Работа генератора автомобиля: Генератор автомобиля: устройство и принцип работы — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Устройство и принцип работы генератора автомобиля. Схема генератора.

У этого поста — 1 комментарий.

Содержание статьи:
Как работает генератор
Виды.
Бережем генератор и не делаем то, что нельзя делать.
Типовая схема генератора.

Наша жизнь с бурным ритмом движения сделала привычным для слуха такое слово, как генератор. Вот только каждый воспринимает его по — своему. Кто-то считает, что это программа для компьютера, кто-то уверен, что это радиоэлектронное устройство. Заострим внимание на том, что генератор – это устройство, вырабатывающее электрическую энергию. В конкретном случае речь пойдем об автомобильном генераторе.

Принцип работы генератора.

Основной принцип работы генератора – это преобразование в электрическую энергию механическую. Одновременно устройство служит и для зарядки аккумулятора, когда двигатель работает. Другой немаловажной задачей генератора является обеспечение стабильной работой каждой электрической системы, не допуская разрядки АКБ. К сведению: разрядка обычно происходит, если напряжение становится низким. В противном случае батарея перезаряжается, а это приводит к тому, что она выходит из строя раньше положенного срока. Остановимся более подробно на том, как работает генератор. Принцип его работы относительно прост. Ременная передача двигателя вращает ротор. После начала движения напряжение поступает на обмотку возбуждения, где образуется магнитный поток. За силу тока отвечает реле-регулятор, который обеспечивается увеличением либо уменьшением напряжения на щетки. На выходе напряжение всегда будет колебаться в требуемых пределах, что обычно бывает достаточно для исправной работы аккумулятора.

Функция генератора может быть более объемна, нежели все привыкли считать. Как один из вариантов может быть использован в качестве источника частотозависимого сигнала. Он необходим для системы и служит защитой для двигателя от чересчур опасных высоких частот вращения. Кроме этого генератор поддерживает питание тахометра и других ему подобных систем, напрямую связанных с работой коленчатого вала. Когда поступает сигнал о том, что генератор получает повышенную нагрузку,( он может идти как напрямую в систему управления двигателем либо через бортовой компьютер) происходит следующее. В двигателе увеличивается частота вращения коленчатого вала,( во время работы на холостом ходу), что приводит к улучшению баланса заряда. И как закономерный вывод: отключенное напряжение генератора при разгоне дает возможность разгрузить двигатель, тем самым сокращая само время разгона.

Традиция или компактность — предназначение одно. Виды генераторов.

Конструктивное исполнение делит генераторы на две группы:
• конструкция традиционная;
• компактная конструкция.

Выделим каждой из групп немного внимания.

В первую группу входят устройства, имеющие один вентилятор. Вентилятор располагается непосредственно у приводного шкива. Ко второму относят устройства, оснащенные двумя вентиляторами. Их устанавливают во внутренней полости самого генератора. Стоит отметить, что вне зависимости от конструкции, значительных отличий в принципе работы генератора не существует.

Бережем генератор и не делаем то, что нельзя делать.

Во время работы автомобильного генератора запрещается выполнять следующее:
• Если неисправен выпрямитель, генератор нельзя оставлять подключенным к АКБ.
• Не стоит проверять исправность генератора, напрямую замыкая его на «массу».
• Отключения от батареи вол время работы двигателя категорически запрещено.
• Необходимо беречь генератор от попадания на него тосола, электролита и другой жидкости.

Типовая схема генератора на автомобиле.

Другие похожие статьи:

схема, принцип работы и основные характеристики

Работу электрооборудования машины обеспечивает генератор – преобразователь в электричество энергии вращения коленного вала двигателя. В чем заключается работа генератора автомобиля – в обеспечении бесперебойного функционирования всех электросистем машины и восстановлении заряда аккумуляторной батареи.

Что называют генератором

Агрегат, преобразующий в электричество энергию вращения вала двигателя, называют электрогенератором. Так как механизм связан с коленчатым валом, его располагают в передней части двигателя.

Первоначально для машин применяли генераторные узлы постоянного тока, но появление диодных выпрямителей позволило заменить их на источники переменного тока – более надежные, легкие, мощные и стабильные.

Конструкционно различают два вида современных агрегатов, производящих переменный ток: традиционный и компактный.

