Защита генератора от бросков напряжения

Здравствуйте!
Это мое первое сообщение. Я не профессионал, я любитель... Есть интерес поподробней разобраться с работой генератора в электросети авто. Перечитал много тем по генераторам, вопросы решил задать здесь. Если не туда, прошу поправить.
Вот еще смежные темы:
1. Pajero-3 горит предохранитель 120А: autodevice.ru/forum/index.php?showtopic=15592;
2. О силовом предохранителе генератора: autodevice.ru/forum/index.php?showtopic=15005.
Из первой темы:

Прошу прояснить ситуацию. На осциллограмме, приведенной в цитируемой теме (не могу вставить сюда картинку), выходное напряжение на время около 0,2 секунды подскочило выше 19 В, а в пике аж до 45 В.
1. Я правильно понимаю, что электронные блоки успешно пережили такой импульс напряжения за счет встроенной защиты?
2. А как выжили диоды моста? Или там стабилитроны и именно они ограничили бросок напряжения до 45 В? Очень давно на работающем двигателе своего авто отключил силовой провод генератора и получил пробитые диоды моста (никакого предохранителя в силовой цепи генератора не было). Больше так делать не хочется…
Полагаю, процесс происходил так: после сгорания предохранителя выходной ток генератора остался неизменным (120 А), АКБ из цепи генератора исключена, току деваться некуда, случился скачек выходного напряжения генератора, РН сразу отключил ток в обмотке ротора, ток ротора начал спадать, выходной ток и напряжение генератора тоже начали спадать, оставшиеся потребители как могли поглощали ток генератора, ток в роторе за 0,2 секунды снизился, напряжение на выходе генератора вернулось в норму, РН вернулся в работу.
3. Эти рассуждения верны? Если да, то весь процесс должен определяться индуктивностью и сопротивлением обмотки ротора? Типовое сопротивление роторов =2…5 Ом, а индуктивность?
4. 0,2 с можно считать средней типовой величиной для генератора 125 А? Можно ли без экспериментов оценить это время для других генераторов?
5. Как можно надежно защитить авто от подобных скачков напряжения? И нужно ли это делать, все электронные блоки теоретически должны иметь встроенную защиту от обрыва АКБ? Эта защита надежна?
6. Ионисторы, я полагаю, смогут помочь? Только напрямую, без того предохранителя? (ну вот и предмет настоящей темы всплыл…)
Заранее благодарю за любые ответы.

Покопавшись в Интернете ответы нашел в очень неожиданном мете - ГОСТ 33991-2016. Вот выдержки:
5.3.3.5 Испытательный импульс 5
Испытательный импульс 5 моделирует переходный процесс при режиме сброса нагрузки, а также размыкания аккумуляторной батареи в то время, когда от генератора еще продолжается подача зарядного тока, а другая нагрузка остается в цепи генератора. Амплитуда переходного процесса зависит от числа оборотов и от тока возбуждения генератора в момент размыкания батареи. Продолжительность переходного процесса определяют, главным образом, постоянной времени цепи возбуждения и амплитудой импульса. Сброс нагрузки может возникать из-за коррозии кабеля, плохого соединения зажимов батареи или если по причине внутреннего размыкания батареи прерывается зарядный ток (от себя добавлю – АКБ может отключить сгоревший предохранитель или человек).
(рисунок с формой импульса №5 опять не всавляется...)
Ua – бортовое напряжение 13,5 В;
Us= 65…87 В - выброс при отключении АКБ (в рассмотренном случае было 45 В);
td= 40-400 мс - длительность выброса (в рассмотренном случае было 200 мс);
tr - длительность нарастания выброса.
Осциллограмма, упомянутая в пред. посте, хорошо согласуется с гостовским определением испытательного импульса. Паджеро натурные испытания прошел успешно.
ГОСТ 33991-2016 свежий, он является аналогом ISO 7637, можно ожидать, что иностранные авто ему удовлетворяют, новые отечественные тоже. Теоретически (именно теоретически) все авто должны соответствовать ГОСТ 33991-2016 или ISO 7637 . А вот как дела обстоят на практике? Все ли авто выдержат отключение АКБ (перегорание предохранителя) в момент зарядки током 120А? Насколько это безопасная вещь на практике?

