Характеристики, типы и принцип работы автомобильных генераторов. Автомобильные генераторы характеристики и схема генератора
Автомобильный генератор. Виды и устройство. Работа и особенности
Любой автомобиль имеет свою электрическую сеть, выполняющую несколько функций: запуск двигателя стартером, обеспечение стабильного образования разряда искр для воспламенения бензиновой смеси, звуковой и световой сигнализации, а также освещения и создания комфортных условий в салоне.
Для обеспечения электрической энергией потребителей автомобильной электрической сети предусмотрены два источника питания: генератор и аккумуляторная батарея, которая питает энергией бортовую сеть до момента запуска двигателя. Ее особенностью является неспособность выработки электрического тока, а только его удержания внутри себя, и отдачи потребителям при необходимости. Поэтому аккумуляторная батарея не сможет одна долго обеспечивать электроэнергией сеть автомобиля, так как быстро разрядится, отдав всю энергию. Чем чаще запускается двигатель, и используются мощные потребители тока, тем быстрее произойдет ее разряд.
Для восстановления заряда батареи и обеспечения электричеством остальных потребителей автомобиля применяется автомобильный генератор, который постоянно вырабатывает электроэнергию во время работы двигателя.
Виды автогенераторов
Существует два вида генераторов, применяемых на автомобилях.
- Генератор постоянного тока на современных автомобилях не используется. Для его работы не требуется выпрямление тока. Ранее применялся на автомобилях Победа, ГАЗ-51 и некоторых других марках, выпущенных до 1960 года.
- Генератор переменного тока широко применяется на автомобилях в настоящее время. Первые такие генераторы были разработаны в Америке в 1946 году. Это более надежная и современная конструкция. На выходе генератора встроен полупроводниковый выпрямитель.
Устройство и работа
Оба вида генераторов служат для выработки электрического тока, необходимого для эксплуатации автомобиля. Их устройство и принцип работы имеют отличительные особенности, так как они вырабатывают разные виды тока. Рассмотрим конструктивные особенности и принцип действия, которые имеет автомобильный генератор каждого вида.
Генератор постоянного тока
Такой автомобильный генератор имеет много недостатков:
- Малая эффективность работы.
- Недостаточная мощность.
- Несовершенная схема подключения.
- Необходим постоянный контроль.
- Частое техническое обслуживание.
- Малый срок службы.
Аналогичные конструкции, включающие в себя коллектор, могут одновременно функционировать в режиме генератора или двигателя. В гибридных автомобилях они нашли широкое применение.
Их отличием от автогенераторов переменного тока является то, что создающие магнитное поле электромагниты абсолютно неподвижны. Электродвижущая сила находится во вращающихся обмотках ротора. Электрический ток снимается с полуколец, изолированных между собой. На каждой щетке имеется напряжение одной полярности.
Автомобильный генератор переменного тока
Это популярная модель современных автогенераторов. Любая конструкция автогенератора включает в себя обмотку, расположенную в неподвижном статоре, который зафиксирован между двумя крышками: задней и передней. Со стороны задней крышки находятся контактные кольца ротора. Со стороны передней крышки находится привод со шкивом. Автомобильный генератор расположен впереди двигателя и крепится с помощью болтового соединения на специальные кронштейны. Натяжная проушина и крепежные лапы расположены на крышках генератора.
Крышки генератора изготовлены литьем из алюминиевых сплавов. Они имеют окна для вентиляции корпуса генератора. В разных конструкциях такие окна могут выполняться как в торцевой части генератора, так и на цилиндрической части над обмотками статора.
На задней крышке закреплен щеточный узел, объединенный с регулятором напряжения, а также блок выпрямителя. Крышки генератора стягиваются длинными винтами, зажимая между собой корпус статора с обмотками.
Статор автогенератора состоит:
Статор изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм. Для экономии металла конструкторы создали статор, состоящий из отдельных сегментов в виде подковы. Листы статора скреплены между собой в одну конструкцию с помощью заклепок или сварки. Все основные виды конструкций статора содержат 36 пазов, в которых находится обмотка. Пазы статора изолированы эпоксидным компаундом или специальной пленкой.
Ротор генератора состоит:
Автомобильный генератор имеет особенный вид системы полюсов ротора, состоящей из двух половин, имеющих выступы в виде клюва. На каждой половине имеется шесть полюсов, которые изготавливаются методом штамповки. Полюсные половины напрессовываются на вал. Между ними устанавливается втулка, на которой расположена обмотка возбуждения.Вал ротора обычно изготавливается из автоматной стали низкой твердости. Но при использовании роликового подшипника, который работает на конце вала со стороны задней крышки, вал изготавливают из твердой легированной стали, при этом цапфу вала подвергают закалке. Конец вала имеет резьбу, шпоночный паз для фиксации шкива.
В современных генераторах шпонка не применяется. Шкив фиксируется на валу усилием затяжки гайки. Для облегчения разборки на валу имеется шестигранный выступ для ключа, или углубление.
Щетки автогенератора расположены в щеточном узле и прижимаются к кольцам с помощью пружин.
Автомобильный генератор может оснащаться двумя типами щеток:
- Меднографитовые.
- Электрографитовые.
Второй тип обладает значительной потерей напряжения при контакте с кольцом. Это отрицательно влияет на выходные параметры генератора. Положительным моментом является длительный срок службы колец и щеток.
Узел выпрямления используется двух типов
- Теплоотводящие пластины, в которые запрессованы силовые диоды выпрямителя.
- Конструкция с большими ребрами охлаждения, на которые припаиваются таблеточные диоды.
Вспомогательный выпрямитель включает в себя диоды в пластиковом корпусе формой в виде горошины или цилиндра, а также могут изготавливаться отдельным герметичным блоком, подключаемым к схеме специальными шинами.
Большую опасность для автогенератора может вызвать короткое замыкание теплоотводящих пластин положительного и отрицательного полюса. Это может произойти из-за случайного попадания металлического предмета или токопроводящей грязи. При этом в цепи аккумулятора возникает замыкание, которое может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, многие токопроводящие элементы выпрямителя покрывают слоем изоляции.
В генераторе используются шариковые радиальные подшипники с заложенной в них разовой смазкой и уплотнением. Роликовые подшипники иногда применяются на импортных генераторах.
Охлаждение автогенератора происходит за счет закрепленных на валу лопастей вентилятора. Воздух засасывается в отверстия задней крышки. Существуют и другие способы охлаждения.
На автомобилях, у которых подкапотное пространство слишком плотное, и имеющее большую температуру, используют генераторы с особым кожухом, по которому отдельно поступает прохладный воздух для охлаждения.
Регулятор напряжения
Служит для поддержания напряжения автогенератора в необходимом диапазоне для нормальной работы электрооборудования автомобиля.
Такие регуляторы работают на основе полупроводниковых элементов. Их конструктивное исполнение может быть различным, но принцип их действия не отличается.
Регуляторы напряжения имеют свойство термокомпенсации. Это способность изменять величину напряжения в зависимости от температуры рабочего пространства для наилучшей зарядки аккумулятора. Чем прохладнее воздух, тем выше должно быть подводимое к аккумулятору напряжение.