При одинаковых функциях виды генераторов автомобиля различаются:

габаритными размерами;
компоновкой вентиляторов;
устройством приводного шкива;
комплектацией выпрямительного узла.

Интересно! Первые генераторы переменного тока появились в 1946 году в США и предназначались для военных машин.

Чтобы соответствовать своему назначению, генератор должен отвечать ряду требований.

Требования к генераторному устройству

При работающем двигателе агрегат обеспечивает работу электросети машины и восполняет потери аккумуляторного блока, в чем и заключается работа генератора автомобиля, поэтому:

независимо от режима эксплуатации машины необходимы такие выходные параметры генераторного устройства, чтобы не допустить прогрессивного разряда аккумулятора;
при работающем двигателе нормальное напряжение в электросети машины должно быть стабильным.

Требование к напряжению связано с чувствительностью к нему аккумулятора:

при заниженных значениях напряжения в автомобильной сети батарея не полностью заряжается – могут возникнуть сложности с запуском двигателя;
при завышенном напряжении аккумулятор перезаряжается, что сокращает срок его службы.

Интересно! В гибридных бензино-электрических машинах применяется стартер-генератор – агрегат осуществляет функцию стартера.

Ведущие производители

В ТОП-5 производителей автомобильных генераторов входят Bosch, Butec, Cav, Delphi и Ford.

Из бюджетных хорошо зарекомендовали себя СтартВольт, Прамо и АТЭ.

Схема генераторного устройства автомобиля

Принципиальная электросхема:

Аккумулятор.
Выход «+».
Зажигание.
Индикатор исправности.
Конденсато, подавляющий всплески напряжения.
Три положительных диода.
Три отрицательных диода.
«Масса».
Диоды ротора.
Обмотки статора (три фазы).
Питание ротора.
Ротор (обмотка возбуждения).
Регулятор напряжения.

Интересно! Переменный ток, вырабатываемый синхронным трехфазным генератором, преобразуется шестью диодами выпрямительного щита и как постоянный поступает в электросеть автомобиля.

Устройство генераторной установки

Конструктивно устройство генераторного узла автомобиля для всех машин одинаково. Различия могут состоять в габаритах, расположении сочлененных деталей или в качестве изготовления.

Генераторный узел состоит из нескольких частей:

Шкив, передающий через приводной ремень вращение двигателя на вал генератора.
Крышки корпуса – передняя (сторона шкива) и задняя (сторона контактных колец).
Ротор представляет собой стальной вал с двумя втулками, между которыми расположена обмотка с выводами и контактными кольцами.
Статор выполняется как труба, набранная из стальных листов.
По три диода в положительном и отрицательном теплоотводах.
Регулятор напряжения, обеспечивает стабильную работу автомобильной сети при колебаниях электрической нагрузки, изменении частоты вращения ротора и перепадах температуры окружающей среды.
Щеточный узел – пластиковая основа с установленными подпружиненными щетками.
Защитная крышка –закрывает диодный модуль.

Интересно! Чем больше величина передаточного отношения (отношение диаметров шкива коленчатого вала к шкиву генератора), тем больше тока генераторный узел отдает в автосеть.

Отправить заявку

Оставьте заявку на ремонт автомобиля, и мы свяжемся с вами в кратчайшее время

Принцип работы

Пусковой ток стартера варьируется от 100 до 500 А и разряжает аккумуляторную батарею. Сразу после запуска двигателя автомобиля электрообеспечение (зарядка аккумулятора и работа автосети) переходит к генератору – вот для чего он нужен.

После подзарядки аккумуляторной батареи, разность напряжений ее и генератора становится незначительной и зарядовый ток уменьшается.

Сколько вольт выдает генератор автомобиля:

под нагрузкой до 14 В;
на аккумулятор 14,5 – 14,8 В.

Завышение показателей указывает на неисправность реле-регулятора.

Основные параметры

Базовые характеристики генератора указываются изготовителем на щитке устройства. К ним относятся:

номинальный ток (максимальный ток отдачи генератора автомобиля), А;
номинальное напряжение 14 (или 28), В;
тип, марка.

