Как работает автомобильный генератор. Как работает генератор
Устройство и принцип работы генератора переменного тока
Генератор тока— это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую. Они могут генерировать как постоянный, так и переменный ток.
До второй половины XX века на автотранспорте применялись генераторы постоянного тока. Затем широкое распространение получили полупроводниковые диоды, которые позволяли выпрямить переменный ток или сделать его постоянным. Поэтому и в этой сферы генераторы постоянного тока заменили более надежные и компактные трехфазные генераторы переменного тока.
В прошлой статье Я подробно рассмотрел вопросы работы электродвигателя, сейчас будут изложены общие принципы работы и устройства генератора тока. Я не буду подробно останавливаться на машинах постоянного тока, потому что в быту, гаражах и на автотранспорте они сегодня не применяются. Они лишь широко используются в городском электротранспорте: троллейбусах и трамваях .
Принцип действия генератора тока
Генератор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея— электродвижущая сила (ЭДС) индуцируется в прямоугольном контуре (проволочной рамке), вращающимся в однородном вращающемся магнитном поле.
ЭДС также возникает в неподвижной прямоугольной рамке, если в ней вращать магнит.
Простейший генератор представляет собой прямоугольную рамку, размешенную между 2 магнитами с разными полюсами. Для того что бы снять с вращающейся рамки напряжение используются токосъемные кольца.
На практике же используются электромагниты, которые представляют собой катушки индуктивности или обмотки из медного провода в электроизоляционном лаке. При прохождении электрического тока по обмоткам, они начинают обладать электромагнитными свойствами. Для их возбуждения необходим дополнительный источник тока- в автомобилях это аккумуляторная батарея. В бытовых электростанциях возбуждение при заводке происходит в результате самовозбуждения или от дополнительного маломощного генератора постоянного тока, который приводится в движение валом генератора.
По принципу работы генераторы могут быть синхронными или асинхронными.
- Асинхронные генераторы конструктивно просто устроены и недороги в изготовлении, более устойчивы к токам короткого замыкания и перегрузок. Асинхронный электрогенератор идеально подходит для питания активной нагрузки: ламп накаливания, электронагревателей, электроники, электрических конфорок и т. д. Но даже кратковременная перегрузка для них недопустима, поэтому при подключении электродвигателей, не электронного типа сварочного аппарата, электроинструмента и других индуктивных нагрузок- запас по мощности должен быть минимум трехкратным, а лучше четырехкратным.
- Синхронный генератор прекрасно подойдет для индуктивных потребителей с высокими значениями пусковых токов. Они способны в течении одной секунды выдерживать пятикратную токовую перегрузку.
Устройство генератора переменного тока
Для примера рассмотрения устройства возьмем автомобильный трехфазный генератор.
Автомобильный генератор состоит из корпуса и двух крышек с отверстиями для вентиляции. Ротор вращается в 2 подшипниках и приводится в движение при помощи шкива. По своей сути ротор является электромагнитом, состоящий из одной обмотки. Ток на нее подается при помощи двух медных колец и графитовых щеток, которые соединены с электронным реле-регулятором. Оно отвечает за то, что бы выдаваемое напряжение генератором всегда было в допустимыми пределах 12 Вольт с допустимыми отклонениями и не зависело от частоты вращения шкива. Реле-регулятор может быть как встроено в корпус генератора, так и находится за его пределами.
Статор состоит из трех медных обмоток, соединенных между собой в треугольник. К точкам их соединения подключен выпрямительный мост из 6 полупроводниковых диодов, которые преобразуют напряжение из переменного в постоянное.
Бензиновый электрогенератор состоит из двигателя и приводящего им в движение на прямую- генератора тока, который может быть как синхронного, так и асинхронного типа.
Двигатель оснащен системами: запуска, впрыска топлива, охлаждения, смазки, стабилизации оборотов. Вибрацию и шум поглощают глушитель, виброгасители и амортизаторы.
Блок автоматики и управления следит за работой электростанции и при необходимости корректирует и защищает в аварийных ситуациях.
В более дешевых электростанциях происходит ручной запуск, а в более дорогих- автозапуск при помощи стартера и аккумуляторной батареи.
Более подробно об электростанциях Вы сможете узнать из нашей следующей статьи «Как выбрать электростанцию для дома или гаража».
jelektro.ru
Как работает электрогенератор
Электрогенератор – один из составляющих элементов автономной электростанции, а также многих других. По сути, он и является самым важным элементом, без которого невозможна выработка электрической энергии. Электрогенератор преобразует вращательную механическую энергию в электрическую. Принцип его действия основан на так называемом явлении самоиндукции, когда в проводнике (катушке), двигающемся в силовых линиях магнитного поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), которую можно (для лучшего понимания вопроса) назвать электрическим напряжением (хотя это и не одно и то же).
Составными частями электрического генератора являются магнитная система (в основном используются электромагниты) и система проводников (катушек). Первая создает магнитное поле, а вторая, вращаясь в нем, преобразует его в электрическое. Дополнительно в генераторе есть еще и система отвода напряжения (коллектор и щетки, соединение катушек определенным образом). Она собственно связывает генератор с потребителями электрического тока.