Работа генератора
При запуске двигателя автомобиля главным потребителем электричества является стартер. При этом сила тока может достичь нескольких сотен ампер. В таком режиме электрооборудование работает только от аккумулятора, который подвержен сильному разряду. После запуска мотора автомобильный генератор является основным источником питания.
Во время работы двигателя происходит непрерывная дозарядка аккумулятора и обеспечивается работа электрических потребителей, подключенных к бортовой сети автомобиля. Если генератор выйдет из строя, то аккумуляторная батарея быстро разрядится. После зарядки напряжение аккумулятора и генератора отличается незначительно, поэтому зарядный ток уменьшается.
При работе мощных электроприборов автомобиля и низких оборотах двигателя, общий ток потребления становится выше способности генератора, поэтому реле напряжения переключает питание на аккумулятор.
Крепление и привод
Генератор приводится в действие с помощью шкива двигателя через ременную передачу. Обороты вращения генератора зависят от диаметра шкива генератора и шкива коленвала двигателя.
Современные автомобили оснащены поликлиновым ремнем, так как он обладает большей гибкостью и может приводить в действие шкивы небольшого диаметра. Это позволяет получить большие обороты генератора. Ремень может натягиваться разными способами, в зависимости от марки автомобиля и конструкции натяжителя. Чаще всего в качестве натяжителя используют специальные ролики.
Неисправности
Автогенераторы представляют собой надежное устройство, однако у них также случаются некоторые неисправности, которые делятся на два вида:
- Механические неисправности чаще всего возникают вследствие износа деталей: шкива, приводного ремня, подшипников качения, меднографитных щеток. Такие неисправности легко обнаруживаются, так как возникают посторонние шумы, стуки со стороны генератора. Эти поломки устраняют путем замены изношенных деталей, так как восстановлению они не подлежат.
- Электрические неисправности возникают гораздо чаще. Они могут выражаться в замыкании обмоток статора или ротора, поломке регулятора напряжения, пробое выпрямителя и т.д. До выявления неисправностей такие поломки могут отрицательно повлиять на аккумуляторную батарею. Например, пробитый регулятор напряжения будет постоянно перезаряжать батарею. При этом нет особых внешних признаков. Это выявляется только с помощью замеров напряжения выхода генератора.
Электрические неисправности также устраняются путем замены неисправных деталей новыми. Замыкание в обмотках требует их перемотки, что значительно повышает стоимость ремонта. В торговой сети можно найти запчасти к генераторам, в том числе и корпус статора с обмотками.
electrosam.ru
Схема автомобильного генератора
Устройство авто генератора, принцип работы генератора в автомобиле.
Генератор — неотъемлемая часть каждого автомобиля. С помощью данного устройства, мы получаем электрическую энергию в автомобиле. Рассмотрим его составляющие и способ функционирования. Каждый автомобиль оснащен генератором, для функционирования всего электрооборудования. Генератор — изменяет энергию движка машины в электро — энергию, необходимую устройствам машины и питает потребителей. Генератор, неразрывно связан с стабилизатором тока. Данная схема, имеет название — устройство генерирования электричества. Наиболее популярными, стали генераторы изменяющие заряд тока. Они хорошо справляются с поставленной задачей и отвечают необходимым техническим требованиям.
Технические характеристики генератора. Подключение автомобильного генератора в электрическую цепь автомобиля.
Вывод генератора, предотвращает снижение заряда АКБ, в различных режимах работы автомобиля. Генератор, обеспечивает постоянное напряжение, при различных нагрузках.
Аккумуляторная батарея, является наиболее чувствительной к изменению напряжения. Именно по этому, подключение автомобильного генератора — берет на себя роль стабилизатора напряжения. Если напряжение понижается, батарея может разрядиться. Данные последствия, не позволили бы автомобилю свободно запускаться. В случае превышенного заряда, батарея, может в скором времени нарушить правильное функционирование.
В основном, генераторы отличаются качеством изготовления и соответственно схемой. Принципы функционирования и устройство, аналогичны на всех автомобилях. В зависимости от производителя, могут изменяться габариты, схема и выходы генератора (способы подключения автомобильного генератора).
Схема устройства генератора.
Генератор, включает в себя следующие составные части:
— Шкив. Данное устройство отвечает за подачу силы двигателя к установке генерации. Передача происходит при помощи ременного привода.
— Оболочка генератора. Cхема оболочки, состоит из двух частей: торцевая (смотрящая на шкив) и тыловая (в сторону контактов). Оболочка генерирующего устройства, необходима для монтажа генератора и сопутствующих составляющих на движок машины. Тыловая часть, содержит выпрямитель, щеточный механизм, штатный стабилизатор напряжения и выход, для подключения электрического оборудования.
— Ротор. Схема Данного устройства, имеет вид вала с двумя металлическими втулками. Между ними, находиться рабочая обмотка. Выводы к обмотке, соединяют ее с контактами. На большинстве генераторов, контакты представлены в виде колец из меди.
— Статор. Представляет собой небольшую трубку, созданной из стальных составляющих. В обмотке стартера, формируется необходимая сила генератора.
— Узел, с диодами. В узле, расположены 6 диодов. В каждом тепло отводе, находятся по три свето — диоды.
— Регулятор. Стабилизирует напряжение в сети, предотвращает перепад нагрузок электричества.
— Щеточный механизм. Представляет собой небольшую конструкцию из пластика. На съемном механизме, имеется ряд щеток, взаимодействующие с контактами ротора.
— Крышка защиты диодов.
Система функционирования генератора и отдельных его частей.
Генератор, функционирует согласно методу индукции. Когда, катушку пронизывает магнитный ток, во время его изменения — на выходе катушки появляется электрическое напряжение. Напряжение, напрямую зависит от скорости изменения передаваемого тока. Таким же образом, принцип действует в обратном порядке. Для получения магнитного потока, необходимо пустить на катушку электрический ток. Выходит, для того, чтобы получить электрический ток, необходим источник (с переменным магнитным полем) и катушка (для снятия переменного напряжения).Источником переменного тока, является вращающаяся часть рабочей обмотки. Обмотка с системой полюсов, в совокупности представляют ротор.
На полюсах ротора, находиться магнитный поток. Даже, если ток отсутствует в обмотке, на полюсах сохраняются его остатки. Ток остается в незначительном количестве и способен запустить генератор, только при высоких оборотах.Для получения первичного магнитного импульса ротором, АКБ подает небольшую часть тока, через обмотку ротора. Данный процесс осуществляется через контакты лампочки подтверждающей правильную работу генератора. Оптимальный поток тока, позволяет запустить холостой генератор. При этом, ток не должен быть высоким, в противном случае произойдет полный разряд батареи. В связи с этим, мощность сигнальной лампочки около двух с половиной Вт. Когда на обмотках набирается необходимое количество напряжения, сигнальная лампочка тухнет. В дальнейшем, обмотка получает питание уже от самого генератора. В данном случае, генератор функционирует автономно.
