Доброго всем времени! На работе появились прекрасные образцы для наглядного пособия, так что сегодня расскажу про автомобильные реле, типичные неисправности и методы простейшей диагностики.
Как известно реле это устройство предназначенное для замыкания/размыкания участков цепи при определённых условия. В данном случае определённым условием являются две величины: ток и напряжение, без достижения значений которых реле работать не будет. Автомобильные реле в основной своей массе подразделяются на 4-х и 5-ти контактные. Реле в современных автомобилях могут достигать до 6-ти контактов, но принципиально не важно у них у всех один принцип и одно назначение. Для простоты рассмотрим обычное 4-х контактное реле которое имеет одну пару управляющих контактов, в схемах они обычно фигурируют как 85, 86, и одну пару силовых, обозначают как 87, 30.
Максимальная сила тока "традиционных" автомобильных реле составляет в среднем 30 ампер при 14 вольтах. Обычно характеристики указывают на крышке корпуса, что не мало важно при выборе реле. Например существуют силовые "разгрузочные" реле с силой тока в 70 ампер, они визуально отличаются большими габаритами и гораздо большими размерами силовых клемм.
Силовые контакты реле покрывают обычно сплавами серебра и различных металлов, например таких как AgSnO2 и AgNiO, это служит для того чтобы уменьшить переходное контактное сопротивление, а также защитить контакты от быстрого окисления. Но некоторые производители, в основном подделок и китайских реле которые обычно поставляются в комплект к сигнализациям и комплектам подключения противотуманных фонарей, экономят и не покрывают медные контакты.
Основной причиной на мой взгляд большинства отказов автомобильных реле является окисление входных клемм соединителей. Но существуют причины связанные с отказом реле внутри "самой коробки". Первая из них слишком большой ток, в результате увеличения которого увеличивается и износ контактов. А при токовой перегрузке контакты запросто могут приварится друг к другу.
Для многих автовладельцев реле оказывается весьма непонятной вещью. От его неисправности может зависеть отказ различного оборудования, поэтому необходимо знать, как проверить работоспособность реле.
Чтобы понять принцип работы этого устройства, стоит почитать очень подробную статью Как работают реле в автомобиле. Если кратко: внутри корпуса реле установлен маленький электромагнит. При подаче напряжения на его контакты, он притягивает перемычку, и она замыкает контакты силовой линии – оборудование включается. Исходя из этого, существуют определенные неисправности реле, которые могут привести его отказу.
При диагностике неисправностей какого-либо оборудования, подключенного через реле, нужно проверить, работает ли оно. В современных автомобилях реле устанавливаются в монтажные блоки, поэтому будет отталкиваться от этого. Если у вас «отдельно стоящее» реле, принципы проверки такие же.
Проверяем присутствие питания на управляющих контактах
При наступлении определенных условий, необходимых для включения оборудования, запитанного через реле (например, включения фар из салона), реле должно щелкнуть. Если щелчок есть, то сразу переходим к следующему разделу статьи про силовые контакты. Если щелчка нет, нужно проверить наличие напряжения на управляющих контактах. Определить наличие напряжения можно обычной контрольной лампочкой или мультиметром. Причем мультиметр способен показать низкое напряжение, которое лампочка «не заметит».
Чтобы померить напряжение на контакте реле, в некоторых случаях достаточно слегка вытянуть его из гнезда монтажного блока и прикоснуться щупом контрольной лампы или мультиметра к одному из управляющих контактов. Второй щуп соответственно нужно прислонить к металлу кузова. Однако надежнее и легче вытащить реле полностью и вставить щуп в нужное гнездо блока.
Если ни на одном управляющем контакте напряжения нет, значит, реле не включится и скорее всего в отказе оборудования виновато не оно. Нужно искать причину, по которой ток не приходит на реле.
Чтобы магнит, находящийся внутри реле сработал, кроме «плюса», должна быть еще и «масса», то есть соединение с кузовом. Проверить ее наличие можно той же «контролькой». Один щуп лампы поставьте на плюсовую клемму аккумулятора, а второй – в «массовое» гнездо монтажного блока. Только не соединяйте данные места обычным проводом – это приведет к короткому замыканию! Лампочка или мультиметр исключат эту опасность и покажут есть ли массовое соединение в соответствующем гнезде.