Получить электроэнергию можно и самому, проведя самый простейший опыт. Для этого нужно взять два разнополюсных магнита или повернуть два магнита разными полюсами друг к другу, и поместить между ними металлический проводник в виде рамки. К ее концам подключить небольшую (слабомощную) электрическую лампочку. Если рамку начать вращать в ту или другую сторону, лампочка начнет светится, то есть на концах рамки появилось электрическое напряжение, а через ее спираль потек электрический ток. Точно также происходит в электрогенераторе, стой лишь разницей, что в электрогенераторе более сложная система электромагнитов и намного сложнее катушка из проводников, обычно медных.
Электрогенераторы различаются как по типу привода, так и по виду выходного напряжения. По типу привода, который приводит его в движение:
- Турбогенератор – приводится в движение при помощи паровой турбины или газотурбинного двигателя. В основном используются на больших (промышленных) электростанциях.
- Гидрогенератор – приводится в движение при помощи гидравлической турбины. Применяется также на больших электростанциях, работающих посредством движения речной и морской воды.
- Ветрогенератор – приводится в движение при помощи энергии ветра. Используется как в маленьких (частных) ветряных электростанциях, так и в больших промышленных.
- Дизель-генератор и бензо-генератор приводятся в движение соответственно дизельным и бензиновым двигателем.
По виду выходного электрического тока:
- Генераторы постоянного тока – на выходе получаем постоянный ток.
- Генераторы переменного тока. Бывают однофазные и трехфазные, с однофазным и трехфазным выходным переменным током соответственно.
Различные типы генераторов имеют свои конструктивные особенности и практически несовместимые узлы. Объединяет их лишь общий принцип создания электромагнитного поля путем взаимного вращения одной системы катушек относительно другой либо относительно постоянных магнитов. Ввиду этих особенностей ремонт генераторов или их отдельных компонентов под силу только квалифицированным специалистам.
| Следующая > |
scsiexplorer.com.ua
Как работает генератор автомобиля: устройство и схема
Многие водители не знают, как работает генератор автомобиля и это явная проблема, как для них, так и для их транспорта. А ведь все довольно просто и если проявить желание, выделить необходимое количество времени, чтобы узнать свой автомобиль получше, а также понять принципы работы его механизмов, вы сможете самостоятельно отремонтировать генератор
Содержание статьи
Устройство
Устройство генератора автомобиля состоит из большого количества элементов, взаимодействующих между собой. Я считаю, что каждый автолюбитель, уважающий свою машину, должен знать все о принципах ее работы. Шкив выступает посредником в процессе передачи механической энергии к валу генератора от двигателя с помощью ремня. Корпус включает в себя две крышки – передняя, которая находится на стороне шкива, и задняя, размещенная со стороны нахождения контактных колец. Их назначение – скреплять статор, также устанавливать генератор на поверхности двигателя и размещать подшипники самого ротора. На задней крышке можно увидеть щеточный узел, регулятор напряжения, выпрямитель и внешние выводы для присоединения системы электрооборудования.
Ротор представляет собой вал из стали, на котором размещены две втулки клювообразной формой. Между ними есть обмотка, из которой выводы соединяются прямо с контактными кольцами. Оборудование этой группы деталей, в основном, составляют кольца из меди цилиндрической формы.
В пазах статора размещена обмотка трехфазного типа, в которой и вырабатывается мощность данного генератора. Деталь, именуемая сборкой с диодами, в себе объединяет сразу 6 очень мощных диодов, которые по три запрессованы в теплоотводах. Регулятор напряжения представляет собой устройство, которое поддерживает напряжение в прежде заданных пределах во время изменения нагрузок. Щеточный узел представляет собой съемную конструкцию из пластмассы, в которой есть специальные подпружиненные щетки, которые контактируют с роторными кольцами.
Крепление генератора
Привод генератора осуществляется временной передачей от шкива коленчатого вала. С ростом его диаметра на валу и по мере уменьшения диаметра того же шкива повышаются обороты генератора. Это значит, что потребитель сможет получить более сильный ток.
На всех новых авто привод осуществляется при помощи поликлинового ремня. Он обладает особой гибкостью и разрешает установить шкив небольшого диаметра на самом генераторе. Это дает куда высшие передаточные отношения, чтобы использовать генераторы высокооборотного типа. Это производится с помощью натяжных роликов при наличии этой детали неподвижного типа.
Генераторы крепят при помощи болтов, размещенных в передней части автомобильного двигателя. Используются при этом кронштейны. На крышках есть натяжная пружина, а также крепежные лапы. Если же они размещены при помощь двух лап, они будут располагаться сразу на двух крышках, но если лапа будет одна – она будет размещена только на передней.
Как работает?
Во время пуска двигателя стартер будет основным потребителем энергии. 
Работа сопровождается сотнями А силы тока, это провоцирует понижение напряжения во всем аккумуляторе. Подобный режим предусматривает потребление электроэнергии лишь при помощи аккумулятора, который в это время интенсивно поддается разряжению.