Обмотки статора, подают выходящее напряжение. Когда ротор вращается, со стороны катушек, сменно появляются плюсовую и минусовую полярность ротора. По этому, изменение движения магнитного импульса, проходит через катушку, образуя переменный импульс. Напряжение в катушке, зависит от скорости движения генератора и количества полюсов. Дело в том, что ротор может быть оснащен несколькими парами полюсов.Статор, имеет обмотку с тремя фазами. Обмотка состоит из нескольких частей, намотанных по специальной методике.
Для подведения потока к трех фазовой обмотки статера, катушки размещены в специальных пазах магнито — провода. Данная конструкция, не позволяет магнитному потоку рассеиваться. МП, находиться в катушках и магнито — проводе. Таким образом, появляется побочный ток, который занижает уровень тока и способны нагревать статор. Именно поэтому, магнито — провод, собирают из стальных частей.
Электрическая сеть машины, требует стабильного и бесперебойного напряжения. Обмотка генератора, питает части машины, через специальный стабилизатор. В стабилизатор, встроены диоды, имеющих по три выхода с определенной полярностью. Диоды открыты и не замедляют движение тока по цепи.Часть производителей, наиболее заботливы об электрических приборах автомобиля. Таковые, заменяют диоды специальными стабилизирующими устройствами. Привычная схема диодов, заменяется на стабилизатор. Отличие данного устройства от классических диодов, заключается в пропускании тока, только необходимой величины. Обычно, данное напряжение не превышает предела в тридцать Вт. При увеличении данного показателя, стабилизаторы, направляют ток в обратном порядке. При этом, на выводах, напряжение остается стабильным. Тем самым, стабилизаторы, не допускают ток, нарушающий работу электронных приборов в автомобиле.Стабилизатор, поддерживает постоянство напряжения на выходе и используется как регулятор.
Регуляторы напряжения.
Не зависимо от конструкции регуляторов, принцип действия у них аналогичен. Электрические регуляторы, включают и выключают подачу тока с катушки, тем самым стабилизирую напряжение. При необходимости снизить заряд тока, время подачи тока с катушки уменьшается. В случае, необходимости большего заряда тока, время подачи с катушки — увеличивается.Модернизированная схема стабилизатора.
Часть регуляторов, обладают свойствами компенсации. Они адаптируют заряд, подходящий к аккумулятору автомобиля. Данное регулирование, осуществляется в связи с изменением температур под капотом авто. В случае снижения температура, на АКБ, подается большее количество тока.
Генератор, одна из важнейших составляющий автомобиля. Схема генератора, позволит подробно изучить его элементы и принцип функционирования. Изучение устройства, поможет вам правильно диагностировать неисправность. От правильной работу рассматриваемого устройства, зависит функционирование всех электронных устройств и срок эксплуатации аккумуляторной батареи. При возникновении ошибок в работе генератора, необходимо оперативно приступить к его диагностике и устранению неисправностей. Своевременно обслуживайте и проверяйте генератор, во избежание масштабных неполадок. Для снятия и замены электрического генератора, пользуйтесь советами производителя, указанных в комплектующей инструкции. Удачи в изучении генератора!
Похожие статьи
carmend.ru
Характеристики, типы и принцип работы автомобильных генераторов
Поскольку для работы двигателя необходимо электричество, а запаса аккумулятора хватает лишь на его запуск, его постоянной выработкой занимается генератор автомобиля на холостом ходу и больших оборотах. Кроме подачи напряжения всем потребителям бортовой сети, электроэнергия расходуется на подзарядку АКБ и самовозбуждение якоря генератора.
Рис. 1 Генератор авто
Назначение автомобильного генератора
Кроме питания бортовой сети генератор автомобиля обеспечивает восполнение запаса электроэнергии, которую потратил аккумулятор при запуске ДВС. Первоначальное возбуждение обмотки так же производится за счет постоянного тока аккумулятора. Затем генератор начинает вырабатывать электричество самостоятельно при передаче вращения ремнем на шкив с коленвала двигателя.
Другими словами – без генератора машина заведется стартером от аккумулятора, но проедет недалеко, и не заведется в следующий раз, так как АКБ не получит подзарядки. На эксплуатационный ресурс генератора влияют факторы:
- емкость и апмераж аккумулятора;
- стиль и режим вождения;
- количество потребителей бортовой сети;
- сезонность эксплуатации транспортного средства;
- качество изготовления и сборки узлов генератора.
Простая конструкция позволяет диагностировать и устранить самостоятельно большинство поломок.
Особенности конструкции
Основан принцип работы генератора автомобиля на эффекте индукции электромагнитной, позволяющем получать электроток при наведении, а затем изменении магнитного поля вокруг проводника. Для этого в генераторе имеются необходимые детали:
- ротор – катушка внутри двух пар разнонаправленных магнитов, получающая вращение через шкив, и постоянный ток на обмотки возбуждения через щетки и коллекторные кольца
- статор – обмотки внутри магнитопровода, в которых наводится переменный электрический ток
- диодный мост – выпрямляет переменный ток в постоянный
- реле напряжения – регулирует эту характеристику в пределах 13,8 – 14,8 В
Рис. 2 Конструкция генератора
При неработающем двигателе в момент его запуска ток возбуждения подается на якорь с аккумулятора. Затем генератор начинает выработку электричества самостоятельно, переходит на самовозбуждение, полностью восстанавливает заряд аккумулятора при движении машины.
На холостых оборотах подзарядки не происходит, но бортовая сеть и все ее потребители (фары, музыка, кондиционер) обеспечиваются в полном объеме.
Статор
В генераторе самым сложным является устройство статора:
- из трансформаторного железа 0,8 – 1 мм толщины вырубаются штампом пластины;
- из них набирают пакеты (сварка или крепление заклепками), 36 пазов по периметру изолируются эпоксидной смолой или полимерной пленкой;
- затем в пакеты укладываются 3 обмотки, фиксируемые в пазах специальными клиньями.
Рис. 3 Статор генератора
Именно в статоре вырабатывается переменное напряжение, которое позже автомобильный генератор выпрямляет в постоянный ток для бортовой сети и АКБ.
Ротор
При использовании подшипников качения цапфа закаливается, а сам вал создается из легированной стали. На вал намотана катушка, залитая специальным диэлектрическим лаком. Сверху на нее надеты и закреплены на валу магнитные полюсные половинки:
- имеют вид короны;
- содержат по 6 лепестков;
- изготавливаются штамповкой или литьем.
Рис. 4 Ротор генератора
Шкив фиксируется на валу шпонкой либо гайкой с головой под шестигранный ключ. Зависит мощность генератора от толщины провода катушки возбуждения и качества изоляции лаком обмоток.
При подаче напряжения на обмотки возбуждения вокруг них возникает магнитное поле, взаимодействующее с аналогичным полем постоянных полюсных половинок магнитов. Именно вращение ротора обеспечивает выработку электротока в обмотках статора.
Токосъемный узел
В щеточном генераторе устройство токосъемного узла следующее:
- щетки скользят по коллекторным кольцам;
- по ним передается постоянный ток на обмотку возбуждения.
Электрографитные щетки изнашиваются меньше меднографитных модификаций, но на коллекторных полукольцах наблюдается падение напряжения. Для снижения электрохимического окисления колец их могут изготавливать из нержавейки и латуни.