Проверяем наличие напряжения на силовых контактах реле
Если реле щелкает, значит, управляющая электрическая цепь исправна, магнит срабатывает и перемычка двигается. В этом случае нужно проверить наличие напряжения на силовых контактах реле. На одном контакте напряжение есть всегда, а на втором должно появляться при включении реле. При выключенном оборудовании, подключенном через проверяемое реле, найдите силовой контакт, находящийся под напряжением. Для этого вставьте щуп контрольной лампы или мультиметра в соответствующее гнездо монтажного блока, а второй конец – к кузову автомобиля.
Если ни на одном силовом контакте напряжения нет, значит, силовая линия неисправна и реле так же ни при чем. Причины отказа силовой линии могут быть разными, но для начала стоит проверить предохранитель. Если же на одном из силовых контактов реле напряжение присутствует, то при включенном реле (реле щелкнуло, на управляющих контактах есть напряжение), напряжение должно быть и на втором силовом контакте.
Если реле включено, а напряжение есть только на одном силовом контакте, значит, ток не проходит через контактную группу реле. Происходит это, как правило, из-за обгорания контактов перемычки, замыкающей силовую электролинию. Подобное реле проще заменить новым, так как разбирать данную конструкцию и пытаться зачистить перемычку достаточно сложное и ненадежное занятие. Тем более, что стоимость большинства реле невысока.
Реле имеет ограниченный ресурс это связано в первую очередь из-за принципа его работы: электромеханическое реле функционирует за счет работы магнитного поля и замыкания механических контактов. Механические контакты изнашиваются, катушка сгорает, отсюда и возникает необходимость его ремонта. Чаще всего ремонт заключается в чистке контактов или решении проблем с катушкой.
Конструкция и типовые проблемы
Прежде чем перейти к вопросам ремонта, давайте пройдемся по составным частям электромагнитного реле. Реле само по себе сравнивает величины управляющего воздействия, после чего происходит передача сигнала в управляемые цепи.
В нашем случае на катушку подаётся электрический ток. Якорь притягивается к сердечнику катушки за счет магнитного усилия созданного магнитным потоком.
Реле срабатывает в том случае если подано достаточное напряжение и ток. При срабатывании электромагнита замыкаются контакты. Контактов может быть несколько групп, а также пары нормально-замкнутых и нормально-разомкнутых контактов.
На фото изображено реле МКУ-48, в нижней части которого расположена катушка, подсоединенная проводами к клеммам. В верхней части вы видите набор токопроводящих пластин в составе контактной группы.
Катушка наматывается на каркасе, в ней располагают магнитопровод. Крепится катушка на нем разными методами, например за счет медной пластины, фасонной пластинки, шайб медных и изоляционных.
Конструкций реле может быть великое множество, но основные ответственные узлы одни и те же:
2. Контактные группы.
Их взаимное расположение, траектория движения, их количество может существенно отличаться.
Проблема 1 – контакты
Пожалуй, на первом месте в проблеме функционирования всех коммутационных аппаратов является нагар или износ контактов. Для повышения долговечности и снижения контактного сопротивление они могут быть покрыты дорогими металлами, типа серебра, золото или платины.
Но ресурсы всех механических частей ограничены числом срабатываний. Кроме ударной нагрузки, которая возникает при их замыкании, контакты разрушаются от искр и дуг, которые непременно образуются при включении хоть сколько-нибудь мощных электроцепей, особенно если в их составе есть индуктивность или емкость.
Наверняка вы замечали, что когда вы включаете зарядное от смартфона или ноутбука в розетку проскакивает сноп искр, так вот это и есть процесс заряда входной ёмкости. От таких вспышек на контактах образуется нагар.
Если в розетке, благодаря её конструкции он не так страшен – ведь вы, вставляя и вынимая вилку, счищаете малую часть сажи, то в реле нагар накапливается, рано или поздно сопротивление контактов возрастает, они начинают сильнее греться, отсюда получается еще больше нагара.
Следующий этап, это либо выгорание контактных пластин или деталей корпуса реле (автомата, пускателя…), либо, в лучшем случае, ток просто перестанет протекать через реле.
