Для чего служит реле в автомобиле

Для чего нужна установка реле в автомобиле ? Начнем с определения:

Реле — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин.
Типы реле могут различаться по управляющему сигналу и по исполнению, не будем останавливаться на этом, тем более все это есть на той же википедии. Отметим лишь, что наибольшее распространение получили электрические (электромагнитные) реле.

Понять для чего нужно реле из определения трудно, поэтому разжуем на простых словах:
Реле предназначено для коммутации больших токов нагрузки. Другими словами является переключателем, а еще проще — принцип работы реле — малым током (например сигналом кнопки) включать цепи с большим током. А используют реле, когда исполнительное устройство (стартер, генератор, вентилятор, обогрев зеркал, клаксон и т.д.) потребляет больший ток (до 30-40 ампер).

НАПРИМЕР: Для того чтобы с маленькой кнопочки завести двигатель, необходимо, чтобы включился стартер, который потребляет от 80 до 300 ампер. Если не использовать реле, тогда кнопка не выдержит большого тока и расплавится, также как и не предназначенная для больших токов проводка. Поэтому, делают подключение через реле (между кнопочкой и стартером устанавливают реле), которое по импульсу малого тока кнопки внутри себя замыкает мощные контакты, тем самым включая стартер. Как это происходит ?
***********************************************************************************************************************
Устройство реле

Электромагнитное реле состоит из:
электромагнита (представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала).
якоря (пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами).
переключателя (могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими).

Контакты реле:
Контакты 85 и 86 — это катушка.
Контакт 30 — общий контакт, всегда присутствует в реле. Он, без подачи напряжения на контакты обмотки, постоянно замкнут на контакт 87а.
Контакт 87А — нормально-замкнутый контакт.
Контакт 87 — нормально-разомкнутый контакт.
Силовые контакты имеют всегда маркировку 30, 87 и 87а.

Стартер – один из основных узлов двигателя. От его исправной работы зависит стабильный запуск двигателя. Если в автомобилях с механической КПП экстренный запуск двигателя в случае отказа стартера можно осуществить «с толкача», то в авто с АКПП при неработающем стартере такую операцию произвести невозможно. Поэтому важно следить за исправностью узлов стартера, с том числе, втягивающего реле.

Первое стартерное устройство без реле было произведено Чарльзом Каттерингом в начале прошлого века. Первоначально он представлял обычный электродвигатель, который после запуска двигателя переходил в режим генератора. Немного позже автопромышленник и изобретатель из США Винсент Гуго Бендикс предложил устройство стартера с встроенным реле запуска, схема которого и дошла до наших дней без существенных изменений.

Конструкция стартера включает следующие основные узлы:

пусковой электродвигатель;
реле стартера;
вилка;
опережающая шестерня (бендикс).

В момент запуска двигателя на реле блокировки стартера поступает напряжение 12 Вольт (на грузовые авто 24 В) с замка зажигания автомобиля либо через дополнительное реле стартера электронной системы управления двигателя. После срабатывания реле за счет сил электромагнитной индукции происходит замыкание контактных зон (пятаков), за счет чего на пусковой электродвигатель стартера поступает напряжение питания с аккумуляторной батареи автомобиля. Одновременно якорь тягового реле стартера приводит в движение вилку (рычаг реле), которая толкает муфту холостого хода с шестерней, которая именуется бендиксом в честь ее изобретателя. Шестерня входит в зацепление с маховиком двигателя. Вращающийся пусковой двигатель стартера заводит двигатель.

Таким образом, реле стартера одновременно выполняет две основные функции: электрическое соединение контактных зон для подачи напряжения на пусковой двигатель и привод бендикса в зацепление шестерни с маховиком.

Тяговое реле стартера включает следующие узлы:

корпус;
втягивающая и удерживающая обмотки (иногда совмещенная);
якорь реле;
сердечник реле;
возвратная пружина якоря;
рычаг реле (вилка);
шток;
демпферная пружина;
контактная пластина;
контактные болты;
контактные пятаки;
возвратная пружина контактной пластины.