После пуска двигателя в качестве основного источника энергии выступает генератор. Он – источник подзарядки аккумулятора, пока продолжается работа двигателя.
Если будут включены приборы, потребляющие много энергии, вроде обогревателя фар, а показатель частоты роторного вращения будет небольшой, общий ток потребления может превысить тот, на который рассчитан генератор. При таком раскладе нагрузка сместится на аккумулятор, вследствие чего он начнет разряжаться. Как можно убедиться, принцип работы генератора довольно простой.
Назначение регулятора напряжения
После изучения устройства генератора, у многих возникает вопрос о роли регулятора напряжения, который когда-то возник и у меня. В основном, его задача заключается в поддержке напряжения в неких пределах, чтобы обеспечить оптимальный режим работы электроприборов, которые входят в бортовую сеть. 
Изготовленные по современным технологиям генераторы, которыми сегодня оснащается любой автомобиль, оснащены электронными полупроводниковыми регуляторами, которые обычно встраивают внутрь. Существует разнообразие оформления и схем, но у всех аналогичный принцип работы.
Регуляторы напряжения склонны к термокомпенсации, которая изменяет уровень подводимого к аккумулятору напряжения для оптимального уровня заряда АКБ в зависимости от температуры воздуха под капотом. С ее понижением повышается напряжение, а с повышением – напряжение падает. Некоторые из регуляторов оснащены ручными переключателями режимов к «зиме» или «лету».
Иными словами, регулятор исполняет такую важную функцию, как стабилизация уровня напряжения в процессе изменения уровня нагрузки и частоты вращения с помощью корректировки тока возбуждения. При отсутствии регулятора напряжение самого генератора зависит от уровня частоты вращения ротора, от магнитного потока, который создается по причине обмотки возбуждения. Также это зависит и от величин и силы тока в данной обмотке, которые отдаются потребителям. С увеличением частоты вращения совместно с силой тока, происходит рост напряжения.
Электронные регуляторы измеряют ток возбуждения при помощи включения от сети его обмотки, которая питается электричеством, при чем изменяется продолжительность времени, за которое включается обмотка возбуждения. Если для проведения стабилизации всего напряжения потребуется понизить силу тока того самого возбуждения, уменьшается общее время обмотки возбуждения. Ну а если нужно будет увеличить, то я советую его увеличить.
Видео «Принцип работы генератора автомобиля»
На записи показано по какому принципу работают автомобильные генераторы переменного тока.
mineavto.ru
Устройство генератора автомобиля
Наиболее важным звеном в электрической системе любого автомобиля является генератор.
Данный агрегат предназначен для выработки электричества, без которого невозможна работа двигателя и всего оборудования.
К слову сказать, без генератора мотор работать сможет, но не долго – до разрядки аккумуляторной батареи. Независимо от марки и модели автомобиля, будь то ВАЗ-2110, ВАЗ-2107 или Шевроле Камаро, устройство генератора практически одно и то же.
На современные автомобили производители устанавливают трехфазные генераторы переменного тока. Основными частями данного агрегата являются:
- корпус, изготовленный из легкосплавного материала;
- статор – неподвижная внешняя обмотка, закрепленная внутри корпуса;
- ротор – подвижная обмотка, вращающаяся внутри статора;
- реле-регулятор напряжения;
- выпрямитель напряжения.
«Анатомия» генератора
Корпус
Корпус автомобильного генератора изготавливается из сплавов легких металлов (как правило, применяется дюралюминий) для уменьшения веса устройства. Для обеспечения эффективного теплоотвода в корпусе имеется большое количество вентиляционных отверстий. Устройство системы охлаждения у разных моделей генераторов различно и зависит от величины рабочих оборотов генератора и от того, насколько тяжелы температурные условия в подкапотном пространстве автомобиля.
Например, у ВАЗ-2106 имеется одна крыльчатка, выгоняющая горячий воздух из корпуса, тогда как у ВАЗ-2109, а также у моделей 2110 и 2112 два вентилятора гонят воздушные потоки навстречу друг другу. В передней и задней стенках размещены подшипники, на которых вращается ротор.
Обмотка
Обмотка статора выполняется из медного провода, уложенного в пазы сердечника. Сам сердечник изготавливается из трансформаторного железа, обладающего улучшенными магнитными свойствами. Поскольку генератор трехфазный, у статора имеются три обмотки, соединенные друг с другом треугольником.
Из-за того, что устройство во время работы подвержено сильному нагреву, провод обмоток покрыт двумя слоями теплоизоляционного материала. Обычно для этого используется специальный лак.
Ротор
Ротор – это электромагнит с одной обмоткой, расположенной на валу. Поверх обмотки закреплен ферро-магнитный сердечник диаметром немного меньше внутреннего диаметра статора (на 1,5 – 2 мм). На валу ротора также размещаются медные кольца, соединяющиеся с его обмоткой посредством графитовых щеток. Кольца предназначены для подачи управляющего напряжения с реле-регулятора на обмотку ротора.
Реле-регулятор
Реле-регулятор – это электронная схема, которая контролирует и регулирует напряжение на выходе генератора. Данное реле служит для защиты агрегата от перегрузок и поддерживает напряжение в бортовой сети автомобиля порядка 13,5 В.