Рис. 5 Токосъемный узел генератора
Поскольку работа токосъемного узла сопровождается интенсивным трением, щетки и кольца коллекторные изнашиваются чаще прочих деталей, считаются расходниками. Поэтому к ним обеспечивается быстрый доступ для периодической замены.
Выпрямитель
Поскольку в статоре электроприбора вырабатывается переменное напряжение, а для бортовой сети нужен постоянный ток, в конструкцию добавлен выпрямитель, к которому и подключаются обмотки статора. В зависимости от характеристики генератора выпрямительный узел имеет различную конструкцию:
- диодный мостик распаян или впрессован в подковообразные пластины-теплоотводы;
- выпрямитель собран на плате, теплоотводы с мощным оребрением припаиваются к диодам.
Рис. 6 Выпрямитель генератора
Рис. 7 Вариант диодного мостика с независимыми радиаторами
Основной выпрямитель может дублироваться дополнительным диодным мостиком:
- герметичный компактный блок;
- диды-горошины или цилиндрической формы;
- включение в общую схему небольшими шинами.
Выпрямитель является «слабым звеном» генератора, так как любое инородное тело, проводящее ток, попавшее случайно между теплоотводами диодов, автоматически приводит к короткому замыканию.
Регулятор напряжения
После того, как переменная амплитуда преобразована выпрямителем в постоянный ток, электроэнергия генератора подается на реле регулятора напряжения по следующим причинам:
- коленвал ДВС вращается с разной скоростью в зависимости от типа вождения, дальностью поездки и циклом движения авто;
- поэтому автомобильный генератор по умолчанию не способен вырабатывать одинаковое напряжение в разные промежутки времени физически;
- устройство реле регулятора и отвечает за термокомпенсацию – отслеживает значение температуры воздуха, при его снижении повышает напряжение подзарядки и наоборот.
Стандартной величиной термокомпенсации принято значение 0,01 В/1градус. В некоторых генераторах имеются переключатели ручные лето/зима, выносимые в салон или пространство под капотом авто.
Рис. 8 Регулятор напряжения
Существуют реле регуляторов напряжения, в которых бортовая сеть подключается к обмотке возбуждения генератора «–» проводом или «+» кабелем. Эти конструкции являются не взаимозаменяемыми, путать их нельзя, чаще всего в легковых машинах установлены «минусовые» регуляторы напряжения.
Подшипники
Передним считается подшипник со стороны шкива, его корпус впрессовывается в крышку, а на валу используется скользящая посадка. Задний подшипник расположен возле коллекторных колец, его, наоборот, сажают на вал с натягом, в корпусе использована скользящая посадка.
В последнем случае могут применяться подшипники роликовые, передний подшипник всегда радиальный шариковый с одноразовой смазкой, закладываемой на заводе, которой хватает на весь эксплуатационный ресурс.
Рис. 9 Комплект подшипников генератора
Чем выше мощность генератора, тем большие нагрузки испытывает обойма подшипника, чаще требуется замена обоих расходных деталей.
Крыльчатка
Детали трения внутри генератора охлаждаются принудительным воздушным способом. Для этого на вал надевается одна или две крыльчатки, засасывающих воздух через специальные щели/отверстия в корпусе изделия.
Рис. 10 Крыльчатка генератора
Существует три типа воздушного охлаждения автомобильных генераторов:
- при наличии узла щетки/коллекторные кольца и вынесения выпрямителя, регулятора напряжения из корпуса наружу эти узлы защищаются кожухом, поэтому воздухозаборные отверстия создаются в нем (позиция а) нижней схемы;
- если компоновка механизмов под капотом плотная, а окружающий их воздух слишком нагрет, чтобы нормально охладить внутреннее пространство генератора, используется защитный кожух специальной конструкции (позиция б) нижнего рисунка;
- в генераторах малогабаритных щели для забора воздуха создаются в обеих крышках корпуса (позиция в) на нижнем рисунке).
Рис. 11 Варианты схем воздушного охлаждения генератора
Перегрев обмоток и подшипников резко снижает характеристики генератора, и может привести к заклиниванию, короткому замыканию и, даже пожару.
Корпус
Традиционно для большинства электроприборов корпус генератора имеет защитную функцию для всех расположенных внутри него узлов. В отличие от стартера машины, генератор не имеет натяжного устройства, провисание ремня передачи регулируется за счет смещения корпуса самого генератора. Для этого кроме монтажных лапок на корпусе имеется регулировочная проушина.
Корпус изготавливается из алюминиевого сплава, состоит из двух крышек:
- внутри передней крышки спрятан статор и якорь;
- внутри задней крышки размещен выпрямитель и реле регулятора напряжения.
Рис. 12 Корпус генератора состоит из двух крышек
От этой детали зависит корректная работа генератора, так как внутрь одной крышки впрессован подшипник ротора, а ремень натягивается в проушине корпуса.
Режимы работы
При эксплуатации генератора машины существует 2 режима:
- запуск ДВС – в этот момент стартер авто и катушка ротора генератора являются единственными потребителями, расходуется энергия аккумулятора, пусковые токи значительно выше рабочих, поэтому от качества подзарядки аккумулятора зависит, заведется машина, или нет;
- рабочий режим – стартер в этот момент отключен, обмотка ротора генератора переходит в режим самовозбуждения, зато появляются прочие потребители (кондиционер, обогреватели стекол, зеркал, фары, автозвук), необходимо восстановить зарядку АКБ.
Внимание: При резком повышении суммарной нагрузки (аудиосистема с усилителем, сабвуфер) ток генератора становится недостаточным для удовлетворения потребностей бортовой системы, начинается расходоваться заряд АКБ.
Поэтому для снижения просадок напряжения владельцы автозвука часто ставят второй аккумулятор, увеличивают мощность генератора или дублируют его еще одним устройством.
Рис. 13 Два генератора на одном авто
Привод генератора
Обороты для выработки электричества генератор переменного тока получает клиноременной передачей от коленчатого вала двигателя. Поэтому натяжение ремня должно контролироваться регулярно, желательно перед каждой поездкой. Основными нюансами привода генератора являются:
- проверка натяжения производится усилием 3 – 4 кг, прогиб в этом случае не может превышать 12 мм;
- диагностика осуществляется линейкой, усилие к одному краю которой обеспечивается бытовым безменом;
- проскальзывать ремень может при попадании на него масла из-за негерметичности прокладок и сальников в соседних узлах под капотом;
- чересчур жесткий ремень вызывает повышенный износ подшипников;
- отсутствии соосности шкивов коленвала и генератора приводит к возникновению свиста и неравномерной выработке ремня в поперечном разрезе.
Рис. 14 Привод генератора
Средний ресурс шкивов 150 – 200 тысяч километров пробега авто. У ремня эта характеристика слишком отличается у разных производителей, модели авто и стиля вождения владельца.
