Автомобильный генератор устройство: устройство и принцип работы, напряжение и мощность

назначение, устройство и принцип работы

Многие из вас знакомы с общим устройством автомобиля и знают, что некоторые устройства «жизненно» необходимы для полноценной работы всех систем транспортного средства. К таким устройствам относится и автомобильный генератор, основное назначение которого превращение механической энергии в электрическую. Электричество необходимо для вращения стартера при запуске двигателя, за что отвечает аккумуляторная батарея, зажигания топливной смеси внутри цилиндров и приведения в рабочее состояние всех систем и электроприборов автомобиля.

ДЕТАЛЬНО ПРО ⇒ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Немного истории

Как вы уже поняли, всего существует два источника автомобильного питания – это аккумулятор и генератор, при этом первый из них накапливает электричество, получаемое от генератора и передаёт полезную энергию на приборы в качестве постоянного тока ровно до того момента, как будет запущен мотор, и тогда в дело вступает второй источник питания.

Все знают автомобильные генераторы как компактные устройства, имеющие связь с двигателем посредством ременной передачи, но они не всегда были такими. До 1960 года обычный генератор представлял собой громоздкую конструкцию очень большого веса. При этом коэффициент полезного действия в устройствах начала второй половины прошлого столетия оставлял желать лучшего и точно никак не удовлетворял новым потребностям современных автомобилей, которые уже рвались на мировой рынок, заряженные небывалым энтузиазмом их разработчиков. Миру требовалось что-то более простое и лёгкое, что давало бы больше энергии при том же крутящем моменте, и это случилось в виде обновлённого генератора, работающего по технологии полупроводниковых выпрямителей.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ ПРО ⇒ УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ КАРБЮРАТОРА

Генераторы старого типа, поставляющиеся на рынок с шунтовой схемой параллельного возбуждения, обмоткой, имеющей связь с АКБ, либо со схемой стартера, последовательно подключённого к обмоткам якоря, нашли всеобщее признание у производителей гибридных и электрических автомобилей как основной силовой агрегат. Мир же полностью перешёл на генераторы переменного тока, обладающие известными преимуществами, такими, компактность, повышенный КПД, усиленная мощность и сила тока при неизменной частоте вращения ротора. Внимание читателя заслуживают оба типа генератора, и в последующих частях мы рассмотрим, как устроены генераторы постоянного и переменного тока и разберём принцип их работы.

Как устроен генератор постоянного тока?

Оба устройства призваны вырабатывать электричество, используя механическую силу двигателя. Массивность генераторов постоянного тока объясняется тем, что в качестве статора там используется сам корпус устройства, и чем он больше, тем лучше, поэтому для достижения наиболее высоких показателей мощности, например, для грузовых автомобилей, такие генераторы должны быть поистине гигантских размеров.

Как же происходит выработка электричества генератором постоянного тока?

1. После подключения генератора независимым, параллельным или смешанным способом, становится возможна его дальнейшая работа по превращению механической энергии в электрическую;
2. Полюсное размещение обмоток со смещёнными пазами обеспечивает выработку переменного тока, при этом работа генератора практически бесшумная;
3. Якорь, как токосъемная часть генератора, крепится на подшипники крышек, рабочая часть находится между обмотками и при вращении отдаёт накопленный переменный ток щёткам;
4. Коллектор преобразует переменный ток в постоянный, который и становится «конечным продуктом» деятельности генератора постоянного тока и обеспечивает весь автомобиль электричеством.

При необходимости генераторы оснащают дополнительным комплектом обмоток, который предполагает наличие ещё одной пары щёток.

Как устроен генератор переменного тока?

Стандартный или компактный трёхфазный генератор переменного тока имеет намного меньшие габариты за счёт изменения конструкции статора, в качестве которого выступает отдельный модифицированный элемент и более эффективный ротор вместо якоря. В связи с этим у производителей отпала необходимость создавать массивные и тяжёлые корпуса, а токосъёмные свойства генератора при этом увеличились в несколько раз. Несмотря на разительные перемены в конструкции устройств разных поколений генераторов, принцип их работы практически ничем не различается.

Генератор переменного тока состоит из ротора, статора, трёхфазных медных намоток в качестве магнитопровода, шкива, являющегося продолжением ротора, принимающего крутящий момент от двигателя, графитовых щёток, регулятора напряжения и силового выпрямителя. Каждый из элементов компактно размещён в лёгком корпусе, представляющем собой парные алюминиевые крышки, соединённые болтами. Корпус крепится к кронштейнам двигателя через проушины так, чтобы шкив находился со стороны привода.