Более совершенные реле-регуляторы имеют датчик температуры для того, чтобы в зимнее время устройство выдавало более высокое напряжение (до 14,7 В). Устанавливается либо внутри генератора в одном корпусе с графитовыми щетками, либо (чаще всего) вне корпуса, в этом случае щетки крепятся на специальном щеткодержателе.
Выпрямитель
Выпрямитель, или диодный мост, состоит из шести диодов, расположенных на печатной плате и соединенных между собой попарно по схеме Ларионова. Задача выпрямителя – преобразование трехфазного переменного тока в постоянный. Автомастера нередко называют его «подковой» за внешний вид.
Работа автомобильного генератора
Основополагающий принцип работы автомобильного генератора – возникновение переменного электрического тока в обмотках статора под действием постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника ротора. После запуска двигателя ротор приводится в действие приводным ремнем.
На моделях ВАЗ-2106 и ВАЗ-2107 он зубчатый, на автомобилях ВАЗ-2109, ВАЗ-2110, ВАЗ-2112 – ручейчатый, или поликлиновый. Применение поликлинового ремня позволяет обеспечить большее передаточное отношение, а следовательно более высокие рабочие обороты агрегата и большую эффективность.
Обычный клиновый ремень невозможно применять для высокооборотистых генераторов, подобных 94.3701, устанавливаемых на автомобили ВАЗ-2110 и ВАЗ-2112, поскольку он будет усиленно изнашиваться из-за слишком маленького шкива.
На обмотку ротора подается напряжение, и возникает магнитный поток. Во время вращения ротора в обмотках статора возникает ЭДС. Реле-регулятор изменяет силу тока в зависимости от нагрузки, снимаемой с положительной клеммы генератора таким образом, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора или поддержание уровня его заряда, а также обеспечить электричеством каждое устройство, подключенное к бортовой сети автомобиля.
Как продлить жизнь генератору
Первое, за чем нужно тщательно следить, натяжение приводного ремня. При недостаточном натяжении ремень будет постоянно пробуксовывать, в результате чего быстро износится, а генератор не сможет выдать требуемое напряжение. Сильно натянутый ремень излишне перегружает подшипники агрегата, что ведет к быстрому их износу и замене.
О неполадках в работе автомобильного генератора сигнализирует контрольная лампа на панели приборов. Если она загорается, значит, устройство не справляется со своей задачей, а именно выдает недостаточное напряжение. Признаками неполадок являются:
- периодический недозаряд или перезаряд аккумулятора;
- более тусклый свет фар автомобиля при работе мотора на холостых оборотах;
- изменение интенсивности светового потока в зависимости от частоты вращения коленчатого вала;
- посторонние звуки (писк, стуки), исходящие от генератора.
Если своевременно выявить неисправность, цена ремонта будет невысокой. В противном случае невнимательность или простая халатность приведет к замене всего устройства.
Замена генератора на более мощный
Многие владельцы ВАЗ-2106 и ВАЗ-2107 недовольны работой штатного генератора, который способен выдать силу тока всего 42 Ампера. В качестве альтернативы идеально подходит агрегат от автомобиля ВАЗ-2109 мощностью 55 Ампер. Его крепления в точности совпадают с «родными».
Разница лишь в том, что у автомобиля ВАЗ-2109 в генератор втыкается один провод вместо двух у «шестерочного», поэтому лишний провод, идущий от реле напряжения нужно изолировать от остальных. Также потребуется заменить зарядное реле РС-702, установленное штатно на генератор ВАЗ-2106 (2107), на более современное РС-527 или его аналог. Если этого не сделать, то на панели приборов автомобиля постоянно будет гореть лампочка разряда, гаснуть же она будет, наоборот, когда аккумулятор разряжается.
znanieavto.ru
Как работает генератор | Двигатель прогресса
May 21, 2015
Панели солнечных батарей и водородные топливные элементы генерируют электричество, но чаще всего, если речь идет о генераторах, имеется в виду двигатель, который преобразует механическую энергию, полученную от внешнего источника, в электроэнергию. Эти генераторы могут быть достаточно компактными, чтобы обеспечивать электроэнергией одно устройство или достаточно большими, чтобы запитать целый город.
История
Механические генераторы как крупные, так и малые основаны на явлении электромагнитной индукции, которое открыл английский физик Майкл Фарадей в 1831 году. Первый известный генератор был построен Ипполитом Пикси в 1832 году из двух катушек и подковообразного магнита. В том же году Майкл Фарадей сконструировал униполярный генератор. В нем вращающийся по оси униполярной индукции цилиндрический магнит генерировал постоянный ток.
Первым генератором, который нашел широкое применение в промышленности, был генератор компании Alliance, разработанный профессором Нолле в 1849 году. Последующим, промышленно значимым развитием генераторов, стало изобретение в 1866 году Вернером фон Сименсом генератора без постоянных магнитов, основанным на принципе динамо-электрики.