Электрическая схема
Производители учитывают конкретное количество потребителей в модели авто, поэтому в каждом случае применяется индивидуальная электрическая схема генератора. Наиболее востребованы 8 схем «мобильных электроустановок» под капотом машины с одинаковым обозначением элементов:
- генераторный блок;
- обмотка ротора;
- магнитопровод статора;
- мост диодный;
- переключатель;
- реле лампы;
- реле регулятора;
- лампа;
- конденсатор;
- блок трансформатора и выпрямителя;
- АКБ;
- стабилитрон;
- сопротивление.
Рис. 15 Схема 1
В схемах 1 и 2 возбуждающая обмотка получает напряжение через замок зажигания, чтобы АКБ не разряжалась на стоянке. Недостатком является коммутация 5 А тока, снижающего эксплуатационный срок.
Рис. 16 Схема 2
Поэтому на схеме 3 контакты разгружены промежуточным реле, а потребление тока снижено до десятых долей ампера. Минусом в этом варианте является сложный монтаж генератора, понижение надежности конструкции, возрастает частота переключения транзистора. Фары могут моргать, а стрелки приборов подрагивать.
Рис. 17 Схема 3
В схеме 5 из трех диодов изготовлен дополнительный выпрямитель на пути к обмотке возбуждения. Однако при длительной парковке рекомендуется снимать «+» с клеммы аккумулятора, так как возможен разряд батареи. Зато при первичном возбуждении обмотки в момент запуска ДВС расход тока АКБ минимальный. Опасное для электроники машины повышение напряжения гаси стабилитрон.
Рис. 18 Схема 5
Для дизельных моторов применяются генераторы, использующие 6 схему. Они рассчитаны на напряжение 28 В, возбуждающая обмотка получает вдвое меньший заряд за счет подключения в «нулевую» точку статора.
Рис 19 Схема 6
На схеме 7 ликвидирован разряд АКБ при длительной парковке за счет снижения разницы потенциалов на «Д» и «+» клеммах. Из стабилитронов создано дополнительное крыло диодного мостика выпрямителя для ликвидации всплесков напряжения.
Рис. 20 Схема 7
Схема 8 обычно применяется в генераторах производителя Бош. Здесь усложнен регулятор напряжения, зато упрощена схема самого генератора.
Рис. 21 Схема 8
Маркировка клемм на корпусе
При самостоятельной диагностике мультиметром для владельца актуальна информация, как маркируются клеммы, выведенные на корпус генератора. Единого обозначения не существует, но общие принципы соблюдаются всеми производителями:
- с выпрямителя выходит «плюс», маркирующийся «+», 30, В, В+ и ВАТ, «минус», обозначенный «–», 31, D-, B-, E, M или GRD;
- от возбуждающей обмотки отходит клемма 67, Ш, F, DF, E, EXC, FLD;
- «плюсовой» провод от дополнительного выпрямителя на контрольную лампу обозначен D+, D, WL, L, 61, IND;
- фазу можно узнать по волнистой линии, буквам R, W или STA;
- нулевая точка статорной обмотки обозначена «0» или МР;
- клемма реле регулятора для подключения к «плюсу» бортовой сети (обычно АКБ) обозначена 15, Б либо S;
- кабель от замка зажигания должен подключаться к клемме регулятора напряжения, маркированной IG;
- бортовой компьютер подсоединяется к выводу реле регулятора с обозначением F или FR.
Рис. 22 Расположение клемм на корпусе генератора
Других обозначений не существует, а вышеуказанные присутствуют на корпусе генератора не в полном объеме, поскольку встречаются на всех существующих модификациях электроприборов.
Основные неисправности
Поломки «бортовой электростанции» вызваны неправильной эксплуатацией транспортного средства, выработкой ресурса деталей трения либо выходом из строя электрики. Вначале производится визуальная диагностика и выявление посторонних звуков, затем проверяется электрическая часть мультиметром (тестером). Основные неисправности сведены в таблицу:
| Поломка | Причина | Ремонт |
| свист, потеря мощности на высоких оборотах | недостаточная натяжка ремня, поломка подшипника/втулки | регулировка натяжения, замена втулки/подшипника |
| недозаряд | неисправно реле регулятора | замена реле |
| перезарядка | неисправно реле регулятора | замена реле |
| люфт вала | отказ подшипника или выработка втулки | замена расходника |
| утечка тока, снижение напряжения | пробой диода | замена диодов выпрямителя |
| отказ генератора | подгорание или износ коллектора, обрыв обмотки возбуждения, зависание щеток, заклинивание ротора в статоре, обрыв ведущего от АКБ провода | устранить указанные поломки |
При диагностике тестером измеряется напряжение генератора на разных оборотах двигателя – в режиме холостого хода, под нагрузкой. Проверяется целостность обмоток и соединительных проводов, диодного мостика и регулятора напряжения.
Выбор генератора для легкового авто
За счет разного диаметра шкивов клиноременной передачи генератору придается большая угловая скорость в сравнении с оборотами коленвала. Частота вращения ротора достигает 12 – 14 тысяч оборотов ежеминутно. Поэтому ресурс генератора минимум вдвое меньше, чем у ДВС авто.
Генератором машина комплектуется на заводе, поэтому при замене подбирается модификация с аналогичными характеристиками и крепежными отверстиями. Однако при тюнинге авто мощность генератора может не устроить владельца. Например, после увеличения количества потребителей (подогрев сидений, зеркал, стекол), установки сабвуфера, аудиосистемы с усилителем требуется именно выбор нового, более мощного генератора или монтаж второго электроприбора в комплекте с дополнительным аккумулятором.
В первом случае следует выбрать мощность, достаточную для подзарядки аккумулятора с 15% запасом. При установке второго генератора начальный и эксплуатационный бюджет резко увеличиваются:
- для дополнительного генератора придется установить дополнительный шкив на коленвал;
- найти место для крепления корпуса электроприбора таким образом, чтобы его шкив размещался в одной плоскости со шкивом коленвала;
- обслуживать и менять расходники сразу двух «мобильных электростанций».
С возникновением бесщеточных моделей генератора некоторые владельцы производят замену штатного прибора этим девайсом.
Бесщеточные модификации
Основным достоинством бесщеточного генератора является сверхдолгий эксплуатационный ресурс. Несмотря на сложную конструкцию и цену, ломаться здесь в принципе нечему, а окупаемость, все равно, выше за счет отсутствия расходников щетки/коллекторные кольца.
Компактные размеры и отсутствие коротких замыканий при попадании воды на залитые лаком или композитным составом обмотки позволяет монтировать его практически на любые транспортные средства.
На малых оборотах работа генератора обеспечивает электричеством только бортовую сеть, зарядка АКБ начинается при увеличении оборотов от 3000 ежеминутно.
Генераторы постоянного тока исчезли с легкового транспорта в 70-е годы прошлого столетья, так как имели сложную схему и более крупные размеры.
Таким образом, работа автомобильного генератора обеспечивает электроэнергией всех потребителей, подзаряжает АКБ и создает искру в камерах сгорания. Своевременное обслуживание и диагностика позволяет сократить эксплуатационные расходы и повысить ресурс электрического устройства.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
swapmotor.ru
виды, устройство, принцип работы и особенности прибора :: SYL.ru
Так как для работы любого двигателя внутреннего сгорания нужна электрическая энергия, а возможности аккумулятора не безграничны, и хватает батареи только на запуск, то выработкой электричества занимается автомобильный генератор. Кроме того что это устройство обеспечивает всех потребителей электроэнергией, часть выработанного тока растрачивается на заряд АКБ и на самовозбуждение ротора. Давайте посмотрим, как работает генератор и как он устроен.