Рассмотрим устройство элементов генератора переменного тока более детально:

1. Статор изготавливается из стальных листов, каждая его часть сваривается или клепается так, чтобы получилось 36 пазов, которые изолируются плёнкой, либо эпоксидной смолой. Обмотка статора осуществляется между пазами;
2. Ротор представляет из себя две разнополюсные части с клинообразными выступами, у каждой из которых имеется как минимум шесть полюсов, закреплённых на валу. В случае фиксации на концах вала закалённой цапфы и подшипников, его изготовление предполагает использование твёрдой стали, при этом шкив фиксируется при помощи резьбы и паза;
3. Электрографитные или меднографитовые щётки имеют пружинный способ прижатия. Первый вариант с более долгим сроком эксплуатации, контактируя с кольцом, значительно снижает напряжение в цепи;
4. Диодные мосты в виде таблеток, надёжно закреплённых на охлаждающих элементах пайкой, или силовых диодов, размещённых в пластинах, выполняют функцию отвода тепла;
5. Выпрямление переменного тока осуществляется вспомогательным узлом диодов, заключённых в герметичный блок, который имеет подключение в виде шины. Узел защищён от короткого замыкания специальным составом;
6. Система охлаждения генератора выполняет важную функцию, влияющую на регулировку напряжения, которая напрямую зависит от температуры окружающего воздуха. Также регулятор справляется со скачками напряжения, которые неизбежно появляются в связи с изменением числа оборотов двигателя.

Как работает автомобильный генератор?

Работа генератора невозможна без приводной силы двигателя. Индукция электродвижущей силы, возникающая в области действия магнитного поля, создаёт напряжение на полукольцах, которое снимается напрямую и далее поступает по схеме в качестве постоянного тока до конечных потребителей.

Система зажигания двигателя: 1 – генератор;
2 – выключатель зажигания;
3 – распределитель зажигания;
4 – кулачок прерывателя;
5 – свечи зажигания;
6 – катушка зажигания;
7 – аккумуляторная батарея[/caption]

Особенности расположения генератора на картере в подкапотном пространстве предполагает наличие шкивов на самом генераторе и коленчатом валу, соединённых ременной передачей. Для такого типа соединения требуется система натяжения ремня, которая осуществляется при помощи опоры.

Современные генераторы переменного тока способны давать напряжение от 7 до 28 вольт и соответствующую мощность в районе 1380 ватт, хорошим показателем КПД в этом случае будет считаться отметка в 50-60%.

Пуск двигателя ознаменовывается повышенным током статора до значений в несколько сотен ампер, поэтому все приборы и сам двигатель до установления рабочих параметров генератора работают благодаря питанию аккумуляторной батареи.

Сразу после передачи вращающегося момента на шкив генератора, вращающийся якорь начинает создавать электромагнитное поле, которое в свою очередь запускает процесс движения переменного тока с обмоток на контактные кольца, щётки, и далее через выпрямитель постоянный ток поступает на аккумулятор и приборы, нуждающиеся в электричестве. Не всегда обороты двигателя могут обеспечить достаточную мощность генератора для питания особо мощных приборов, поэтому в случае недостатка электроэнергии в дело вступает аккумулятор.

Способ подключения генератора имеет решающее значения для автомобилей с разным потреблением электричества. Если на транспортном средстве установлено мощное оборудование, используется схема подключения «Треугольник». В стандартных моделях современных автомобилей генераторы подключаются по схеме «Звезда». Выходной ток в этом случае будет в 1,7 раза меньше, чем в первом случае, но со своей работой без дополнительной нагрузки он справляется отлично.

Основные неисправности

Механические, либо электрические неисправности неизбежно возникнут на определённом сроке эксплуатации генератора, ведь любое техническое устройство подвергается износу. Несмотря на надёжность и износоустойчивость в целом, в генераторе могут случаться поломки разного характера, как внешние, так и внутренние, определить которые на ранней стадии сможет только профессионал.

1. Аккумулятор разряжается быстрее, чем заряжается, при этом может гореть лампа разряда аккумулятора;
2. Слабый ток на приборы, который характеризуется тусклым горением ламп;
3. Посторонние звуки в подкапотном пространстве должны служить косвенными признаками неисправности автомобильного генератора;
4. Характерное пищание или вой, доносящиеся из генератора.

Нет необходимости говорить, что все эти признаки должны стать причиной для проведения срочной диагностики, которая может выявить неисправность:

• Ременно-приводной системы, либо корпуса со всеми внешними составляющими;
• Шкива, щёток, колец, или подшипников;
• Регулятора напряжения;
• Обмоток ротора или статора;
• Выпрямителя;
• Реле.