В 1891 году на Международной выставке электротехники во Франкфурте была представлена машина для производства многофазного переменного тока. Это стало основой для изобретения многофазных генераторов. Один из первых таких генераторов был создан Францем Пихлером в 1892 году в Австро-Венгрии. Машина успешно была введена в эксплуатацию, в дальнейшем был усовершенствован до трехфазного и использовался вплоть до второй половины 20-го века.
В последующие годы были построены многочисленные генераторные электростанции. В основном это были электростанции источником механической энергии, которых была гидроэнергия, реже – энергия пара. Первая крупномасштабная гидроэлектростанция в мире была построена на Ниагарском водопаде в 1895 году, паровая электростанция была запущена в том же году в Будапеште.
Принцип действия и виды генераторов
Все электрические генераторы, которые работают на основе электромагнитной индукции, преобразуют механическую мощность в электрическую энергию. Механическая энергия подается к генератору в виде вращения механического вала. Преобразование энергии основано на силе Лоренца, действующей на перемещение электрических зарядов в магнитном поле. Изменение магнитного поля направлено перпендикулярно к проводнику. Сила Лоренца действует на заряды в проводнике, приводя их в движение. Это приводит к образованию разницы потенциалов между концами проводника и создает электрическое напряжение. Для увеличения напряжения используются последовательно соединенные катушки с проводником.
Большинство генераторов состоят из двух основных компонентов. Ток генерируется в статоре, твердое металлическое ядро, вокруг которого намотан проводник (проволока). Концы обмотки статора подключены к выходным клеммам генератора. Ротор или якорь вращается вокруг статора и производит переменное магнитное поле. В небольших генераторах ротор, как правило, имеет постоянные магниты, но в более крупных генераторах, таких как на электростанциях, магнитное поле создается с помощью магнитных катушек индуктивности.
Диапазон источников внешней энергии достаточно широкий, от ручного привода до силы воды. В генераторах личного пользования привод ротора обычно осуществляется от бензинового двигателя, а в более мощных, способных вырабатывать 10 кВт и более применяются дизельные двигатели. В генераторах, применяемых на электростанциях, для вращения ротора используют паровые турбины. Тепловая энергия для получения пара, вырабатывается от сжигания ископаемого топлива, например уголь, или из ядерного деления. На гидроэлектростанциях для вращения турбины используется сила воды естественного водопада или искусственно направляемого течения.
Линейный генератор в своей простейшей форме представляет собой двигатель Штельцера. Это двухтактный поршневой двигатель прямолинейной симметричной конструкции. Поршневая пара, соединенная между собой шатуном, помещена в цилиндры. На шатуне, который свободно колеблется, вместе с поршнями, расположен магнитопровод, выполняющий функцию якоря. Главное отличие линейного генератора от роторного – использование не вращательного движения подвижной части, а возвратно-поступательного.
Гидроэлектростанции в ветряные турбины – два примера использования возобновляемых источников энергии. Их работа не полагается на ресурс, который может быть исчерпан, таких как ископаемое топливо. Еще один пример – геотермальные генераторы, используют тепло земли для создания пара, который вращает турбину ротора. Солнечные генераторы не полагаются на явление электромагнитной индукции. В основу их работы положен фотоэлектрический эффект, благодаря которому солнечный свет, попадая на полупроводниковую поверхность, создает электроэнергию. Солнечные панели производят постоянный ток, поэтому для работы в обычных электросетях в их конструкцию включают инвертор для преобразования постоянного тока в переменный.
lab-37.com
Как работает автомобильный генератор. » Хабстаб
Автомобильная система зарядки содержит три основных компонента:- аккумулятор;
- генератор;
- регулятор напряжения;
Генератор можно разобрать на следующие части:
- регулятор напряжения с щетками;
- диодный мост;
- ротор с контактными кольцами;
- статор;
Как выглядит ротор можно увидеть на картинке справа. На вал ротора надета катушка, которая создаёт магнитное поле при протекании по ней тока. Катушка закреплена с помощью специальных металлических скоб, так называемых полюсов ротора. Клювообразные полюса ротора размещены в шахматном порядке.Ротор помещается внутрь статора, с зазором достаточным для вращения. Теперь поговорим о том, как генератор вырабатывает переменное напряжение. При протекании через катушку ротора постоянного тока, образуется постоянное магнитное поле, под постоянным понимается то, что его амплитуда не изменяется во времени. Так как ротор вращается, в статоре наводится переменное магнитное поле. Поле становится переменным благодаря вращению ротора. Если рассмотреть какую-то определённую точку статора, мимо нее проходит то северный, то южный магнитный полюс ротора, вот оно переменное магнитное поле. Как известно переменное магнитное поле, порождает переменное электрическое поле. Таким образом, мы из постоянного магнитного поля ротора получили переменное напряжение на обмотках статора.Все эти части работают вместе, создавая электрическую энергию необходимую транспортному средству.Автомобильные генераторы вырабатывают постоянный ток, при этом электроны движутся в одном направлении, в отличие от переменного тока, где электроны движутся то в одну, то в другую сторону с определённой частотой, по сути колеблются.