В целом, получается довольно сложное устройство, в котором есть чему ломаться.

Схема узлов реле стартера

Основные неисправности реле стартера, их признаки

В процессе эксплуатации автомобиля стартер подвергается высоким перегрузкам. Как правило, он установлен в нижней трети двигателя, поэтому постоянно находится в зоне досягания пыли, грязи, посторонних жидкостей (масел, антифриза, воды) в автомобиле. Конструктивно реле объединено с основной конструкцией стартера. Учитывая, где находится реле стартера, на него приходятся не меньшие нагрузки. К тому же, пусковые токи стартера доходят до величины 500 Ампер и более, а это приводит к разрушению контактных зон пятаков, пластины и болтов.

Основные неисправности втягивающего реле стартера:

обрыв, разрушение или перегорание обмоток реле;
разрушение контактных зон пятаков и контактной пластины;
подгорание зажимов болтов;
неисправность вилки (как правило — облом);
залипание штока или якоря реле;
разрушение пружин.

Каждая из этих неисправностей имеет свои симптомы. Так, неисправность обмотки реле приводит к общей неисправности стартера: он перестает срабатывать. Разрушение контактных зон пятаков может вызвать проблему работы стартера «через раз». Облом вилки приводит к тому, что втягивающее реле будет щелкать, но привод стартера может не запускаться. Залипание штока и якоря, поломка пружин приводит к нестабильной работе стартера, возможному заеданию бендикса в момент запуска. Это опасно в плане возможного повреждения систем двигателя.

Поэтому важно знать, как проверить втягивающее реле стартера в процессе его эксплуатации.

Как самостоятельно проверить реле стартера

Реле включения стартера располагается непосредственно на стартере, обычно в верхней либо боковой конструктивной зоне. К нему есть неплохой доступ, если, конечно, можно найти доступ к стартеру вообще. Во многих автомобилях стартер находится в «мертвой» зоне под выпускным коллектором в пространстве между двигателем и салоном.

Проверка втягивающего реле стартера начинается с измерения сопротивления обмотки. В некоторых более пожилых автомобилях на обмотку реле стартера подается напряжение прямо с замка зажигания. Следует с помощью мультиметра «прозвонить» (измерить сопротивление) обмотку реле. В новых авто реле стартера запитывается через реле системы управления двигателя. Оно обычно установлено в блоке предохранителей и реле подкапотного пространства. Лучше воспользоваться электрической схемой авто.

Эту операцию можно сделать и непосредственно у стартера. К нему идут два провода: один толстый от аккумуляторной батареи, другой тонкий – к реле стартера. Сопротивление между выводом реле стартера и «землей» автомобиля должно быть в пределах от 0,5 до 5 Ом. Но здесь есть «НО». В большинстве схем генераторов в цепь реле стартера включен электродвигатель привода стартера. Поэтому, если изношены щетки, и теряется контакт электродвигателя, реле таким методом прозваниваться не будет, стартер не срабатывает. Опытные автоэлектрики советуют постучать по стартеру (стучать нужно сильно), возможно щетки отлипнут, и стартер заработает.

Все остальные неисправности можно определить либо «на слух», но лучше путем демонтажа стартера.

Демонтаж и замена реле стартера

Перед тем, как разобрать реле стартера, его необходимо демонтировать вместе с самим стартером. В некоторых автомобилях это можно сделать со стороны капота. Последовательность демонтажа реле стартера:

поставить автомобиль на стояночный тормоз;
отключить отрицательную клемму автомобильного аккумулятора;
обеспечить доступ к стартеру;
снять проводники, подводимые к стартеру, расположенные на реле;
открутить три (обычно) крепежных болта стартера;
снять стартер;
открутить винты, удерживающие реле стартера на корпусе (обычно также 3, расположены в торце реле);
аккуратно разобрать реле стартера, удерживая вилку.