Любая неисправность устраняется исключительно заменой на новую запчасть. Проверка генератора на наличие поломок происходит по стандартной схеме – предохранитель, корпус, ремень, проводка, ротор, кольца и щётки.

Из наиболее трудоёмких работ считается замена подшипников и ремня. Менять эти детали необходимо до наступления их критического состояния.

Обмотки ротора должны иметь сопротивление в пределах от 1,8 до 5 ом, в противном случае они подлежат замене, как и обмотки ротора, главным признаком неисправности которых являются нереальные цифры на мультиметре. Выпрямитель подлежит замене, если показания на приборе не меняются в зависимости от расположения щупов. Окисленные контакты так же повод для полной замены диодного моста.

Итог

Некоторые неисправности в генераторе определяются лишь на специализированных стендах профессиональными мастерами. Несмотря на кажущуюся простоту, генератор сложен и непредсказуем даже для опытных автолюбителей. Залог долгой и нормальной работы генератора – это своевременное обслуживание в проверенных автосервисах и замена деталей на оригинальные запчасти.

Источник https://vaznetaz.ru/

Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи.

А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 – 14,2 вольта.

Содержание статьи

• 1 Устройство автомобильного генератора
• 2 Неисправности автомобильного генератора
• 3 Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

Устройство автомобильного генератора

Основные части генератораГенератор в разрезеСтатор и ротор

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор – вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения – на статоре. Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Диодный мост и регулятор напряженияКонструкция и привод генераторов

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор (“таблетка”) и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, – они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях – “классическом”, с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как “компактные” генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости (“помпой”). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

• энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
• передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
• габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена “иномарочного” генератора отечественным потребует замены кронштейна;
• электрические схемы генераторных установок аналогичны.

Неисправности автомобильного генератора

ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА	ПРИЧИНА	СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ
Контрольная лампа заряда не горит при включении зажигания	Разряжен либо неисправен аккумулятор	Зарядить или заменить аккумулятор
	Перегорела лампа на приборной панели	Заменить
	Нет контакта провода массы с задней частью генератора	Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы
	Нарушение целостности провода между выводом подключения лампы на генераторе и приборной панелью	Проверить вольтметром или омметром по электрической схеме
	Не подсоединены разъемы между генератором и приборной панелью	Проверить и, если требуется, заменить разъемы
	Щетки неплотно прилегают к контактным кольцам (“зависли” либо износились)	Проверить длину (min=5 мм) и свободу перемещения щеток в щеткодержателе
	Дефект регулятора напряжения	Заменить регулятор напряжения
	Сильный износ роторных колец	Проверить и, если требуется, заменить роторные кольца
	Обрыв обмоток ротора генератора	Проверить ротор, при необходимости заменить.
Контрольная лампа заряда гаснет при увеличении оборотов двигателя, но на аккумуляторе зарядки нет	Ослабло натяжение клинового ремня	Натянуть клиновой ремень
	Обрыв диодов диодного моста	Проверить и заменить диодный мост
	Дефект регулятора напряжения	Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
	Провод между генератором и аккумулятором имеет плохой контакт	Проверить и заменить провод, после чего проверить диодный мост в генераторе.
Контрольная лампа заряда не гаснет при увеличении оборотов двигателя	Ослабло натяжение клинового ремня	Натянуть клиновой ремень
	Неисправность диодного моста или обмотки статора	Проверить и заменить диодный мост или обмотку
	Дефект регулятора напряжения	Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
	Провод между генератором и контрольной лампой имеет контакт с массой	Найти и устранить замыкание или заменить жгут проводов, после чего проверить диодный мост в генераторе
Контрольная лампа заряда горит при выключенном зажигании	Короткое замыкание диода	Проверить диоды, и заменить диодный мост
Аккумулятор выкипает	Неисправность реле регулятора напряжения	Заменить реле регулятор и проверить диоды, при необходимости заменить диодный мост

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

И напоследок несколько “вредных” советов, как быстро и без проблем “сжечь” генератор:

1. Самый лучший и быстрый способ – “Переплюсовка”. Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени – подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор – 60%, реле-регулятор – 20%, провода – 10%, автомобиль целиком – 0,01%! Способ очень эффективен при “прикуривании”. Возможны побочные эффекты – выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс – не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.
2. Способ “Мойка”. Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок – весь свет, обогрев, музыку. Если эффект не произошел – повторите попытку. Эффект появится, поверьте!!! Плюс – сгоревший генератор будет чистым.
3. “Дедовский” метод – сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки – главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок – свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное – верить, что так и будет!
4. “Лужа” – способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет – лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс – способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!
5. Способ “Меломан”. Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше – тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки – случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет – значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!
6. “Аккумуляторный” способ – наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому – используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше – тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни – заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное – не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!