Показательные данные генератора автомобиля

Характеристика	Что отражает
Токоскоростная характеристика (ТСХ)	Показывает зависимость того, сколько тока выдает генератор автомобиля в сеть, от частоты вращения ротора при постоянном напряжении на выходе.
Частота самовозбуждения	При работе с аккумулятором генератор должен самовозбуждаться при частоте вращения двигателя меньшей величины холостого хода.
КПД устройства	Мощность, которую генераторный блок способен получить от двигателя.
Выходное напряжение при изменении частоты вращения, величины нагрузки и температуры	В инструкциях указывают, сколько генератор выдает вольт при частоте вращения 6000 мин-1 и нагрузке в 5 А.

Возможные неисправности

Автомобильный генератор относится к устройствам высокой надежности. Возможные причины его неработоспособности делятся, по источнику неполадки, на две группы.

Механические

Причина неисправностей, относящихся к этой группе – механический износ в результате эксплуатации. Механические неисправности выявляются быстро, так как сопровождаются стуком или иным шумом.

Для устранения неисправности изношенные детали заменяют рабочими.

Детали генератора, износ которых приводит к механическим неисправностям:

шкив;
подшипник качения;
меднографитные щетки;
приводной ремень.

Электрические

Неполадки, связанные с этой группой, возникают чаще, чем механические и, не имея внешних признаков, негативно влияют на работу всего электрооборудования автомобиля и особенно, аккумулятора.

Как пример: при отказе регулятора напряжения происходит постоянный перезаряд батареи, что определяется только в результате замеров тока генератора.

К электрическим неисправностям относятся:

замыкание обмотки ротора или статора;
пробой выпрямителя;
отказ регулятора напряжения и другое.

Неисправности этой группы устраняются заменой детали на рабочую. При пробое обмотки ее можно перемотать.

Не рекомендуется:

проверять работоспособность устройства путем короткого замыкания, «на искру»;
допускать работу без нагрузки;
проводить кузовные работы не отключив провода генератора и аккумулятора;
использовать устройство с отключенным или неработающим аккумулятором.

Генератор обеспечивает надежную работу всего электрооборудования автомобиля. Его мощность и исправность влияют на надежность машины и являются одним из факторов безопасности на дороге.

Конструкция и принцип действия автомобильных генераторов и генераторов переменного тока

ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ

ГЕНЕРАТОРЫ И ГЕНЕРАТОРЫ

В статье, опубликованной в прошлом месяце, были рассмотрены принципы работы постоянного тока и принципы работы автомобильного аккумулятора. Теперь мы можем перейти к тому, как эта батарея заряжается. В старых автомобилях (примерно до 1964 года) это делалось с помощью генератора. По истечении этого времени все автомобили перейдут на генераторы и станут понятны причины замены. Давайте посмотрим, как работает каждый. Во-первых, генератор:

Схема генератора.

Основной принцип работы здесь заключается в том, что электричество производит магнетизм. И наоборот, магнетизм производит электричество. Если катушку с током поместить вокруг стального стержня, стержень намагничится. Чем больше витков провода и чем сильнее ток, тем мощнее магнит. Помещая в катушку сердечник из мягкого железа, силовые линии магнитного поля концентрируются и усиливаются. Поскольку электрическое сопротивление в железе (помните сопротивление?) меньше, чем в окружающем воздухе, силовые линии будут следовать за ядром.

Так устроены два полюсных башмака генератора. Вместо использования магнитов, которые тяжелые и дорогие, вокруг полюсных башмаков намотано множество витков проволоки. Когда ток проходит через эти обмотки, полюсные башмаки становятся электромагнитами, называемыми ПОЛЕВЫМИ КАТУШКАМИ. Эти две катушки возбуждения соединены последовательно (ток проходит через одну, а затем через другую) и намотаны так, что одна становится северным полюсом, а другая — южным полюсом магнитного поля.

Схема генератора.

Внутри генератора находится вращающийся центральный вал, который поддерживается подшипниками на каждом конце. Петли провода (обмотки якоря) наматываются на специальный ламинированный держатель, который называется АРМАТУРА. Якорь поворачивается, надев шкив на один конец вала и приводя его в движение клиновым ремнем от коленчатого вала двигателя, как показано на рисунке.

К якорю прикреплены электрические контактные сегменты, называемые КОММУТАТОРОМ. Эти сегменты электрически изолированы от якоря и друг от друга, но каждый из них припаян к одной из обмоток якоря. Это коммутатор, который по принципу включения-выключения распределяет электричество по якорю, создавая магнитное поле вокруг якоря. Над вращающимися сегментами коллектора ездят угольные «щетки». Эти щетки удерживаются в подпружиненных кронштейнах, и это давление удерживает их на коллекторе. Именно щетки со временем изнашиваются и требуют замены.