После разборки реле стартера визуально можно определить все неисправности. Обычно проблемы возникают с вилкой стартера: во многих авто она выполнена из ударопрочной пластмассы. Ремонт втягивающего реле стартера своими руками возможен в том случае, если не повреждены обмотки.

Установка реле стартера и его подключение производится в обратной последовательности. Перед тем, как подключить стартер на автомобиль, необходимо произвести проверку исправности на стенде, либо просто на столе, подключив к нему аккумуляторную батарею и кратковременно подав на втягивающее реле положительное напряжение с АКБ. После этого стартер устанавливается на штатное место и подключается к бортовому оборудованию.

Общие советы

Чтобы втягивающее реле прослужило дольше, следует:

тщательно зажимать болты крепления токоведущих к реле стартера проводников;
периодически очищать корпус стартера от пыли и грязи;
производить запуск двигателя длительностью не более 15 секунд;
в случае появления посторонних шумов в момент запуска, моментов, когда стартер не крутит, демонтировать стартер и произвести регламентное обслуживание.

Машины год от года становятся все умнее – они уже самостоятельно вращают рулем, меняют жесткость подвески, делают водителю массаж пятой точки и многое другое… Однако конечный исполнительный механизм большинства электрических цепей автомобиля, скромная «рабочая лошадка» – это реле, практически не изменившее свою конструкцию аж с 1831 года, когда впервые было изобретено… Что обычному автовладельцу полезно знать о реле?

Как устроено и применяется реле

К ак известно, габариты и мощность выключателя, коммутирующего мощную нагрузку, должны этой нагрузке соответствовать. Нельзя включить такие серьезные потребители тока в автомобиле, как, скажем, вентилятор радиатора или обогрев стекла крошечной кнопочкой – её контакты просто сгорят от одного-двух нажатий. Соответственно, кнопка должна быть крупной, мощной, тугой, с четкой фиксацией положений on/off. К ней должны подходить длинные толстые провода, рассчитанные на полный ток нагрузки.

Но в современном автомобиле с его изящным дизайном интерьера места таким кнопкам нет, да и толстые провода с дорогостоящей медью стараются применять экономно. Поэтому в качестве дистанционного силового коммутатора чаще всего применяется реле – оно устанавливается рядом с нагрузкой или в релейном боксе, а управляем мы им с помощью крошечной маломощной кнопочки с подведенными к ней тоненькими проводками, дизайн которой легко вписать в салон современной машины.

Внутри простейшего типичного реле располагается электромагнит, на который подается слабый управляющий сигнал, а уже подвижное коромысло, которое притягивает к себе сработавший электромагнит, в свою очередь замыкает два силовых контакта, которые и включают мощную электрическую цепь.

В автомобилях чаще всего используются два типа реле: с парой замыкающих контактов и с тройкой переключающих. В последнем при срабатывании реле один контакт замыкается на общий, а второй в это время отключается от него. Существуют, конечно же, и более сложные реле, с несколькими группами контактов в одном корпусе – замыкающими, размыкающими, переключающими. Но встречаются они существенно реже.

Обратите внимание, что на нижеприведенной картинке у реле с переключающей контактной тройкой рабочие контакты пронумерованы. Пара контактов 1 и 2 называется «нормально замкнутые». Пара 2 и 3 – «нормально разомкнутые». Состоянием «нормально» считается состояние, когда на обмотку реле НЕ подано напряжение.

Наиболее распространенные универсальные автомобильные реле и их контактные выводы со стандартным расположением ножек для установки в блок предохранителей или в выносную колодку выглядят так:

Герметичное реле из комплекта нештатного ксенона выглядит иначе. Залитый компаундом корпус позволяет ему надежно работать при установке вблизи фар, где водяной и грязевой туман проникают под капот через решетку радиатора. Цоколевка выводов – нестандартная, поэтому реле комплектуется собственным разъемом.