Назначение
Кроме того что автомобильный генератор питает электричеством бортовую сеть, он также необходим для восстановления запаса электроэнергии, которую аккумуляторная батарея потеряла во время запуска двигателя. Изначально обмотка возбуждается от постоянного тока на АКБ. Далее генератор уже самостоятельно вырабатывает электричество. Вращение генератору передается от коленчатого вала через шкив и ременную передачу.
Без исправно работающего генератора автомобиль сможет запуститься. Но проедет он недалеко. Завести авто в следующий раз может и не получиться – аккумулятор не подзарядился, и у него попросту не хватит возможностей для следующего запуска двигателя.
Принцип действия
Работа автомобильного генератора полностью основана на физических законах электромагнитной индукции. С помощью этого явления можно трансформировать механическую энергию в электрическую. Подобный эффект проявится, если катушку медных проводов положить в область воздействия переменного магнитного поля.
Это будет способствовать образованию в катушке и проводах электрической силы, которая заставит двигаться электроны. Затем посредством этого движения на выводах катушки появится ток. На контактах проводов возникнет напряжение. А вот уровень его зависит от того, как быстро изменяется магнитное поле. Полученное напряжение в результате работы генератора – переменное, и оно будет подано к внешним потребителям.
Технические характеристики
За процесс обеспечения всех потребителей электрической энергией в генераторе отвечают токоскоростные характеристики автомобильных генераторов. Это зависимость максимального тока от частоты вращения якоря. При этом нужно знать, сколько тока в амперах способна выдать установка. Возможности находятся в пределах 55-120 ампер. Если при рабочем режиме прибор не выдает достаточное количество тока, то он неисправен.
Также имеются внешние, регулировочные, нагрузочные характеристики и показатели холостого хода.
Устройство
Устройство автомобильного генератора на самом деле несложное. Для создания магнитного поля в нем применяется специальный элемент – статор. Этот элемент представляет собой обмотку. В магнитом поле, создаваемым статором, вращается ротор или якорь генератора. Ротор представляет собой вал особой конструкции. Он также оснащен обмотками. Последние подключены к кольцам – они необходимы для подачи к ротору напряжения.
Крепление
Автомобильный генератор легко найдет в подкапотном пространстве даже новичок. Он закреплен на двигателе при помощи болтовых соединений. На корпусе предусмотрены монтажные лапы и специальная натяжная проушина, служащая для подтяжки приводного ремня.
Корпус
В корпусе находятся практически все блоки и узлы подобного устройства. Корпуса для генераторов изготавливаются из сплавов, одно из свойств которых – низкая масса. Зачастую основной компонент таких сплавов – алюминий. Он отлично подходит для этих задач – алюминий хорошо и эффективно справляется с отдачей в атмосферу тепла. Корпус состоит из двух частей. Это крышка и торцевая заглушка.
На передней части закреплен щеточный узел и диодный мост, служащий выпрямителем. Каждая из крышек образует друг с другом цельную конструкцию при помощи болтового соединения со специальными болтами. Обе крышки изнутри надежно удерживают внешнюю часть вала ротора.
В корпусе также есть еще две важные детали – это подшипники. В большинстве генераторов используется два подшипника: один – тыловой, второй – фронтальный. Оба подшипника обеспечивают валу ротора возможность вращаться.
Как устроен ротор?
Роторный узел представляет собой конструкцию из электромагнитов и катушки возбуждения. Два этих элемента смонтированы на одном валу. Последний изготавливается преимущественно из легированных сталей с небольшим содержанием присадок в виде свинца.
На валу ротора также находятся кольца и токосъемные щетки с подпружиненными контактами. Контактные кольца необходимы, чтобы ток подавался на ротор.
Статор
Продолжаем изучать устройство автомобильного генератора. Статор – это узел, представляющий собой сердечник с большим количеством пазов. В большинстве моделей таких пазов 36. В них вложены проволочные витки из трех обмоток. Обмотки соединены между собой по схеме «звезда» или «треугольник». Сердечник или магнитопровод изготавливается в виде окружности. Он набран металлическими пластинами. Пластины соединяются между собой при помощи заклепок или сваркой. Сердечник представляет собой монолитный узел.
Чтобы повысить уровень напряженности, на статорных обмотках при производстве пластин применяют специальное трансформаторное железо. Оно обладает усиленными магнитными характеристиками, в отличие от обыкновенного.
Регулятор напряжения
Регуляторы напряжения автомобильных генераторов служат для компенсации нестабильности при вращении ротора, который соединен с коленчатым валом двигателя посредством приводного ремня. Коленчатый вал работает в широком диапазоне оборотов. Регулятор соединен с графитовыми щетками и призван стабилизировать постоянное выходное напряжение, которое поступает в электрическую сеть авто.
Без регулятора невозможно будет запустить в работу генератор. Кроме того, даже если запуск удастся, невозможно будет осуществлять контроль подачи тока. Регуляторы могут удерживать ток в определенных интервалах.
Принцип работы реле-регулятора
Если к источнику электричества подключить обмотку без реле-регулятора, то уровень постоянного тока будет высоким. При помощи реле в схеме этот параметр выравнивается, чтобы не вышло из строя электрооборудование в автомобиле. По сути, реле-регулятор автомобильного генератора – это что-то вроде выключателя. Если напряжение вырастает до 13-14 вольт, то прибор автоматически отключает обмотку и включит ее, когда ток будет более низким. В результате регулярные подключения/отключения проводки позволяют генератору вырабатывать более высокое напряжение.
Сколько подобный прибор должен вырабатывать - это неважно. Когда энергия уже сгенерирована, ее нужно выпрямить. Для этих целей генератор оснащен диодным мостом. Так как напряжения большие, в работу включается регулятор, элемент моментально реагирует на изменения силы тока. Затем эта информация отправляется к сравнивающему устройству. Оно нужно для анализа показаний и сравнения с теми, которые только-только поступили. Если напряжение автомобильного генератора низкое, то регулятор будет увеличивать постоянный ток в схеме, тем самым повышая его до необходимого уровня.
Виды регуляторов
В различных генераторах используются разные типы реле-регуляторов. Это двухуровневые устройства, электронные приборы, трехуровневые, многоуровневые.
Первые двухуровневые реле сегодня считаются устаревшими. Но автолюбители, несмотря на это, продолжают их активно использовать в схемах подключения автомобильного генератора. В основе такого двухуровневого регулятора лежит электрический магнит, подключенный к датчику на обмотке. В качестве задающего элемента выступают пружины – их несколько. В качестве сравнивающего компонента выступает подвижный рычаг - он же и коммутирует проводку. Главный недостаток регуляторов такого типа – это небольшой ресурс.
