемещать постоянный магнит, то стержень будет намагничиваться в разном направлении, а возникающее в проводе переменное магнитное поле вызовет импульсы тока переменной полярности.Простейший генератор переменного тока

Ток, возникающий в проводнике, прямо пропорционален силе магнитного поля, скорости движения магнита и количеству витков проволоки вокруг стержня.

Генератор обретет привычный вид, если поступательное движение магнита заменить на вращательное и разместить катушки, в которых возникает ток, по окружности. Однако регулировать ток в таком генераторе можно будет только оборотами двигателя, а это очень неудобно.Простейший генератор переменного тока, с несколькими полюсами магнитов

Как работает регулятор напряжения на лодочном моторе

Реальным генератором управляют изменяя силу магнита. Для этого вместо постоянного используют электромагнит, в железном сердечнике которого сосредоточено магнитное поле, создаваемое протекающим через катушку током. Сила магнитного поля пропорциональна току в катушке возбуждения, поэтому изменяя ток в катушке повышают или понижают мощность генератора. Устройство, которое управляет током возбуждения и мощностью генератора называется регулятором напряжения.Катушка возбуждения и ротор генератора

Электромеханические регуляторы — первые устройства этого типа. Ток возбуждения протекает через рычаг реле, который вращается относительно точки F и замыкает точки «Зажигание» и «Масса». «Зажигание» подсоединяется к положительной клемме аккумулятора через ключ зажигания двигателя. Регулировочная пружина удерживает рычаг реле напротив контакта «Зажигание».

Если напряжение на аккумуляторе низкое, ток возбуждения максимальный и генератор выдает максимальный ток. Когда напряжение на аккумуляторе возрастает до установленного значения (между 13.8 и 14.2 вольта) ток, протекающий от зажигания на массу через катушку реле увеличивается, реле срабатывает, толкает рычаг вниз и размыкает контакт. Ток возбуждения падает до нуля, выход с генератора падает до нуля, напряжение на аккумуляторе падает и реле замыкает контакт зажигания. Процесс начинается сначала.

Чем больше напряжение на аккумуляторе, тем больше времени, контакт остается в нижнем положении. Выход генератора переключается между максимальным и нулевым сотни раз в секунду, сохраняя среднее напряжение постоянным, при токе, стремящемся к нулю (плюс ток, потребляемый подключенной нагрузкой). Напряжение заряда аккумулятора в электромеханическом регуляторе устанавливается натяжением пружины.

Схемы электромеханического и транзисторного регулятора напряжения лодочного мотора

Принцип работы электронного регулятора напряжения аналогичен. Если напряжение на аккумуляторе низкое, значит низкое напряжение и на базе транзистора 1, и он выключен. В этом состоянии транзистор 1 работает как большое сопротивление между базой транзистора 2 и массой, поэтому напряжение на базе транзистора 2 высокое и он включен. Транзистор 3 усиливает ток коллектор-эмиттер транзистора 2 в двадцать раз и больше, вызывает высокий ток в катушке возбуждения и максимальный выходной ток генератора.

После того как напряжение на аккумуляторе увеличивается транзистор 1 включается. Сопротивление между базой транзистора 2 и массой уменьшается и транзисторы 2 и 3 выключаются, прерывая течение тока в катушке возбуждения. Без тока возбуждения генератор перестает выдавать ток.

Транзисторы включаются и выключаются сотни раз в секунду. Средний ток возбуждения и выходной ток генератора зависят от того как долго система находится во включенном и выключенном состоянии.

Зачем нужен шунтирующий регулятор напряжения

Стандартные регуляторы напряжения генераторов лодочных моторов – это регуляторы автомобильного типа, которые отлично работают в следующих условиях:

  • аккумулятор – это стартовый аккумулятор с тонкими пластинами
  • аккумулятор почти всегда полностью заряжен
  • разница температур между регулятором и аккумулятором невелика
  • падение напряжения между аккумулятором и генератором меньше 0,1 вольта

В автомобилях во время запуска двигателя аккумулятор разряжается на 5-10%, после этого даже на холостом ходу мощности генератора достаточно для питания всех потребителей и подзарядки аккумуляторной батареи. Поскольку стартовый аккумулятор сильно не разряжается, его зарядка не занимает много времени и вторая стадия зарядки, необходимая тяговым аккумуляторам, становится лишней.