Для коммутации больших токов, в десятки и сотни ампер, используют реле иной конструкции, нежели описанные выше. Технически суть неизменна – обмотка примагничивает к себе подвижный сердечник, который замыкает контакты, но контакты имеют значительную площадь, крепление проводов – под болт от М6 и толще, обмотка – повышенной мощности. Конструктивно эти реле сходны со втягивающим реле стартера. Применяются они на грузовых машинах в качестве выключателей массы и пусковых реле того же стартера, на разной спецтехнике для включения особо мощных потребителей. Нештатно их используют для аварийной коммутации джиперских лебедок, создания систем пневмоподвески, в качестве главного реле системы самодельных электромобилей и т.п.

К слову, само слово «реле» переводится с французского как «перепряжка лошадей», и появился сей термин в эпоху развития первых телеграфных линий связи. Малая мощность гальванических батарей того времени не позволяла передавать точки и тире на дальние расстояния – все электричество «гасло» на длинных проводах, и доходившие до корреспондента остатки тока были неспособны шевельнуть головку печатающего аппарата. В результате линии связи стали делать «с пересадочными станциями» – на промежуточном пункте ослабевшим током активировали не печатающий аппарат, а слабенькое реле, которое уже, в свою очередь, открывало путь току из свежей батареи – и далее, и далее…

Что нужно знать о работе реле?

Напряжение, которое обозначено на корпусе реле, – это усредненное оптимальное напряжение. На автомобильных реле пропечатано «12V», но срабатывают они и при напряжении 10 вольт, сработают и при 7-8 вольтах. Аналогично и 14,5-14,8 вольт, до которых поднимается напряжение в бортсети при запущенном двигателе, им не вредит. Так что 12 вольт – это условный номинал. Хотя реле от 24-вольтовой грузовой машины в 12-вольтовой сети не заработает – тут уж разница слишком велика…

Второй главный параметр реле после рабочего напряжения обмотки – максимальный ток, который может пропустить через себя контактная группа без перегрева и пригорания. Указывается он обычно на корпусе – в амперах. В принципе, контакты всех автомобильных реле достаточно мощные, «слабаков» тут не водится. Даже самое миниатюрное коммутирует 15-20 ампер, реле стандартных размеров – 20-40 ампер. Если ток указывается двойной (например, 30/40 А), то это означает кратковременный и долговременный режимы. Собственно, запас по току никогда не мешает – но это касается в основном какого-то нештатного электрооборудования автомобиля, подключаемого самостоятельно.

Выводы автомобильных реле маркируются в соответствии с международным электротехническим стандартом для автопрома. Два вывода обмотки пронумерованы цифрами «85» и «86». Выводы контактной «двойки» или «тройки» (замыкающие или переключающие) обозначаются как «30», «87» и «87а».

Впрочем, гарантии маркировка, увы, не дает. Российские производители порой маркируют нормально замкнутый контакт как «88», а иностранные – как «87а». Неожиданные вариации стандартной нумерации встречаются и у безымянных «брендов», и у компаний уровня Bosch. А иногда контакты и вовсе маркируются цифрами от 1 до 5. Так что если тип контактов не подписан на корпусе, что нередко случается, лучше всего проверить распиновку неизвестного реле при помощи тестера и источника питания 12 вольт – подробнее об этом ниже.

Контактные выводы реле, к которым подключается электропроводка, могут быть «ножевого» типа (для установки реле в разъем колодки), а также под винтовую клемму (обычно у особо мощных реле или реле устаревших типов). Контакты бывают «белыми» или «желтыми». Желтые и красные – латунь и медь, матовые белые – луженая медь или латунь, блестящие белые – сталь, покрытая никелем. Луженые латунь и медь не окисляются, но голая латунь и медь – лучше, хотя и склонны темнеть, ухудшая контакт. Никелированная сталь также не окисляется, но сопротивление её высоковато. Неплохо, когда силовые выводы – медные, а выводы обмотки – никелированные стальные.