Что делает генератор?

Когда дело доходит до питания автомобильного радиоприемника, фар и других электронных компонентов, вы можете подумать, что всю работу выполняет батарея. На самом деле, это ваш генератор переменного тока, который поддерживает все в рабочем состоянии. Но что именно делает генератор и как он работает? Читайте дальше, чтобы узнать, что делает ваш генератор таким важным, и как распознать проблемы с автомобильным генератором, прежде чем они станут серьезной проблемой.

Что делает генератор?

В то время как аккумулятор необходим для запуска вашего автомобиля, когда он выключен, генератор переменного тока поддерживает ваш автомобиль, когда двигатель работает. Генератор питает большинство электронных компонентов автомобиля, когда вы едете или работаете на холостом ходу, включая фары, электрическое рулевое управление, электрические стеклоподъемники, стеклоочистители, подогрев сидений, приборную панель и радио. Генератор переменного тока питает их всех постоянным током (DC). Ваш генератор переменного тока также отвечает за зарядку автомобильного аккумулятора во время движения.

Генератор переменного тока преобразует механическую энергию в электрическую. Когда ваш двигатель включен, он приводит в действие приводной ремень, который опирается на шкив, прикрепленный к генератору переменного тока. Шкив вращает вал ротора генератора переменного тока, который вращает набор магнитов вокруг катушки. Эти вращающиеся магниты генерируют переменный ток (AC) вокруг катушки, который затем направляется на выпрямитель генератора переменного тока. Выпрямитель преобразует эту мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая активирует электрические системы вашего автомобиля.

Генераторы обычно служат в течение всего срока службы вашего автомобиля, но так бывает не всегда. Общий износ, тепловое повреждение, чрезмерная эксплуатация, воздействие воды, неисправные детали или изношенные провода могут вывести генератор из строя еще до того, как ваш автомобиль отправится на свалку.

Предупреждающие признаки неисправного генератора

Без работающего генератора ваш автомобиль не заведется в ближайшем будущем или проработает дольше нескольких минут. Тем не менее, типичные признаки неисправного генератора часто ошибочно принимают за проблемы с аккумулятором или другими частями автомобиля, которые проявляют аналогичные симптомы. Другими словами, если вы столкнулись только с одной из перечисленных ниже проблем, проблема может быть не только в вашем генераторе. Однако любой из следующих предупреждающих знаков может указывать на возможную проблему с электрической системой вашего автомобиля. Принесите свой автомобиль в местный сервисный центр Firestone Complete Auto Care, чтобы проверить вашу электрическую систему, чтобы мы могли выяснить причину проблемы.

Тусклый или слишком яркий свет

Когда генератор выходит из строя, он подает непостоянное напряжение на электронные аксессуары. Как правило, это проявляется в недостаточной или чрезмерной производительности оборудования, например, в слишком тусклых или слишком ярких фарах. Вы также можете столкнуться с мерцающими огнями или светом, который беспорядочно меняется от яркого к тусклому и наоборот.

Разряженный аккумулятор

Иногда разряженный аккумулятор — это просто разряженный аккумулятор — его срок службы подошел к концу после нескольких лет использования — или, может быть, вы случайно не включили фары на всю ночь. Однако в других случаях разряженная батарея может быть признаком неисправности вашего генератора.

Неисправный генератор не заряжает аккумулятор в достаточной мере при работающем двигателе, в результате чего заряд аккумулятора разряжается быстрее, чем обычно. Один из способов проверить, связана ли проблема с аккумулятором или генератором, — запустить автомобиль от внешнего источника. Если вы запустите свой автомобиль, а он продолжит работать, возможно, скоро потребуется замена аккумулятора. Однако, если вы запустите автомобиль, а вскоре после этого он снова заглохнет, это может означать, что ваш генератор не получает достаточно энергии для аккумулятора.

Медленно работающие или неисправные аксессуары

Генератор, который не обеспечивает достаточную мощность для электроники вашего автомобиля, часто приводит к медленной работе или неработоспособности аксессуаров. Если вы заметили, что ваши окна поднимаются или опускаются дольше, чем обычно, или если обогреватели сидений не нагреваются быстро, или даже если ваш спидометр и другие приборы начинают выходить из строя, у вас может быть проблема с генератором.

Во многих современных автомобилях также запрограммирован приоритетный список оборудования, который указывает бортовому компьютеру, где в первую очередь отключать питание, если генератор не выдает достаточно электроэнергии. Таким образом, если вы едете с неисправным генератором, вы потеряете питание своего радио (или других второстепенных аксессуаров), прежде чем потеряете питание фар.

