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.

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.

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.

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.

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

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.

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 (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. Ток зарядки до 25 ампер. Работает от генератора лодочного мотора. Подключается к стартовому аккумулятору и начинает работать только после его полной зарядки

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

Генератор для лодочного мотора

У мощных лодочных моторов, свыше 15-20 л.с. и особенно у тех, которые оснащены электростартером, всегда есть выходной разъем для подключения аккумулятора, а уже на сам аккумулятор вешается нагрузка от эхолота, ходовых огней и холодильника с пивом. А вот на маломощных моторах зачастую даже катушки света нет, а если и есть, то она идет как отдельная опция при покупке.

Генераторы для аккумулятора являются штатной комплектацией на многих лодочных моторах мощностью от 9,9 л.с. Если же у вас мотор 4 или 5 л.с., то на нем вы найдете лишь штатное место для установки катушки света, да и то не всегда, не все производители задумываются об этом.

Место установки генератора (два выступа с отверстиями под винты), как и сам генератор, если он присутствует, находится под маховиком, там же где и магдино, которое по сути тоже генератор, только для системы зажигания. Понять, есть ли у вашего мотора генератор, достаточно просто, от него всегда выходят два проводка (чаще всего зеленого цвета), которые вы найдете под маховиком, со стороны блока цилиндров.

Катушка света

Некоторые не совсем родные генераторы предполагают еще и замену штатного маховика лодочного мотора. В принципе можно использовать такую же катушку магдино, как и у вашего мотора, а если вдруг у вас есть друг-электрик, то попросите его сделать вам катушку с необходимыми параметрами. Если посадочные места у вашего мотора имеются, новая катушка встанет как раз напротив магдино, а провода нужно будет прокинуть под корпус маховика и вывести наружу. Но бывает и так, что посадочное место под генератор есть, а вот отверстий нет (например у Mercury ME 5M), но проблема решается дрелью и резбовёртом.

Зарядный комплект для мотора Honda 5

Снятие маховика лодочного мотора

Самостоятельная установка генератора потребует снять сам маховик, а это не такая простая задача. Сначала нужно снять ручной стартер, после чего можно будет добраться до гайки, которая натягивает маховик на коленвал. Момент затяжки у гайки большой и открутить её будет трудно. Лучше перед этим открутить шкив храпового механизма ручного стартера, которая прикручивается к маховику тремя болтами.

Снятие маховика. a) Шкив стартера; b) Болты (3 шт.); c) Шкив стартера; d) Ключ с обвязочной лентой; e) Гайка маховика

Чтобы открутить гайку маховика нужно застопорить сам маховик с помощью металлического стержня, установив его между уступами сверху, а гайку откручивать накидной головкой с удлинителем. Но на некоторых моделях таких уступов может не быть, в этом случае, если у вас нет специального съемника, надо стопорить поршневую, сделать это можно через свечное отверстие. Если же для откручивания гайки требуется слишком большое усилие, то лучше сделать специальный ключ с обвязочной лентой (см. рисунок выше).

Откручивание гайки маховика. a) Металлический стержень

Еще в качестве варианта можно вкрутить в те отверстия, которые держали чашку стартера три болта (но не те самые, а другие, не нужные) и, вставив между ними силовую отвертку или стальной прут, создать тем самым противодействующий рычаг. Но будьте готовы, что болты эти могут сломаться у основания, так что не затягивайте их сильно. Но даже если это случиться, болты обычно ломаются, оставляя небольшой торчащий зубец, за который их можно выкрутить плоскогубцами.

Ну и конечно кайку маховика можно сбрызнуть той же WD-40 или т.п. жидкостями и дать ей немного отмокнуть. И вот когда гайка будет откручена, маховик можно снимать.

Съемник маховика. a) Съемник

Съемник для маховика

Для снятия маховика нужен специальный инструмент — съемник, т.к. маховик сильно натянут на конусную часть коленвала. Есть и не очень дружественные для мотора способы разделения этих двух деталей — на перевернутом моторе ударить (возможно несколько раз) молотком по коленвалу с наживленной на резьбу гайкой до тех пор пока маховик не удастся стронуть с конуса. Но мы не рекомендуем так делать. При таких нагрузках можно сорвать резьбу, да и подшипники поршневой вам спасибо не скажут. Хотя такой «варварский» метод снятия маховика часто применяют на «сервисах», не захотели или не смогли купить нужный съемник.