Регуляторы напряжения лодочных моторов – это зарядные устройства с ограничением максимального тока и напряжением 13,8 – 14,2 вольта. Но напряжение 13.8 вольт выше рекомендуемого напряжения стадии поддерживающей зарядки для аккумуляторов глубокого разряда, а напряжение 14,2 ниже напряжения стадии насыщения.

Генератор со стандартным регулятором никогда полностью не зарядит аккумулятор глубокого разряда, но только перезарядит его и выведет из строя, если будет подключен к аккумулятору длительное время.

Что умеют внешние регуляторы напряжения

Регулятор напряжения лодочного мотора Sterling Power
Водонепроницаемый регулятор напряжения производства Sterling Power. Максимальный ток генератора 120 А. Регулятор напряжения подходит для любых лодочных моторов — Honda, Suzuki, Yamaha и других.

Умный регулятор напряжения лодочного мотора управляет зарядкой тяговых лодочных аккумуляторов. Он заряжает аккумуляторы глубокого разряда в три стадии, которые называют стадией насыщения, поглощения и поддерживающей зарядки.

Три стадии зарядки аккумулятора глубокого разряда
Графики напряжения и тока во время трех стадий зарядки аккумулятора глубокого разряда. Подзарядка происходит при падении напряжения на аккумуляторе ниже 12,8 Вольт

Во время стадии насыщения, при зарядке постоянным током, аккумулятор быстро набирает емкость 75-80% от номинальной, а напряжение на его клеммах повышается до 14,4-14,8 вольт (в зависимости от типа). В этот момент регулятор переключается в фазу поглощения. На этой стадии зарядка происходит медленнее, а ток зарядки постепенно снижается, чтобы соответствовать текущему состоянию батареи. После того как ток снизился до 1-2% емкости, зарядка завершается и регулятор переключается в режим поддерживающей зарядки во время которого контролирует напряжение на аккумуляторе и выполняет подзарядку, если напряжение опускается ниже 13 вольт.

  • Чтобы не повредить аккумулятор во время зарядки, внешние регуляторы напряжения оснащаются встроенными тепловыми сенсорами. Зарядка прекращается, если температура батареи повышается до 50 градусов.
  • Аккумуляторы различного типа и размера требуют разных кривых зарядки и разных значений напряжения и тока, поэтому в умных регуляторах зашиты предустановленные режимы для зарядки жидко-кислотных, AGM и гелевых батарей.
  • Внешний регулятор напряжения устанавливается на лодочный мотор параллельно стандартному, который включается в работу, если умный регулятор выходит из строя.

Недостатки шунтирующих регуляторов

Хотя умные регуляторы подходят для всех типов лодочных генераторов и аккумуляторных батарей, их установка может показаться сложной для тех, кто не имел ранее навыков работы с электричеством. В некоторых случаях чтобы подключить регулятор потребуется определить тип используемого генератора и снять его с мотора. Кроме того, не рекомендуется устанавливать шунтирующие регуляторы напряжения на новые лодочные моторы, чтобы не нарушать их гарантию.

Зарядное устройство Sterling Power для работы с генератором до 120 А
Зарядное устройство Sterling Power для работы с генератором до 120 А (12 Вольт) позволяет в пять раз быстрее заряжать аккумуляторы глубокого разряда и подключать несколько батарей аккумуляторов

Сложностей установки и проблем с гарантией можно избежать, если использовать бортовые зарядные устройства, работающие от генератора лодочного мотора. Они так же заряжают аккумуляторы в три стадии, работают с генераторами до 400 А и выдают напряжение 12, 24 или 36 вольт. Мощные модели имеют встроенные сплит диоды для подключения нескольких батарей аккумуляторов.

Водонепроницаемое зарядное устройство Sterling Power BBW 1212.
Водонепроницаемое зарядное устройство Sterling Power BBW 1212. Ток зарядки до 25 ампер. Работает от генератора лодочного мотора. Подключается к стартовому аккумулятору и начинает работать только после его полной зарядки