Проблемы с запуском или частые остановки

Как упоминалось ранее, проблемы с запуском двигателя могут означать, что ваш генератор не может заряжать аккумулятор. Поэтому, когда вы поворачиваете ключ в замке зажигания, все, что вы слышите, — это щелкающий звук, а не урчание вашего двигателя.

С другой стороны, если ваш автомобиль часто глохнет во время движения, это может быть признаком того, что свечи зажигания и катушки не получают от генератора достаточной мощности для поддержания работы двигателя.

Рычание или воющие звуки

Автомобили издают множество странных звуков — некоторые из них безвредны, а другие могут указывать на серьезные механические проблемы. Когда дело доходит до неисправных генераторов, вы, скорее всего, услышите рычание или нытье под капотом.

Этот рычащий или скулящий звук возникает, когда ремень, вращающий шкив генератора, смещается. Вы также можете услышать этот звук, если подшипники, вращающие вал ротора, вышли из строя.

Запах горелой резины или проводов

Неприятный запах горелой резины или проводов может указывать на то, что части генератора начинают изнашиваться. Поскольку приводной ремень генератора находится под постоянным натяжением и трением, а также из-за того, что он находится близко к горячему двигателю, со временем он может изнашиваться и издавать неприятный запах горелой резины. Заклинивший подшипник шкива генератора также издает запах горелой резины, так как ремень трется о заклинивший шкив при работающем двигателе.

Точно так же, если ваш генератор переменного тока перегружен или имеет изношенные или поврежденные провода, вы можете почувствовать запах гари, сравнимый с запахом электрического огня. Перегруженный генератор пытается пропустить через свои провода слишком много электричества, в результате чего они нагреваются небезопасно. Поврежденные провода также создают сопротивление потоку электричества, в результате чего провода нагреваются и издают неприятный запах.

Индикатор аккумулятора на приборной панели

Когда на приборной панели загорается индикатор аккумулятора, это обычно ошибочно принимают за проблему с аккумулятором. Тем не менее, сигнальная лампа аккумулятора указывает на то, что может быть проблема в более широкой электрической системе вашего автомобиля, включая генератор переменного тока.

Генераторы предназначены для работы при определенном напряжении, обычно в диапазоне 13–14,5 вольт. Если ваш генератор неисправен, его напряжение может упасть ниже допустимого, в результате чего на приборной панели загорится индикатор батареи. Точно так же индикатор батареи также появится, если генератор переменного тока превышает предел напряжения, в зависимости от того, насколько сильно он подвергается нагрузке.

В зависимости от электрической нагрузки от аксессуаров вашего автомобиля (фары, стеклоочистители, радиоприемник и т. д.) вы можете увидеть, как сигнальная лампа аккумуляторной батареи мигает и гаснет, когда напряжение генератора колеблется от заданного значения напряжения. Хотя это может показаться незначительным раздражением, лучше привести свой автомобиль для проверки электрической системы, чем оказаться на обочине дороги.

Держите автомобиль заряженным

Проблемы с запуском автомобиля или зарядкой аккумулятора могут быть вызваны неисправным генератором! Чтобы получить профессиональную диагностику и прозрачные рекомендации по обслуживанию, запланируйте осмотр электрической системы или обслуживание генератора в ближайшем сервисном центре Firestone Complete Auto Care.

Автомобильный генератор — инженерное мышление

Узнайте, как работает генератор. Это устройство является неотъемлемой частью электрической системы каждого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Итак, что он делает и как он работает. В этой статье мы рассмотрим типичный автомобильный генератор, чтобы понять, как он работает, основные части, а также почему и где мы их используем.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Что такое генератор переменного тока

Генератор выглядит примерно так. Мы находим генератор в моторном отсеке автомобиля.

Генератор

Вал генератора соединен с двигателем через ремень и шкив. Когда двигатель работает, вал генератора вынужден вращаться, это вращение вырабатывает электричество.

Объяснение генератора переменного тока

Генератор переменного тока производит тип электричества, известный как переменный ток, поэтому он называется генератором переменного тока. При переменном токе ток электронов постоянно течет вперед и назад. Это тот же тип электричества, который вы найдете в розетках в своих домах, но напряжение в ваших домах намного выше.

Однако все электрические компоненты автомобиля используют другой тип электричества, известный как постоянный или постоянный ток. С этим типом электричества электроны движутся только в одном направлении, это то же самое, что и электричество, которое вы получаете от батареи.

Выпрямитель

Таким образом, генератор переменного тока преобразует переменный ток в постоянный через выпрямитель. Выходное напряжение генератора переменного тока зависит от скорости автомобиля, поэтому в генераторе переменного тока также используется регулятор, чтобы ограничить его и поддерживать почти постоянную выходную мощность.