Ток зарядки 120А,это какой-же аккумулятор столько потребляет?Наверное Вы описались,общий ток нагрузки 120 и то не факт что причина сгорания предохранителя в таком токе.Есть у предохранителей параметры не только сгорания по току,но и другие.Нормальный зарядный ток аккумулятора равен одной десятой от его ёмкости.Если ток 120А даже на два паралельно включенные аккумуляторы,то какие там аккумуляторы,предполагаю что с сильнейшим внутренним замыканием.Только так они могут потреблять такие токи.Можно при таком токе посчитать внутреннее сопротивление аккумуляторов и убедится в этом.Когда предохранитель силовой перегорел,то аккумулятора в цепи нет и какие же потребители остались потреблять такой ток? В Советском автопроме не было силовых предохранителей в цепи генератор-аккумулятор и мы как то это пережили.Все случаи сгорания этих предохранителей которые я встречал в своей практике-это короткое замыкание на корпус(минус) силового провода от аккумулятора до генератора.Как по другому на автомобиле сжечь предохранитель 120А я не знаю.А вот диоды в диодном мосту современных генераторов очень часто(в частности на Тойотах с мощными генераторами -основные автомобили нашего региона) выходят из строя от меньших скачков напряжения(не приводящих к сгоранию силового предохранителя) при старых аккумуляторах в момент запуска стартером на издохе аккумулятора и затем резком включении нагрузки в виде обогрева салона,фар,подогрева сидений и обогрева лобовых стёкол.

Пожалуй, от переполюсовки чаще.

В принципе, верны.
Только про ток не верное представление.
Тока без нагрузки быть не может. При отключении нагрузки, ток резко уменьшается. И генератор, за счёт накопленной намагниченности якоря и возможно инертности РН, выдаёт повышенное напряжение.
Примерно то же самое происходит и при прикуривании от заведённого авто.

1. А я не писал, что 120 А это ток АКБ… Да, 120 А это все потребители. Посмотрите тему про сгорание предохранителя по ссылке из первого поста. Интересная тема. Там все подробно расписано. Там еще есть кусок схемы с предохранителем, по которой можно понять, как подключены батареи и что остается после сгорания предохранителя. (я так понял, я еще молодой пользователь и не имею право вставлять картинки) Я опираюсь на факты именно из той темы. Там в первом посте есть описание, как сгорает предохранить на Туссоне с разряженной АКБ после того как поддали газку. 1/10 емкости – это рекомендованный ток, только генератор об этом ничего не знает и вдувает в АКБ (и другие потребители) ровно столько, сколько они готовы съесть. Лишь бы не превысить заданное РН напряжение. Давайте прикинем. Пусть внутренне сопротивление разряженной АКБ и проводов будет 20 мОм (на мой взгляд, многовато), напряжение АКБ 11 В, напряжение генератора = 14,3 В. Тогда ток заряда = (14,3-11)/0,02=165 А. Похоже на правду? Я понимаю, что если авто работает на холостых, то напряжение генератора будет меньше и ничего не случится. На своем авто с генератором 140 А измерял ток стартера и ток зарядки АКБ (именно ток заряда, а не ток генератора). Так вот, сразу после пуска ток заряда полуразряженного АКБ (12 В, R=10 мОм) на холостых составляет 65…70 А и за 30…60 секунд падает до 10А (поддать газку и посмотреть, что получится не догадался).
2. Спасибо за информацию по генераторам Тайоты. Можете поподробней рассказать про скачки напряжения? Величина? Длительность? Причина? Есть еще вопрос, встречал информацию в Интернете, что на Тойотах (марка не указана) генератор с номиналом 110 А легко выдает ток 160 А (могу дать ссылку с видео) и диоды моста медленно умирают, как такое возможно? Ведь генератор не может выдать существенно больше номинала. Хорошо, пусть сверху еще 10%, это всего 120 А, но не 160А! Вы можете это прокомментировать?

Спасибо за замечание! Вот с этим утверждением не готов согласиться полностью. Если коротко, то на осциллограмме из темы про Паджеро ток, действительно, обрывается резко. Но это ток через предохранитель, а не ток генератора. Генератор это индуктивность, ток в индуктивности резко обнулить нельзя.

Это сообщение отредактировал CoonGen - 18.04.2022 - 16:31

Нафега подавать на АКБ 120 ампер, стесняюсь спросить? Чтобы вынести себе мозг? Там и пластины в этот момент коробится начнут, что приведет к смерти акб. Или это что-то из раздела экстремального ремонта? Зарядите АКБ и никогда там не увидите 120 ампер.

В момент прибытия авто без гены тут же ставлю АКБ на зарядку, пока снятие/установка/ремонт/поиск запчасти АКБ уже выходит из комы.