В таком случае нужно восстановить контакты. В простейших случаях нужно почистить их ластиком. Вообще контакты чистят спиртом зубной щеткой, или ватной палочкой, или бумажкой смоченной в спирте, если расстояние между контактами маленькое, а после высыхания шлифуют замшей. После этого стоит усилить прижим контактов, если он ослабился и если есть возможность регулировки.
Но, если они обгорели достаточно сильно, а на замену поставить нечего, можно чистить их стеклянной бумагой или мелкой наждачкой. Только долговечность такого ремонта зависит от остаточного состояния контактов.
Здесь нужно счистить нагар и выровнять контактную площадку, при этом не оставить царапин и не снять слой металла. При этом плоскости контактов должны при их замыкании максимально друг к другу прилегать. От площади соприкосновения зависит переходное сопротивление и нагрев контактов при прохождении тока.
Проблема 2 – катушка
Магнитный поток, который возникает вокруг катушки, захватывает окружающие пространство и механизмы реле, происходит движение якоря и срабатывание контактов. Этого не произойдет, если катушка сгорела. Давайте рассмотрим частые проблемы с электромагнитной системой реле.
1. Обрыв провода обмотки в месте соединения (пайки) с клеммой. Возникает из-за вибраций, повышенном значении тока в катушке, коррозии и окисления.
2. Межвитковое замыкание. При такой неисправности характерен повышенный нагрев катушки, плохая подтяжка якоря и прижим контактов, повышенный гул (следствие возросшего тока), вибрации корпуса.
3. Обрыв провода в самой катушке.
Симптомы
Мы рассмотрели основные причины поломки реле. Их не так уж и много. Однако симптомов этих неисправностей больше. Чтобы правильно поставить диагноз и решить проблему нужно понять их причину. Давайте теперь поговорим о том, как они проявляются на практике.
Почему реле громко гудит
Межвитковое замыкание это локальное повреждение изоляции обмоточного провода катушки и прохождение тока напрямую через какую-то часть витков. Т.е. ток течет не по длине витка, а в точке, от одной массы проводника, к другой. Ток в таком случае может возрастать.
Тогда реле работает не в номинальном режиме, магнитный поток может отклоняться от необходимой величины в большую и меньшую сторону, это вызывает нестабильность положения якоря, вибрации в магнитопроводе, шихтованном железе. Особо заметен этот дефект на реле переменного тока, которые всегда слегка гудят, то при подобной проблеме они начинают сильно вибрировать, а их гул усиливается в разы.
Внешне проявляться это может как потемнения на отдельных участках катушки. Дальнейшая работа реле с таким дефектом приведет к тому, что в месте межвиткового замыкания будет происходить усиленный нагрев, со временем катушка перестанет функционировать, вариантов развития ситуации два:
1. Хороший – в катушке перегорит часть витков, и цепь будет разорвана, от образовавшейся гари ток перестанет протекать. Тогда магнитопровод и шасси катушки останутся целыми. В таком случае достаточно найти такую же катушку и произвести её замену. Для этого реле разбирается не полностью, а только в тех местах, где это необходимо, например в РВП катушка снимается с шасси и заменяется без каких – либо проблем.
2. Плохой вариант – реле нагревается и от высокой температуры происходит возгорание обмоток и изоляторов, в результате чего повреждается магнитопровод. Если он подвижный, как на фото выше, то дальнейшая его работа может быть нарушена или невозможна вообще, тогда кроме катушки нужно найти и магнитопровод, в таком случае проще поменять реле полностью, а сгоревшее оставить на запчасти, если контактные группы в нем уцелели.
Кроме самого реле это может повлечь за собой и дальнейшие проблемы в виде пожара. Поэтому если реле начало сильно гудеть – не откладывайте его осмотр на потом.
Катушку можно перемотать, обмоточные данные могут быть указаны на этикетке, которая опоясывает катушку. На фото ниже вы видите, какая может быть указана информация:
Теперь нужно удалить этикетку и посмотреть: может повреждение таится на поверхности? Тогда вы можете смотать немного провода, устранить проблему (заизолировать и спаять) и домотать обратно. Если на поверхности не видно дефектов, тогда нужно срезать или сматывать всю обмотку искать неисправность. Если она существенная – перематывать новым проводом.
Если такая этикетка сгорела, или повреждена нужно попробовать установить реле на обмоточный станок и размотать его вручную сосчитав число витков.