Зачем нужен генератор переменного тока

Каждому современному транспортному средству для работы требуется электричество, которое используется для питания таких вещей, как освещение, музыкальная система, электрические стеклоподъемники, стеклоочистители и т. д.

Электрические компоненты используют постоянный ток

Двигатель сжигает топливо. Это используется для вращения коленчатого вала и движения автомобиля вперед. Двигатель обеспечивает только механическую силу, он не производит электричество. Итак, нам нужен способ питания всех электрических устройств в автомобиле, и здесь на помощь приходит генератор переменного тока.

В моторном отсеке мы также находим 12-вольтовый свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор. Это хранит энергию в виде химической энергии, а не электричество.

Автомобильный аккумулятор

Кстати, мы подробно рассмотрели принцип работы автомобильного аккумулятора. ЗДЕСЬ

Когда двигатель выключен, аккумулятор питает электрические компоненты автомобиля. Хотя это разрядит батарею.

Когда автомобиль заводится, аккумулятор подает большой ток на стартер, который вращает маховик и запускает двигатель. Аккумулятор снова частично разряжается во время запуска из-за большого тока, необходимого для включения стартера.

Запуск двигателя

После запуска двигателя генератор переменного тока используется для подзарядки аккумулятора, чтобы накопить достаточно энергии для повторного запуска двигателя в будущем. Генератор переменного тока также питает электрические устройства автомобиля при работающем двигателе.

Двигатель работает

Если аккумулятор слишком долго разряжается, он не сможет обеспечить большой ток, необходимый для запуска стартера, и автомобиль необходимо будет запустить от внешнего источника.

Двигатель выключен

Основные части

Давайте посмотрим на основные части генератора. В передней части агрегата находим шкив. Это колесо с прорезанными в нем канавками, которые помогают захватывать ремень, обеспечивающий вращательное усилие от двигателя.

Шкив

Шкив крепится к валу, проходящему по всей длине генератора.

Внутренние компоненты удерживаются внутри основного корпуса. Корпус состоит из 2-х частей, передней и задней скобы. В корпусе есть несколько прорезей, через которые проходит воздух и отводится нежелательное тепло.

Корпус

В задней части устройства находятся электрические разъемы. Существует множество различных конструкций, но это пример простой 3-проводной схемы с внутренним регулятором и выпрямителем со следующими клеммами:

Клемма B. Это выход, который заряжает аккумулятор.
S-терминал. Это позволяет регулятору определять напряжение.
F клемма. Он подключен к зажиганию и обеспечивает начальную мощность электромагнита при запуске.

Клеммы

Чтобы замкнуть цепь, электричество течет обратно через раму автомобиля к отрицательной клемме аккумулятора или от нее.

Поскольку это устройство имеет внутренний регулятор и выпрямитель, мы находим эти компоненты на задней панели устройства, обычно под защитной крышкой. Вскоре мы увидим их более подробно.

Сняв корпус мы можем заглянуть внутрь блока. Первое, что мы видим, это статор. Статор неподвижен и не вращается.

Статор

Состоит из нескольких ламинированных листов с прорезями по внутреннему краю.

Ламинированный лист

Затем находим 3 отдельных комплекта медных проводов, которые намотаны между этими пазами в определенном порядке. Один конец каждой катушки соединен вместе, образуя нейтральную точку, это конфигурация звезды.

Конфигурация звезды

Каждый набор катушек будет производить одну фазу переменного тока, всего 3 фазы. Другой конец каждой катушки проходит через корпус и прикрепляется к выпрямителю.

Генератор переменного тока вырабатывает переменный ток, но аккумулятору и электрическим устройствам автомобиля нужен постоянный ток. Таким образом, выпрямитель будет преобразовывать переменный ток в постоянный ток.

В центре генератора мы находим еще одну катушку провода, которая намотана на железный сердечник и соединена с валом. На валу также установлены два контактных кольца. Контактные кольца соединены с противоположными концами катушки. В задней части корпуса мы находим несколько щеток. Это подпружиненные углеродные блоки, которые выталкиваются наружу, чтобы тереться о контактные кольца, образуя электрическое соединение. Автомобильный аккумулятор изначально подает электричество на катушку через щетки. Когда электричество проходит через катушку, оно генерирует электромагнитное поле.

Центр Генератора

Чтобы усилить это электромагнитное поле, на каждом конце катушки размещены две железные клешни, которые сцепляются друг с другом. Один конец станет северным полюсом, другой станет южным полюсом.