В 1887 Тесла открыл людям переменный ток, и доказал его эффективность. Однако применение переменного тока недопустимо в автомобилях, потому что автомобильные аккумуляторы рассчитаны на зарядку постоянным током. Поэтому переменный ток, который образуется в статоре, пропускают через диодный мост, тем самым выпрямляя его.Трехфазные генераторы имеют 3 обмотки статора. Эти обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов. Каждая обмотка создаёт напряжение, сдвинутое относительно других обмоток во времени.Существует 2 способа соединения обмоток статора — это треугольник и звезда.Генератор обмотки которого подключены "звездой" начинает заряжать на более низких оборотах и обладает меньшей максимальной мощностью, чем генератор статор которого соединён "треугольником". Генератор переменного тока со статором, обмотки которого соединены "треугольником" начинает заряжать на более высоких оборотах и имеет большую максимальную мощность, чем генератор у которого соединение обмоток статора типа "звезда". После преобразования переменного тока в постоянный можно напряжение генератора подавать на аккумулятор. Очень низкое или слишком высокое напряжение может повредить батарею и остальные электрические компоненты автомобиля.Один из двух типов регуляторов напряжения можно увидеть в большинстве автомобилей: один из них коммутирует плюс, другой минус.Таким образом, генератор является одной из важнейших частей автомобиля.Причины выхода из строя генератора?Генератор состоит из множества движущихся частей, постоянно испытывает температурные нагрузки, в результате внутренние части постепенно изнашиваются. Одна из наиболее часто встречающихся поломок — это износ подшипника. Подшипники, которые позволяют ротору свободно вращаться внутри статора, может сломаться от тепловых перегрузок и грязи. Если подшипник генератора изношен — это будет слышно, при вращении он будет шуметь.Есть несколько способов проверить исправность генератора. В большинстве автомобилей на приборной панели есть лампочка, которая подсвечивает значок аккумулятора, когда включено зажигание. После того как автомобиль завёлся эта лампочка должна погаснуть, бывает, что надо “дать немного газа” для того, чтобы она погасла. Если эта лампочка перегорела генератор, скорее всего, не будет работать.Чтобы проверить исправность генератора, нужен обычный вольтметр. Включаем вольтметр на измерение постоянного напряжения, красный щуп на положительный вывод генератора, обычно это болт, чёрный на корпус генератора. Заводим машину, вольтметр должен показать больше 14 вольт, если меньше, генератор неисправен. Далее, включаем печку и дальний свет, показания вольтметра не должны опуститься ниже 13,5 вольта. Также нужно проверить что бы напряжение на генераторе и аккумуляторе были равны. Если напряжения отличаются, необходимо проверить провода, идущие от генератора к аккумулятору и места крепления проводов, вероятно, где-то плохой контакт. Также причиной “плохой зарядки” может быть плохо натянутый ремень, он обычно сам себя выдаёт характерным свистом при резком нажатии на педаль газа. Поэтому прежде чем чинить генератор, проверяем ремень. Замена генератора.Генератор гораздо дешевле, ну скажем того же насоса гидроусилителя руля или кондиционера. Тем не менее существует альтернатива, купить новый генератор или восстановленный. Цена восстановленного генератора ниже нового примерно на треть.Цена генератора зависит от марки машины, если вы владелец Porsche 911 Carrera GT 2005 года, то восстановленный генератор обойдётся вам в 300$.Замена генератора доступна любому автолюбителю с достаточным опытом и необходимыми инструментами. Заменить генератор можно в гараже. В современных автомобилях не всегда имеется хороший доступ к генератору, бывает надо снять несколько дополнительных деталей. В этом случае лучше всего обратиться к специалисту, который сделает эту работу быстро.Ремонт генератора своими руками обойдётся от 12$ до 30$, в зависимости от того, что надо починить. Одно, можно сказать наверняка — плохо работающий генератор губит аккумулятор. Аккумулятор можно заряжать много раз прежде, чем он потеряет ёмкость.Средний срок службы аккумулятора, который эксплуатируется в нормальных условиях, составляет 48 месяцев.Генераторы отличаются максимальным током, который они могут отдать, это от 70 до 120 ампер, для легковых автомобилей. Если в машине стоит мощная аудиосистема или иная нагрузка, иногда устанавливают дополнительный генератор.
hubstub.ru
Автомобильный генератор: устройство и принцип работы
В любом автомобиле имеется навесное оборудование. Это узлы и механизмы, без которых его работа не представляется возможной. К навесному оборудованию относится стартер, насос гидроусилителя, компрессор кондиционера, впускной и выпускной коллектор, сцепление. Но также в этот список входит и автомобильный генератор. Именно он позволяет поддерживать стабильное напряжение в бортовой сети. Мало кто знает устройство автомобильного генератора и его принцип работы. А ведь эта информация будет полезна для каждого водителя. Что же, давайте рассмотрим, как устроен и действует данный навесной элемент.
Характеристика
Генератор – это электрический двигатель, который служит для преобразования механической энергии в ток.
Используется данный элемент для питания электрического оборудования при работающем ДВС, а также для зарядки аккумулятора автомобиля. На всех современных машинах применяется автомобильный генератор переменного тока.