Электронные модели регуляторов с предельным током автомобильного генератора до 40 А – полупроводниковые. Они имеют большой ресурс. Что касается их неисправностей, то, по сравнению с двухуровневыми аналогами, поломки здесь бывают реже.
Трехуровневые решения практически не отличаются от вышерассмотренных регуляторов. Разница здесь лишь в том, что данные приборы имеют также добавочное сопротивление.
Многоуровневые решения – это еще один вид реле-регуляторов. Они обладают тремя или даже пятью сопротивлениями. Кроме того, в продаже имеются модели со следящим режимом работы.
Диодный мост или выпрямитель генератора
Так как для нормальной работы электрооборудования автомобилей нужен постоянный ток, то выход автомобильного генератора питает электросеть через специальный узел, собранный на выпрямительных диодах.
Конструкция представляет собой трехфазный выпрямитель. В нем имеется шесть диодов – три подключаются на массу, а еще три – к плюсовому контакту агрегата. Именно они предназначены для превращения переменного напряжения в постоянное.
Щеточный узел генератора
Этот элемент представляет собой пластиковую конструкцию. Он необходим для передачи напряжения к контактным кольцам на роторе. Внутри находится несколько деталей. Однако главные среди них – это подпружиненные щетки. Они могут быть электрографитовыми или же более стойкими к износу - меднографитовыми.
Конструктивно в современных генераторах щеточный узел представляет собой единый блок с реле-регулятором.
Охлаждение
В процессе работы генератор может существенно нагреваться. Отвод лишнего тепла обеспечивается вентилятором, который закреплен на роторном валу. Генераторы со щетками, регулятором и выпрямителем вынесены за корпус с защитным кожухом. Устройства берут холодный воздух через щели.
Режимы работы
Чтобы понять, как работает автогенератор, нужно немного представлять, в каких режимах он эксплуатируется. Таких режимов всего два – это начальный этап в момент запуска мотора и рабочий режим.
В момент запуска силового агрегата главным прибором, потребляющим электричество, является стартер. Генератор еще не запущен и не вырабатывает электричество. Ввиду того что стартер потребляет ток, аккумулятору приходится интенсивно тратить энергию.
После того как мотор выйдет в свой основной рабочий режим, генератор начнет обеспечивать всех потребителей электричеством. Он будет генерировать ток, который нужен для работы основных потребителей. Вместе с этим мощности автомобильного генератора хватает и на подзарядку АКБ. По мере того как в работу включаются более мощные потребители, генератора может не хватать. Тогда энергия поступает также и от аккумулятора. При этом заряд батареи расходуется очень быстро.
Ремонт генераторов
Поломки генератора могут быть самыми разными. В одном случае для ремонта достаточно заменить диодный мост, в другом – выполнить замену более значимых деталей.
Итак, среди основных неисправностей – выход из строя цепи. Это могут быть обрывы, замыкания, любые другие нарушения. В данном случае ремонт автомобильного генератора заключается в том, чтобы проверить, какой ток и какое напряжение выдает генератор. Затем выбирают решение. Также одна из поломок – износ графитовых щеток или диодов в выпрямительном мосте. Все эти неисправности легко устраняются своими руками.
Шум при работе генератора говорит о дефектах подшипниковых узлов, а также о недостаточном количестве смазки. Также возможен износ сепараторов, проворачивание колец. При воющих звуках можно заметить такие поломки, как межвитковое замыкание статорных обмоток. В таких случаях лучше доверить ремонт агрегата профессионалам.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет генератор. Как видите, это довольно значимый и необходимый элемент в любом автомобиле.
www.syl.ru
Характеристики автомобильных генераторов
Способность генераторной установки обеспечивать потребителей электроэнергией на различных режимах работы двигателя определяется его токоскоростной характеристикой (ТСХ) - зависимостью наибольшей силы тока, отдаваемого генератором, от частоты вращения ротора при постоянной величине напряжения на силовых выводах. На рис. 5.4 представлена токоскоростная характеристика генератора.
| | Рисунок 5.11 Токоскоростная характеристика генераторных установок. |
На графике имеются следующие характерные точки:
n0- начальная частота вращения ротора без нагрузки, при которой генератор начинает отдавать ток;
Iхд- ток отдачи генератора при частоте вращения, соответствующей минимальным устойчивым оборотам холостого хода двигателя. На современных генератоpax ток, отдаваемый в этом режиме, составляет 40-50% от номинального;
частота вращения npни сила тока Idнв расчетном режиме. (Точка расчетного режима определяется в месте касания ТСХ касательной, проведенной из начала координат. Приблизительно расчетное значение силы тока может быть определено как 0,67 IdmРасчетному режиму соответствуют максимальный механический момент генератора и в области этого режима наблюдается наибольший нагрев узлов, так как с ростом частоты вращения растет ток генератора и, следовательно, нагрев его узлов, но одновременно возрастает и интенсивность охлаждения генератора вентилятором, расположенным на его валу;
Idm- максимальный (номинальный) ток отдачи при частоте вращения ротора 5000 мин-1(6000 мин-1для современных генераторов).
В технической документации на генераторы часто указывается не вся ТСХ, а лишь ее отдельные характерные точки (см. рис. 5.4).
На новые модели отечественных двигателей устанавливаются генераторы компактной конструкции (94.3701 и др.). Безщеточные (индукторные) генераторы (955.3701 для ВАЗов, Г700А для УАЗов) отличаются от традиционной конструкции тем, что у них на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения - на статоре (смешанное возбуждение). Это позволило обойтись без щеточного узла (уязвимая часть генератора) и контактных колец. Однако эти генераторы имеют несколько большую массу и более высокий уровень шума.
Другой характеристикой, по которой можно представить энергетические способности генератора, является величина его коэффициента полезного действия (КПД), определяемого в режимах соответствующих точкам токоскоростной характеристики (рис. 5.5). Величина КПД по рис. 5.5 приведена для ориентировки, т.к. она зависит от конструкции генератора - толщины пластин, из которых набран статор, диаметра контактных колец, подшипников, сопротивления обмоток и т. п., но, главным образом, от мощности генератора. Чем генератор мощнее, тем его КПД выше.
| | Рисунок 5.12 Выходные характеристики автомобильных генераторов: 1 - токоскоростная характеристика, 2 - КПД по точкам токоскоростной характеристики. |
Наконец, генераторную установку характеризует диапазон ее выходного напряжения, при изменении в определенных пределах частоты вращения, силы тока нагрузки и температуры. Обычно в проспектах фирм указывается напряжение между силовым выводом "+" и "массой" генераторной установки в контрольной точке или напряжение настройки регулятора при холодном состоянии генераторной установки частоте вращения 6000 мин-1, нагрузке силой тока 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также термокомпенсация- изменение регулируемого напряжения в зависимости от температуры окружающей среды. Термокомпенсация указывается в виде коэффициента, характеризующего изменение напряжения при изменении температуры окружающей среды на ~1°С. Как было показано выше, с ростом температуры напряжение генераторной установки уменьшается.
studfiles.net
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
устройство, принцип работы, типы, напряжение и мощность
Система электроснабжения любого современного автомобиля устроена достаточно сложно. Благодаря значительным доработкам, производителю удалось достичь таких характеристик, которые удовлетворяют самым строгим требованиям. Главным функциональным элементом в схеме электропитания автомобиля является генератор напряжения. Сегодня мы выясним, для чего нужно такое устройство, и какова схема его работы.