Электромагнитное поле

Поскольку электромагнит крепится к валу ротора. Когда двигатель вращает вал, он также вращает электромагнит вокруг катушек статора. Это заставит катушки статора генерировать ток, и таким образом вырабатывается электричество.

Когда генератор переменного тока вырабатывает электричество, генератор переменного тока может самостоятельно питать электромагнит через трио диодов, которые преобразуют 3-фазное электричество переменного тока в постоянное.

Напряжение и ток, вырабатываемые генератором переменного тока, изменяются в зависимости от скорости автомобиля: чем быстрее движется автомобиль, тем быстрее вращается коленчатый вал и, следовательно, тем быстрее вращается генератор, что увеличивает напряжение и ток. Для управления этим используется другой компонент, называемый регулятором, который устанавливается на задней панели устройства.

Это плата с интегральной схемой, которая контролирует выходную мощность генератора переменного тока и изменяет ток, протекающий через электромагнит, чтобы контролировать его силу. Сила электромагнита может использоваться для изменения выходной мощности генератора переменного тока.

Регулятор

Как генерируется электричество в генераторе переменного тока

Электричество — это поток электронов в проводе. Медная проволока состоит из миллионов и миллионов атомов меди. У каждого атома есть свободный электрон. Это электрон, который может свободно перемещаться между другими атомами. Он движется к другим атомам сам по себе, но это происходит случайным образом во всех направлениях, что бесполезно для нас.

Нам нужно, чтобы много электронов двигались в одном направлении, и мы делаем это, применяя разность потенциалов на двух концах провода. Это заставляет электроны течь. Если мы перевернем батарею, электроны текут в противоположном направлении.

Когда электричество проходит по проводу, вокруг провода создается электромагнитное поле. Если мы поместим циркуль вокруг провода и пропустим через него ток, циркуль выровняется с магнитным полем. Если мы изменим направление тока, магнитное поле изменится на противоположное, и компас изменит направление.

Если проволоку свернуть в катушку, магнитное поле станет сильнее. Каждое поперечное сечение провода по-прежнему создает электромагнитное поле, но они объединяются, чтобы сформировать большее и сильное магнитное поле. Электромагнит создает северный и южный полюса, точно так же, как постоянный магнит, и мы можем увидеть это, снова используя компас. Если мы увеличим ток в катушке, электромагнитное поле увеличится.

Можно и наоборот. Если мы пропускаем магнит через катушку с проволокой, в катушке возникает ток. Циферблат на амперметре показывает, что ток течет в прямом направлении, следовательно, это генерирует постоянный или постоянный ток. Когда магнит перестает двигаться, циферблат возвращается к нулю. Когда магнит перемещается в противоположном направлении, ток течет в противоположном направлении, и циферблат показывает обратный ток.

Если мы несколько раз перемещаем магнит внутрь и наружу, ток будет чередоваться то вперед, то назад. Так генерируется переменный или переменный ток. Ток переменный по направлению.

Если мы двигаем магнит быстрее, генерируется более сильный ток.

Если мы используем более сильный магнит, то ток также увеличивается.

Если мы используем большую катушку с большим количеством витков, то это также будет генерировать больший ток.

Вместо постоянного магнита мы могли бы использовать электромагнит. Когда мы перемещаем его внутрь и наружу, он также будет генерировать переменный ток в катушке. Но с электромагнитом мы можем регулировать ток и напряжение, чтобы изменять силу магнитного поля, это позволяет нам контролировать, сколько тока генерируется в катушке.

Вместо того, чтобы перемещать магнит в катушке и из нее, мы можем гораздо проще генерировать ток, вращая магнит и размещая вокруг него катушки. Самая сильная часть магнитного поля находится на концах, где сходятся силовые линии магнитного поля. Вы можете увидеть линии магнитного поля, посыпав магнит железными опилками.

Железные опилки над магнитом

Когда магнит находится между двумя катушками, ток не генерируется, но когда магнит начинает вращаться, самая сильная часть магнитного поля становится все ближе и ближе к катушке. Катушка испытывает изменяющуюся интенсивность магнитного поля, это заставит все больше и больше электронов выталкиваться вперед до достижения максимальной интенсивности. Затем магнит начинает удаляться от катушки, поэтому магнитное поле начинает уменьшаться, а вместе с ним и ток электронов, пока снова не достигнет нуля. Теперь противоположный конец магнита начинает приближаться к катушке, и это тянет электроны в противоположном направлении, снова до точки максимума, а затем снова уменьшается до нуля. Итак, если мы нанесем этот ток на график, мы получим синусоидальную волну с током, протекающим в положительной, а затем в отрицательной областях. Эта установка дает нам однофазное питание переменного тока.