Где находится
Зачастую данный механизм находится в передней части двигателя. Работает он от коленчатого вала посредством ремня (ручейкового или зубчатого типа). Обычно автопроизводители располагают генератор в максимально верхней точке относительно двигателя. Однако встречаются модели, где механизм крепится чуть ли не в районе картера ДВС. Почему важно расположить механизм в максимально верхней точке? Дело в том, что автомобильный генератор сильно боится воды. Попадание даже небольшого количества влаги может вывести его из строя. Поэтому производители стараются исключить возможность проникновения воды и иных жидкостей на поверхность данного механизма. Чем выше расположен данный элемент, тем это для него безопаснее.
Устройство
В конструкцию генератора входят:
- Обмотка статора.
- Передняя крышка.
- Обмотка возбуждения.
- Щеточный узел.
- Задняя крышка.
- Контактные кольца.
- Полюсные половины.
- Выпрямительный блок.
- Шкив приводной.
- Крыльчатка вентилятора.
Также отметим, что данный узел может иметь разную компоновку:
- Традиционную.
- Компактную.
Отличия заключаются в строении вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. В остальном же устройство и работа автомобильного генератора идентичны. И традиционный, и компактный механизм состоят из ротора, выпрямительного блока, щеточного узла, регулятора напряжения и статора. Для чего служат все эти компоненты, рассмотрим далее.
Ротор
Данный механизм служит для создания магнитного поля в генераторе. На валу ротора предусмотрена обмотка возбуждения. Последняя помещается в специальные полюсные пластины, каждая из которых имеет шесть выступов. Кроме этого, на валу располагается контактное кольцо. Оно служит для питания обмотки возбуждения. Обычно кольца изготавливают из меди (реже – из латуни). К данным элементам припаиваются выводы обмотки возбуждения.
Также на валу ротора находится одна или две крыльчатки вентилятора. Они обеспечивают охлаждение обмотки во время работы генератора. Вращающийся механизм ротора являет собой два шариковых необслуживаемых подшипника.
Статор
Его функция – создание переменного тока. Автомобильный генератор обязательно оснащается данным элементом. Статор конструктивно объединен с обмоткой и сердечником. Последний представляет собой набор из нескольких пластин. В 36 пазах обмотки находятся еще по три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Производители используют два типа укладки обмоток:
- Волновой.
- Петлевой.
Само соединение осуществляется по разным технологиям:
- Схема «треугольник». В данном случае концы обмотки соединены последовательно.
- Схема «звезда». Здесь концы обмотки соединены в единой точке.
Корпус
В нем находится большинство составных элементов генератора. Состоит корпус из двух крышек: задней и передней. Первая находится со стороны контактных колец, вторая – со стороны приводного шкива.
Между собой эти части стянуты длинными болтами. Сами крышки изготавливаются из немагнитного алюминиевого сплава. В корпусе также предусмотрены вентиляционные окна и крепежные лапы в количестве двух штук.
Щетки и выпрямительный блок
Щеточный узел служит для передачи тока от обмотки возбуждения на контактные кольца. Как устроен данный узел? Он являет собой две графитные щетки с пружинами. Вся конструкция объединена с регулятором напряжения автомобильного генератора.
Теперь о выпрямительном блоке. Он необходим для преобразования синусоидального напряжения в постоянный ток бортовой сети. Состоит данный блок из пластин. Они выполняют функцию теплоотвода, а также на них монтируются диоды. Всего в блоке находится шесть полупроводниковых диодов. На каждую фазу приходится по два таких элемента. Один подключается к положительному, а второй – к отрицательному выводу автомобильного генератора. Обычно соединение осуществляется при помощи пайки либо сварки на монтажных площадках.
Регулятор напряжения
Продолжаем изучать устройство автомобильного генератора. В конструкции механизма всегда присутствует регулятор напряжения (на сленге автомобилистов – «шоколадка»). Данный элемент может иметь:
- Гибридное соединение. В таком случае все радиоэлементы и электроприводы используются в схеме с микроэлектронными толстопленочными элементами.
- Интегральное. Здесь все элементы регулятора, за исключением выходного каскада, выполняются путем тонкопленочной микроэлектронной технологии.
Основная задача «шоколадки» состоит в стабилизации напряжения, которое может варьироваться при изменении числа оборотов коленвала и общей нагрузки бортовой сети.
Данная коррекция осуществляется автоматически благодаря воздействию на ток обмотки возбуждения. Регулятор изменяет продолжительность и частоту импульсов тока. Современные генераторы имеют регуляторы с термокомпенсацией. Таким образом, чем ниже температура аккумулятора, тем больше напряжения подается на его заряд.
Привод генератора
На всех автомобилях данное оборудование приводится в действие от коленчатого вала посредством ремня. Последний может быть клинового либо поликлинового типа. Область применения первого существенно ограничена диаметром ведомого шкива. Число оборотов ротора при работе двигателя обычно в два или три раза выше частоты вращения коленвала.