Трещит реле
Реле может трещать при плохом прижиме контактов, у такой проблемы есть три причины:
1. Износ контактов.
2. Разрегулировка прижимной пластины.
3. Недостаточный ток катушки.
У первых двух проблем больше механическое происхождение. Если контакты износились, они могут искрить и трещать. Тогда их нужно заменить. Если заменить нечем, можно попробовать их отшлифовать и выровнять.
Нужно добиться чтобы площадь соприкосновения была не меньше чем 2/3 от общей площади, чтобы это проверить, берут копировальную бумагу и прикладывают к обычной бумаге, после чего делают отпечаток контакта.
Натяжение (упругость пластин на которых расположены контакты) проверяют динамометром (в теории), на практике же, просто отгибают контакт и смотрят как он вернулся назад, если отгибался он слабо, и возвращался вяло – значит нужна регулировка. Если отгибался туго, а возвращался со щелчком – значит всё хорошо.
Если ток катушки малый реле тоже будет трещать. Дело в том, что тогда магнитное поле получается слабым и прижимная сила на контактах тоже. Ток катушки может быть малым из-за просадок напряжения, а также из-за проблем с проводкой. Возможно, где-то есть потери на соединениях, осмотрите все соединения и клеммы.
Реле залипает
Вы отключили цепь, а реле осталось в активном положении, при этом так происходит через раз, т.е. проблема не имеет устойчивого характера:
Причин может быть три:
1. Плохой контакт.
2. Влияние окружающей среды
3. Механическая неисправность.
4. Проблемы в проводке.
Плохое состояние контактов, как я уже неоднократно сказал, – причина нагрева, так вот нагрев может стать причиной залипания контактов. Контакты разогреваются до такой степени, что поверхность металла слипается.
Проверьте чистоту корпуса реле, и что внутри него, может быть, там поселилась какая-то живность, или его чем-то залили. Вполне вероятно природное происхождение проблемы, тип гнезда пауков в электрощите или чего-то подобного.
Если корпус реле в чем-то липком, то проверьте, нет ли этого вещества внутри, может быть это и есть причина залипания контактов. Ну и последний «природный» вариант – может оно замерзло?
Проверьте напряжение на контактах реле, возможно просто где-то есть утечка, и реле остается под напряжением и его контакты не разъединяются.
Реле не срабатывает
Обмотка катушки выполняется тонким медным эмалированным проводом. Толщина провода может быть в районе 0.07 мм и выше. От толщины провода и длины обмотки зависит мощность включения реле и ток необходимый для замыкания контактов.
Для подключения реле к другим устройствам на его нижней части (часто, но не обязательно на нижней) расположены клеммы или другие виды контактов. Простейшая проблема – это когда один из концов катушки отпаивается от этой клеммы.
В таком случае достаточно просто припаять конец катушки. Будьте аккуратны, когда будете зачищать провод от эмали, вы можете переломить его, и он в скором времени отвалится.
Возможно реле не срабатывает, потому что катушка оборвана. Обрыв может быть на поверхности, а может быть и в середине, тогда порядок действий такой же, как и в случае с межвитковыми:
1. Вытащить катушку.
2. Снять с неё оболочку.
3. Проверить обрыв на поверхности, если нет размотать поискать внутри.
4. Спаять место обрыва и заизолировать.
5. Собрать катушку.
Проверка реле
Быструю проверку реле можно выполнить прозвонкой или мультиметром. Для этого прозвоните контакты катушки, цепь должна быть замкнутой, если прозвонка не сработала – значит, катушка не в обрыве.
Следующий шаг проверить нормально-замкнутые контакты, когда на реле нет напряжения, они должны быть замкнуты, сопротивление стремиться к нулю, а прозвонка должна сработать. Подайте напряжение на обмотку и проверьте также нормально-разомкнутую пару. Она должна сомкнуться.
Более точную проверку можно провести мегомметром. Нужно прозвонить сопротивление между независимыми группами контактов, оно должно быть большим, конкретно, сколько написано в технических характеристиках коммутационного прибора, вообще от 1 МОм и выше. Также проверить сопротивление между катушкой и магнитопроводом, якорем. Оно тоже должно быть большим. В противном случае реле не будет функционировать правильно.