Острая необходимость
Прежде чем определяться, для чего нужен автомобильный генератор, стоит немного углубиться в теорию и вспомнить схему электропитания современного автомобиля.
В машине располагаются многочисленные потребители электроэнергии, которые включены в единую цепь и постоянно питаются от источника тока. Пока мотор не заведен, все эти потребители подключаются к аккумулятору, который подает постоянный ток по подключенным к нему проводам. Иными словами, АКБ выполняет роль обыкновенной батарейки. Но сколько может производить ток аккумулятор без подзарядки? Очевидно, что такая система функционировать вечно не сможет, и рано или поздно аккумулятор сядет.
Батарее постоянно необходим заряд такой величины, который восстановит разность потенциалов на клеммах АКБ. Также часть систем, таких как обогрев стекол и зеркал, попросту не могут питаться от аккумулятора: его ресурс слишком мал для таких потребителей. Именно эти проблемы и решает генератор, который, за счет двигателя, приведенного в движение, выдает ток постоянной величины.
Как только автомобиль завелся, генератор тут же начинает функционировать сразу в двух направлениях, чем и обусловлен принцип его действия. Первое, на что будет направлен максимальный потенциал — это восполнение заряда аккумуляторной батареи. Как только этот потенциал достигнет своего максимума, разница между токами генератора и аккумулятора станет практически нулевой, и генератор перейдет к снабжению электрических систем.
Немного теории
Вообще говоря, современные генераторы имеют тот же принцип функционирования, что и устройства, выпускаемые еще полвека назад. Стало быть, если копнуть глубже и разобраться в деталях, то функциональная схема сможет стать понятной даже человеку, далекому от техники и уж тем более ремонта автомобилей.
Стоит отметить, что генератор напряжения — прибор электромеханического вида.
Это означает, что сколько бы много электрических систем ему ни пришлось снабжать, потенциал он будет вырабатывать лишь за счет механического вращения маховика двигателя, который и приводит в движение всю систему подзарядки.
В основе механического привода лежит клиноременная передача, которая способна эффективно передавать вращение ведущего вала ведомому. Особенностью этой системы является то, что здесь, подобно трансмиссии автомобиля, можно изменять частоту вращения шкива генератора относительно маховика двигателя.
Сколько бы ни старались производители прибегнуть к изобретению инновационных схем привода генератора, самой надежной и проверенной осталась система с фиксированным диаметром шкива. Как правило, шкив генератора намного меньше маховика двигателя, что позволило современным типам генераторов выдавать достаточно высокое напряжение и мощность на своем выходе.
Вращение шкива генератора приводит к тому, что приводится в движение и ротор. Он, в свою очередь, взаимодействует с неподвижной частью — статором — и, за счет сложного действия магнитных сил и полей друг на друга, вырабатывается разность потенциалов, применяемая для питания всех электрических схем автомобиля.
От теории к практике
Теперь, когда устройство современного генератора стало понятно в общих чертах, самое время узнать и про принцип работы этого устройства, разумеется, с подробным описанием каждой из его составляющих.
Подшипник и шкив выполняют роль механической части генератора. Шкив выполняется из закаленного металла с высокой устойчивостью к износу. За шкив зацепляется ремень клиновидных типов и осуществляет его вращение. В свою очередь, к шкиву подсоединен вал, который приводит в движение статор.
При высокой частоте вращения металлические детали нагреваются, поэтому необходима система, снижающая трение деталей друг об друга. Для этих целей и применяется подшипник, который снабжен внутренним резервуаром с маслом. Смазка предотвращает трение и, тем самым, продлевает срок службы генератора и его механических составляющих.
Все содержимое генератора заключается в металлическом корпусе, который имеет достаточно сложную форму. Выполнен корпус из облегченного сплава, который, ко всему прочему, достаточно устойчив к перегревам и различным механическим деформациям. Как правило, корпус имеет в себе множество вентиляционных отверстий, расположенных на торцевой части. Генераторы повышенной мощности имеют большее количество отверстий для вентиляции, что легко объясняется большей рабочей температурой.
Помимо пассивной вентиляции, в генераторе предусмотрена активная система, которая приводится в движение по принципу передачи момента от маховика. Как правило, вентиляторы располагаются в двух частях генератора — верхней и нижней — и выполняют свою работу синхронно.
Статор выполнен из набора листов металла, который представляет собой единое целое и называется пакетом.
В современных моделях генераторов пакет собирается из отдельных элементов подковообразной формы, что позволяет не только сэкономить металл, но и уменьшить массу неподвижного элемента.
Статор в обязательном порядке обладает сердечником, а также обмоткой, которая принимает на себя роль магнитной составляющей. Как правило, обмотка выполняется из медной проволоки небольшой толщины, которая наматывается на сердечник по спирали. Пазы должны быть строго изолированы от потенциала, поступающего на медную проволоку, а потому они обязательно изолируются. В роли изолятора выступает либо специальная пленка, либо диэлектрическое напыление, имеющее достаточно длительный срок службы.
Ротор представляет собой не менее сложную по своей конструкции деталь, чем статор. Этот элемент интересен тем, что имеет так называемую полюсную систему, что позволяет избежать многих конструктивных недостатков и увеличить срок службы генератора в целом.
Полюсную функцию выполняют две пластины-звездочки, выполненные из специального мягкого сплава. Звездочки имеют клювообразные выступы, которые изогнуты в сторону вала. Между ними закрепляется втулка с возбуждающей медной обмоткой, которая выполняет магнитную функцию.
Также стоит упомянуть, что, как и в любом электрическом двигателе, здесь присутствуют щетки, которые снимают с ротора статическое электричество при вращении. Диодная сборка, которая подключается к генератору, осуществляет дополнительное выпрямление напряжения и его стабилизацию.
Выходные показатели
Когда генератор выполняет свою работу, он в постоянном режиме пополняет запас аккумуляторной батареи и обеспечивает для нее постоянное напряжение зарядки. Важно, чтобы напряжение было постоянным и не колебалось: в противном случае, существует вероятность выхода оборудования из строя, о чем будет свидетельствовать легкий дымок из-под капота авто.
Нормальное напряжение указывается на корпусе генератора и, как правило, в эксплуатационной литературе автомобиля. Этот показатель зависит не только от установленного вида и объема батареи, но и входных параметров для всех электрических систем.
Помимо нормального напряжения, также важна мощность устройства: если она будет недостаточной, то системы не будут снабжаться электроэнергией в полном объеме, а при превышении данного показателя произойдет перегрузка проводки и риск возгорания.
Подводя итоги
Автомобильные генераторы напряжения — неотъемлемая часть системы электропитания современного авто. Зная устройство и выходные параметры генератора своего автомобиля, можно самостоятельно определять неисправности системы питания и производить несложный ремонт самостоятельно, не затрачивая средств на дорогостоящий сервис.
portalmashin.ru