Синусоида

Но у нас есть все это пустое пространство между катушками, которое кажется пустой тратой времени. Итак, что мы можем сделать с этим пространством? Что ж, мы можем добавить больше катушек и создать больше фаз, чтобы обеспечить еще большую мощность.

Если мы поместим еще одну катушку с поворотом на 120 градусов от первой фазы, это даст нам вторую фазу. Почему? Поскольку катушка находится под другим углом, она испытает изменение напряженности магнитного поля в разное время. Таким образом, ток будет течь вперед и назад в разное время. Это дает нам еще одну синусоиду, которая возникает в другое время.

Вторая фаза

У нас все еще есть пустое место, поэтому мы можем добавить еще один набор катушек на 120 градусов от предыдущего, чтобы создать третью фазу.

Если бы мы использовали только одну фазу, то при каждом обороте магнита половина времени ток течет вперед и половину времени ток течет назад. Но с тремя фазами у нас всегда есть фаза, которая течет вперед, и всегда есть фаза, которая течет назад. Это означает, что мы можем использовать это, чтобы обеспечить больше энергии.

Трехфазный

Вместо 3 отдельных катушек и 6 проводов, поскольку фазы всегда переключаются между прямым и обратным направлением, мы можем соединить концы катушек вместе. Затем ток будет свободно течь между каждой катушкой, поскольку он меняет направление.

Теперь мы производим 3-фазную электроэнергию переменного тока. Но все наши электрические цепи и компоненты в автомобиле используют постоянный или постоянный ток. Итак, нам нужно преобразовать переменный ток в постоянный, и для этого мы используем мостовой выпрямитель.

По сути, это всего лишь 6 диодов, соединенных попарно и соединенных параллельно. Если вы не знаете, диоды пропускают ток только в одном направлении и блокируют ток в обратном направлении. Таким образом, при однофазном питании при каждом обороте магнита ток будет течь только на половине оборота, а другая половина будет полностью заблокирована.

Full Bridge Rectifier

Если мы подключили каждую из 3 фаз отдельно к диоду, то ток будет течь или блокироваться в разное время. Следовательно, мы можем объединить фазы в блок диодов, и будет пропущена только фаза, ближайшая к ее максимуму. Давая нам немного грубый выход постоянного тока. Чтобы сгладить это, мы можем подключить конденсатор, который в основном будет поглощать электроны, а затем автоматически выбрасывать электроны, чтобы поддерживать постоянный выход. Это дает нам постоянный источник постоянного тока.

Кстати, о диодах, конденсаторах и инверторах мы уже подробно рассказывали ранее. Проверьте это здесь — ДИОДЫ, КОНДЕНСАТОРЫ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПИТАНИЯ.

Итак, теперь у нас есть выход постоянного тока. Но если магнит подсоединить к двигателю и машина разгоняется, то магнит будет вращаться быстрее, что увеличит выходное напряжение и ток. Мы не хотим этого, потому что это убьет все наши электронные компоненты в автомобиле. Итак, нам нужен способ регулирования напряжения.

Если вы помните, мы видели, что с помощью электромагнита мы можем увеличивать или уменьшать напряженность электромагнитного поля, изменяя напряжение. И, изменяя силу магнита, мы можем изменять напряжение и ток, генерируемые в катушке.

Вот почему в генераторе переменного тока используется электромагнит, чтобы он мог управлять выходной мощностью. Автомобильный аккумулятор питает электромагнит. Хотя в большинстве современных генераторов переменного тока будет использоваться трио диодов, которое преобразует переменный ток генератора переменного тока в постоянный ток и питает электромагнит через регулятор напряжения, когда генератор переменного тока вырабатывает электричество.

В блоке питания электромагнита внутри регулятора мы находим компонент, известный как транзистор. Датчик напряжения также подключен к регулятору.

Транзистор

Транзистор представляет собой тип электронного переключателя, который может включаться и выключаться тысячи раз в секунду с помощью контроллера. Это можно использовать для контроля количества протекающего тока.

Если мы представим, что ток, протекающий через катушку от батареи, находится на максимальном уровне в течение заданного периода времени, тогда мы получим 100% ток и электромагнит на 100% силы. Но если мы теперь используем переключатель, чтобы электричество текло только половину времени, то мы получаем 50% тока и, следовательно, электромагнит имеет только 50% своей силы.

Таким образом, измеряя мощность генератора переменного тока, а затем изменяя время открытия и закрытия транзисторного ключа, мы можем контролировать ток, протекающий через катушку, и силу электромагнита. Это контролирует, сколько электроэнергии вырабатывается генератором для поддержания постоянной мощности.