Зачастую на автомобилях используется поликлиновый ремень. Он является более универсальным, поскольку при небольшом диаметре ведомого шкива ремень позволяет реализовать большее передаточное число. Натяжение приводного элемента регулируется при помощи специального ролика.
Принцип работы автомобильного генератора
Как действует данное оборудование? Принцип работы его заключается в следующем. При повороте ключа, через щеточный узел и кольца на обмотку возбуждения поступает ток от АКБ. В обмотке наводится магнитное поле. При вращении коленвала ДВС одновременно работает и ротор генератора. Магнитное поле последнего пронизывает обмотку статора. На выводах образуется переменное напряжение. При определенной частоте вращения генератор начинает самовозбуждаться. Таким образом, обмотка запитывается от самого генератора.
Выпрямительный блок начинает преобразовать данное напряжение в постоянный ток. С изменением нагрузки на двигатель начинает включаться в работу т. н. «шоколадка». Регулятор корректирует периодичность включения обмотки генератора. С ростом числа оборотов время включения уменьшается. И наоборот, при падении нагрузки периодичность увеличивается.
Бесщеточный генератор
На некоторых автомобилях устанавливается бесщеточный механизм. В своей конструкции он имеет ротор со спрессованными пластинами из трансформаторного железа. На статоре размещена обмотка. А электродвижущая сила образуется путем коррекции магнитной проводимости зазора между статором и ротором.
Автомобильный генератор: характеристики
К основным параметрам данного механизма стоит отнести:
- Номинальный ток. Таковым считается пиковый ток отдачи при частоте вращения шесть тысяч оборотов в минуту.
- Номинальное напряжение. В зависимости от типа электросистемы автомобиля, данный параметр составляет 12 или 24 В. На большинстве легковых авто и внедорожников используется 12-вольтовая схема.
- Мощность. Автомобильный генератор может быть как 60-, так и 120-амперным. Все зависит от типа машины и объема самого двигателя. Если говорить о большинстве легковушек, в них зачастую используется 80-амперный генератор.
Диагностика
Можно ли проверить состояние автомобильного генератора своими руками? Специалисты говорят, что продиагностировать элемент можно в гаражных условиях при помощи обычного мультиметра. Но перед этим нужно проверить подключение автомобильного генератора, а также убедиться в работоспособности всех соединений. Открываем капот автомобиля и находим приводной ремень. Он должен быть натянут с такой силой, при которой он будет прогибаться на 1-1,5 сантиметра вглубь от нажатия большого пальца. Если говорить о точных значениях, данный прогиб измеряется при усилии в 10 кгс.
На первом этапе производится проверка регулятора напряжения. Для этого переводим мультиметр в режим вольтметра. Прогреваем мотор на средних оборотах с включенными фарами в течение десяти минут. Далее измеряем напряжение на выводе массы генератора и на его плюсе. Номинальный показатель – от 13,5 до 14,6 В. Если цифра меньше или больше, значит, регулятор не справляется со своей задачей, и его нужно заменить.
Далее переходим к диагностике диодного моста. Включаем прибор в режим измерения переменного тока. Подключаем щупы к зажиму «30» и к массе генератора. Напряжение должно составлять не больше 0,5 В. В противном случае диодный мост работает неверно. Чтобы проверить пробой на массу, отключаем генератор и снимаем шнур генератора, что подходит к плюсовой 30-й клемме. Далее подключаем мультиметр щупами к отключенному приводу генератора и клеммой. Ток разряда не должен превышать 0,5 мА. Если он больше, произошел пробой изоляции обмотки или самих диодов.
Проверяем ток отдачи
Обратите внимание: сила тока отдачи измеряется при помощи зонда, который является дополнением мультиметра. Данный элемент являет собой некий зажим, при помощи которого охватываются провода, и измеряется сила тока. Итак, как нам проверить генератор? Для этого охватываем зондом провод, идущий к зажиму на 30-й клемме. Запускам двигатель и держим его на высоких оборотах. Включаем свет, печку и остальные электроприборы. Далее поочередно производим замер каждого потребителя в индивидуальном порядке. Величина замера не должна превосходить сумму показаний каждого потребителя. Максимальное расхождение - 5 ампер в меньшую сторону.
Не лишней будет проверка тока возбуждения генератора. Для этого заводим двигатель и даем ему поработать минут пять на высоких оборотах. Далее располагаем вокруг провода с клеммой 67 измерительный зонд. Показания будут равны силе тока возбуждения. На исправном генераторе данный показатель составляет порядка трех-семи ампер.
Для проверки обмотки возбуждения нужно демонтировать «шоколадку» и щеткодержатель. Переводим прибор в режим омметра и прикладываем щупы к контактным кольцам. Уровень сопротивления должен составлять от пяти до десяти Ом. Затем подключаем один щуп к статору. Второй держим на любом из контактных колец. Прибор должен показывать бесконечно большое сопротивление. Если это не так, значит, обмотка замыкает на массу.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет автомобильный генератор и как его проверить. Как видите, диагностику можно осуществить своими руками. Однако чтобы разбираться в этом вопросе, нужно хотя бы поверхностно знать устройство и алгоритм работы элемента.
fb.ru