То,что умеем читать -это хорошо https://habr.com/ru/post/564694/
Но Вам нужно разобраться , что , такое ток зарядки и ток нагрузки.

К статье по ссылке у меня претензий нет. Именно Рис.17 из этой статьи я и имел ввиду.
Если через индуктивность течет ток, то он прекращается не мгновенно, а через некоторый интервал времени, определяемый постоянной времени t=L/R. А вот на что вы хотели обратить мое внимание, осталось загадкой. Можно поконкретней? Хорошо, если вы сумеете это объяснить...

Это сообщение отредактировал CoonGen - 18.04.2022 - 18:38

1. Генератор сам решает, сколько он будет давать на зарядку, когда автоэлектрик не проверяет текущий уровень заряда АКБ...
2. В темах по ссылкам выше спецы, как сделали и вы, сразу предупреждают, что надо проверять текущий уровень заряда АКБ, зарядить ее, и только потом запускать двигатель.

Если 1 и 2 принимается, то в чем вопрос?

Думаю, может. Если долговременно, то просто помрёт. Был опыт сжигания обмотки статора.
Про ток в индуктивности можно спорить долго. Но, если цепь разомкнута, откуда в ней ток? Не всегда и не всё получается понять.
Кстати где то была тема про предохранители. Там записывал ток сгорания предохранителя при КЗ. В момент сгорания пердохранителя, был скачок тока, намного превышающий ток отдаваемый АКБ. Вот что это? Сверхпроводимость плазмы?

160 А. Ваши рассуждения, по сути, дополнительно подтверждают исходный посыл: «ток отдачи генератора может намного превышать номинал». Но ведь есть токоскоростная характеристика генератора. И номинал генератора должен браться из нее. Вот как??? Получается на генераторе можно написать все что угодно и с токоскоростной характеристикой эта надпись никак не связана. Тогда вопрос закрыт. Опять спасибо за науку.

Индуктивность. Очередной раз согласен, спорить не стоит. А вот разобраться и понять - это да.
Ток в индуктивности - это физика. Понять поможет сравнение с конденсатором. Каким образом конденсатор накапливает напряжение (энергию)? Да неважно как, главное что накапливает! Если нет вопросов, идем дальше. С индуктивность все аналогично, только индуктивность накапливает не напряжение, а ток (тоже энергию) – вот и все объяснение. А работает это все как катушка зажигания – искра проскакивает только в момент размыкания цепи катушки зажигания с током (ток в катушке уже накоплен, есть запас энергии, все уходит в искру), но искры никогда не может быть в момент подачи тока в катушку (ток в катушке равен нулю, энергия равна нулю, искры нет).

Еще раз спасибо за замечание по поводу тока после перегорания предохранителя. Ваше замечание сподвигло меня на дополнительные размышления и, практически, вы на много ближе к истине, чем я. После сгорания предохранителя в течении тех самых 200 мс величина тока на выходе генератора (кроме нескольких первых микросекунд) будет определяться величиной броска напряжения. Жаль, что на осциллограмме Паджеро именно в этой фазе напряжение вышло за пределы картинки (да и измеряется не ток генератора, который представляет главный интерес, а ток предохранителя). Было бы интересно все посмотреть и поразмыслить.

Ток предохранителя. Если не сложно, можете дать наводку на тему о предохранителях (мой поиск не дал подходящего результата), интересно глянуть. В какой цепи измерялся ток, каким методом? Что с чем замыкалось? По сути, вопрос с Паджеро это тоже КЗ (с точки зрения предохранителя).

Вот

Спасибо за ссылку. Пробежался. На осциллограмме сгорания предохранителя увидел плавное снижение тока и короткий пик. Плавное снижение – из-за разогрева спирали предохранителя. Пик. У меня две связанных версии. Первая - «Электрический разряд» в чистом виде (см. в Википедии), возникающий в момент сгорания предохранителя. Вторая – помеха, вызванная этим Электрическим разрядом (надо разбираться, как конкретно была собрана тестовая схема, особенно с измерительными цепями). Либо первая и вторая вместе. Других вариантов на ум не приходит.
Планирую поэсперементировать с генератором и АКБ, попробую повторить ваш опыт. Каким образом вы измеряли ток?
В целом, тема по предохранителям получилась созвучной с номинальным током генератора:
«Если на клетке слона прочтешь надпись: буйвол, — не верь глазам своим!»
(Козьма Прутков)