Как все работает

Когда якорь генератора впервые начинает вращаться, в железных полюсных башмаках возникает слабое остаточное магнитное поле. Когда якорь вращается, он начинает накапливать напряжение. Часть этого напряжения подается на обмотки возбуждения через регулятор генератора (обычно называемый РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, описание которого дано в следующей статье). Это приложенное напряжение создает более сильный ток обмотки, увеличивая силу магнитного поля. Увеличенное поле создает большее напряжение в якоре. Это, в свою очередь, создает больший ток в обмотках возбуждения, что приводит к более высокому напряжению на якоре. Это напряжение, конечно, может продолжать увеличиваться до бесконечности, но оно ограничено (по правилам) до заданного пика. На данный момент все это звучит как вечный двигатель, не так ли? Помните, однако, что энергия, приводящая в движение все это, — это коленчатый вал двигателя!

Изучите иллюстрацию и ознакомьтесь с деталями генератора. Следует отметить, что наиболее частой поломкой генератора являются щетки. Во-вторых, выходит из строя подшипник, особенно подшипник рядом с ведущим шкивом (неправильное натяжение ремня ускоряет выход из строя этого подшипника!)

Основной механизм отказа генераторов — неправильная установка нового или восстановленного. Механически установка проста, но электрически все сложнее. Когда генератор остановился в последний раз, в полюсных башмаках остался остаточный магнетизм. Полярность башмаков в то время зависела от направления протекания тока в обмотках катушки возбуждения. Если во время тестирования и восстановления ток будет течь в противоположном направлении, полюсные наконечники изменят полярность. Если затем запустить генератор в автомобиле, обратная полярность приведет к тому, что ток будет течь в неправильном направлении, что приведет к повреждению регулятора и разрядке аккумулятора, когда автомобиль будет оставлен на ночь. Поэтому все генераторы должны быть поляризованы после установки и перед запуском автомобиля. Это делается путем удерживания одного конца провода на клемме «батареи» регулятора и царапания другого конца о выходную клемму генератора (для генераторов с внешним заземлением). Для генераторов с внутренним заземлением правильный способ поляризации состоит в том, чтобы отсоединить «полевой» провод от регулятора и поцарапать его на клемме «батарея» на регуляторе.

Генераторы

Схема генератора.

Генераторы постоянного тока. Генераторы производят «переменный ток» или переменный ток. Преимущество генераторов заключается в том, что они производят гораздо больший ток на низких скоростях, чем генераторы, что позволяет устанавливать в автомобиле все больше и больше аксессуаров. В генераторе переменного тока обмотки «возбуждения» расположены вокруг вращающегося центрального вала, а не на «башмаках», как в генераторе. Два железных полюсных наконечника, отлитых с «пальцами», надеваются на вал, охватывая обмотку возбуждения так, что пальцы находятся между собой. Пальцы на одном полюсе образуют северные полюса, а пальцы на другом — южные полюса.

Этот узел называется РОТОР. Вокруг ротора находится ряд обмоток вокруг многослойных железных колец, прикрепленных к корпусу генератора переменного тока. Эта сборка называется СТАТОР. Коленчатый вал двигателя вращает ротор.

Постоянный ток от батареи подается в катушку возбуждения ротора с помощью щеток, трущихся о токосъемные кольца. Один конец катушки возбуждения крепится к изолированной щетке, а другой конец — к заземленной щетке. Когда поля полюсов проходят через статор, ток создается электромагнитным путем (как в генераторе), но, поскольку ротор состоит из чередующихся северного и южного полюсов, создаваемый ток течет в противоположном направлении каждые 180 градусов вращения. Другими словами, ток является «переменным».

Почему это эффективнее? Итак, обмотки статора состоят из трех отдельных обмоток. Это производит то, что известно как трехфазный переменный ток. Когда используется только одна обмотка, возникает однофазный ток (как в генераторе). По сути, генератор переменного тока производит в три раза больше тока, чем генератор, при том же усилии со стороны двигателя. Кроме того, генераторы переменного тока значительно легче и меньше генераторов.