Чтобы реле сработало, на его обмотку подается питающее напряжение. Полярность его – безразлична для реле. Плюс на «85» и минус на «86», или наоборот – без разницы. Один контакт обмотки реле, как правило, постоянно подсоединен к плюсу или минусу, а на второй приходит управляющее напряжение с кнопки или какого-либо электронного модуля.

В прежние годы чаще использовалось постоянное подключение реле к минусу и плюсовой управляющий сигнал, сейчас более распространен обратный вариант. Хотя это не догма – бывает по-всякому, в том числе и в рамках одного автомобиля. Единственный вариант исключения из правил – реле, в котором параллельно обмотке подключен диод – тут уже полярность важна.

Если напряжение на обмотку реле подает не кнопка, а электронный модуль (штатный или нештатный – например, охранное оборудование), то при отключении обмотка дает индуктивный всплеск напряжения, который способен повредить управляющую электронику. Чтобы погасить всплеск, параллельно обмотке реле включается защитный диод.

Как правило, внутри электронных узлов эти диоды уже есть, но иногда (в особенности в случае различного допоборудования) требуется реле со встроенным внутри диодом (в этом случае его символ маркирован на корпусе), а изредка применяется выносная колодка с диодом, припаянным со стороны проводов. И если вы устанавливаете какое-то нештатное электрооборудование, нуждающееся, согласно инструкции, в таком реле, требуется строго соблюдать полярность при подключении обмотки.

Обмотка реле потребляет мощность около 2-2,5 ватт, из-за чего его корпус во время работы может достаточно сильно греться – это не криминально. Но нагрев допускается у обмотки, а не у контактов. Перегрев же контактов для реле губителен: они обугливаются, разрушаются и деформируются. Такое случается чаще всего в неудачных экземплярах реле российского и китайского производства, у которых плоскости контактов порой не параллельны друг другу, контактная поверхность из-за перекоса недостаточна, и при работе идет точечный токовый разогрев.

Реле не выходит из строя мгновенно, но рано или поздно перестает включать нагрузку, или наоборот – контакты привариваются друг к другу, и реле перестает размыкаться. К сожалению, выявить и предупредить такую проблему не совсем реально.

Проверка реле

При ремонте неисправное реле обычно временно подменяют исправным, а затем заменяют на аналогичное, и дело с концом. Однако мало ли какие задачи могут возникнуть, к примеру, при установке дополнительного оборудования. А значит, полезно будет знать элементарный алгоритм проверки реле с целью диагностики или уточнения цоколевки – вдруг попалось нестандартное? Для этого нам понадобятся источник питания с напряжением 12 вольт (блок питания или два провода от аккумулятора) и тестер, включенный в режиме измерения сопротивления.

Предположим, что у нас реле с 4 выводами – то есть, с парой нормально разомкнутых контактов, работающих на замыкание (реле с переключающей контактной «тройкой», проверяется аналогичным образом). Сперва касаемся щупами тестера поочередно всех пар контактов. В нашем случае это 6 комбинаций (изображение условное, чисто для понимания).

На одной из комбинаций выводов омметр должен показать сопротивление около 80 ом – это обмотка, запомним или пометим её контакты (у автомобильных 12-вольтовых реле наиболее распространенных типоразмеров это сопротивление бывает в диапазоне от 70 до 120 ом). Подадим на обмотку напряжение 12 вольт от блока питания или АКБ – реле должно отчетливо щелкнуть.

Соответственно, два других вывода должны показывать бесконечное сопротивление – это наши нормально разомкнутые рабочие контакты. Подключаем к ним тестер в режиме прозвонки, а на обмотку одновременно подаем 12 вольт. Реле щелкнуло, тестер запищал – все в порядке, реле работает.

Если же вдруг на рабочих выводах прибор показывает замыкание даже без подачи напряжения на обмотку, значит, нам попалось редкое реле с НОРМАЛЬНО ЗАМКНУТЫМИ контактами (размыкающимися при подаче напряжения на обмотку), либо, что более вероятно, контакты от перегрузки оплавились и сварились, замкнувшись накоротко. В последнем случае реле отправляется в утиль.