Установка маховика. a) Шпонка маховика; b) Маховик; c) Шайба; d) Гайка

А ведь на самом деле съемники для маховика не такая уж и распространенная вещь, найти нужный не так просто. Моделей лодочных моторов сейчас развелось ооочень много и даже универсальные съемники зачастую не подходят.

Универсальный съемник маховика

Но выбора у вас нет, либо молоток либо съемник, хоть сами его изобретайте и изготавливайте. Принцип работы у них у всех одинаковый. Три болта через толстую стальную пластину съемника вкручиваются на место болтов чашки для стартера, а третий, бОльшего размера, проходит через резьбу в центральном отверстии съемника и упирается своей заостренной частью в специально созданную для этого площадку на торце коленвала. При закручивании центрального болта, пластина поднимается и, учитывая, что через нее проходят болты, прикрученные к маховику, тянет маховик за собой вверх. Но есть варианты съемников, которые вкручиваются в резьбу на маховике в углублении вокруг оси коленвала. Иногда, но не везде, в комплекте съемника идет еще и длинная ручка, которая поможет работать с упорным болтом и с гайкой маховика.

Главное не забыть, после того как вы все закончите и установите маховик на место, затянуть его как следует, вращается он с большой скоростью, да еще и масса у него большая.

Места крепления генератора вы найдете как раз под маховиком (для того то мы его и снимали). Если специальных мест крепления нет, значит у вашего лодочного мотора не предусмотрена установка катушки света, информацию о такой возможности вы найдете в документации к мотору.

После того, как вы болтами закрепили катушку на её месте (как раз напротив магдино), провода от неё выводите туда же, где идут провода от магдино и укладывать их нужно так, чтобы они не перетерлись вращающимся маховиком.

Установка катушки света. a) Выводы катушки; b) Катушка; c) Винты (2); d) Хомут крепления выводов; e) Винт Установленная катушка света на лодочном моторе Tohatsu 9.8. a) Магдино; b) Катушка света

Генератор для зарядки аккумулятора от лодочного мотора

Но на установке катушки дело получения электричества на вашей лодке не заканчивается, т.к. эта самая катушка вырабатывает переменный так, а это нам не подходит. Большинство мощный лодочных моторов от 25 л.с. уже имеет у себя контроллер заряда, маломощные моторы оснащаются исключительно генератором. Так что, чтобы получить постоянный ток для заряда аккумулятор, нам нужно сделать выпрямитель. По сути это простой диодный мост, который можно спаять самому своими руками, или снова попросить знакомого электрика. Если же вы хотите все оригинальное, то вам тогда нужно купить такую штуку как «преобразователь переменного тока в постоянный» и стоит эта «уникальная» штука для мотора в 5 л.с. будет около 6-8 тыс. рублей.

И еще нам нужен будет стабилизатор, который будет ограничивать напряжение, т.к. обороты лодочный мотор выдает разные, и при максимальных, напряжение на генераторе может переваливать за 30 вольт, а это для зарядки аккумулятора многовато. А вот стабилизатор будет ограничивать напряжение 13-14 вольтами, что для 12-вольтового аккумулятора самое то.

С силой тока немного сложнее, её надо смотреть уже конкретно на каждом генераторе. Так же нужно учитывать и требования вашего аккумулятора к силе тока при зарядке. Для большинства АКБ сила тока для зарядки равна 10% от их ёмкости. Но для литиевых аккумулятора такой способ не подходит.

Лодочный мотор в 5 л.с. выдает в ток среднем 2-2,5А, более мощные моторы — 6А.

Пару раз нам встречались владельца маломощных моторов в 2,5 л.с., которые вырабатывали от них электроэнергию не совсем обычным способом. К маховику прижимался упругий валик, который вращал уже генератор постоянного тока, снятый с какого нибудь старого электродвигателя. Мотору это не доставляло никаких проблем, а энергии вырабатывалось достаточно. Так что немного воображения и вы сможете осветить свой путь в ночи, зарядить севший телефон или подключить эхолот. Но аккумулятор для этого все же понадобиться.

Ни в коем случае не подключайте ваши электроприборы к генератору лодочного мотора без стабилизатора и выпрямителя. Посчитайте выходные характеристики своей новой катушки света и вашего лодочного АКБ, который будет выступать в роль буфера в вашей электрической цепи на лодке, а дальше ищите старые электроприборы, в который если и не найдете готовые части цепи, то уж компоненты к ним точно обнаружите. А дальше паяльник в руки и . Или вы хотите купить у своего дилера мотора простейшие электрические приблуды по цене этого самого мотора?