Однако есть небольшая проблема с генераторами. Электричество переменного тока не работает в автомобиле! Электрическая система автомобиля — и аккумулятор — нуждаются в постоянном токе. Следовательно, выход генератора переменного тока «выпрямляется» в постоянный ток. Это делается путем пропускания переменного тока через кремниевые диоды. Диоды обладают своеобразной способностью пропускать ток только в одном направлении, останавливая поток, если направление меняется на противоположное. В генераторах переменного тока установлено несколько диодов, так что ток будет течь от генератора переменного тока к аккумулятору (только в одном направлении, создавая постоянный ток), но не от аккумулятора к генератору.

В реальном режиме работы регулятор напряжения определяет напряжение аккумуляторной батареи и общую нагрузку на электрическую систему автомобиля. Когда необходима зарядка, регулятор подает напряжение батареи на щетки статора, и это создает электрическое поле для зарядки. Когда потребность системы в зарядке уменьшается, напряжение на щетках отключается. Все это происходит много раз в минуту, при этом система постоянно включается и выключается, чтобы поддерживать оптимальную эффективность работы.

В следующем выпуске мы рассмотрим регуляторы напряжения и то, как они работают.

Связанные статьи

Условия использования | Кто мы | Свяжитесь с нами | Карта сайта | Политика конфиденциальности

Как работают автомобильные генераторы?

Пол Фаворс

Динамо

Автомобильный генератор — это динамо. Он способен производить электричество за счет вращения плотно намотанных тонких проводов в магнитном поле. Это магнитное поле поддерживается фиксированным расположением магнитов или электромагнитов, окружающих вращающиеся обмотки проволоки. Ток и напряжение зависят от скорости вращения проводов и силы магнитного поля.

Якорь

Скручивание и намотка проводов в автомобильном генераторе называется якорем. Этот компонент вращается с помощью ремней и шкивов, соединенных с двигателем автомобиля. Таким образом, скорость вращения регулируется скоростью двигателя. Автомобильный генератор может выдать максимальную мощность только при минимальной частоте вращения двигателя или выше ее.

Коммутатор

Коммутатор прикреплен к якорю, и основная цель этого устройства состоит в преобразовании переменного тока (AC), генерируемого вращающимся якорем, в постоянный ток (DC). Этот шаг необходим, потому что другие электрические устройства автомобиля, такие как фары и звуковой сигнал, работают только от постоянного тока. В собранной конструкции коллектора и якоря находятся две подпружиненные щетки, которые скользят по поверхности коллектора. Когда сборка вращается, эти щетки касаются различных точек контакта на коммутаторе, и именно благодаря этому механическому действию происходит преобразование тока.

Соединения

Автомобильный генератор имеет три соединения: возбуждение, якорь и землю. Как и во всех электрических системах, заземление предназначено для защиты всей системы от чрезмерного напряжения. В электрической системе автомобиля, и особенно в автомобильном генераторе, это само собой разумеющееся, так как большинство компонентов сделаны из металла. Соединение якоря, обозначенное буквой «А», является основным звеном и несет электрический выход генератора. Полевое соединение, помеченное буквой «F», представляет собой звено меньшего размера, и оно подает питание на электромагниты, окружающие якорь, и регулирует силу магнитного поля. Все три соединения подключаются к регулятору автомобиля.

Регулятор

Регулятор обычно располагается во внутреннем крыле автомобиля, и его функция заключается в регулировании электрической мощности генератора, чтобы постоянно поддерживать надлежащее напряжение. Он делает это, контролируя силу магнитного поля в генераторе. Старые устройства функционируют механически, быстро замыкая и размыкая ряд реле до тех пор, пока не будет достигнуто правильное напряжение.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока является усовершенствованием автомобильного генератора. Современные модели автомобилей больше не используют генераторы. В генераторе переменного тока структура обратная. Вместо того, чтобы вращать намотанные провода в фиксированном магнитном поле, магниты вращаются внутри обмотки. В этой конструкции больше не нужен коммутатор, а используются диоды. Это твердотельные устройства, которые позволяют электричеству двигаться только в одном направлении, успешно добиваясь преобразования переменного тока в постоянный. Генераторы более эффективны, потому что они могут выдавать больше мощности даже при низких оборотах двигателя, а это означает, что они могут заряжать автомобильный аккумулятор, даже когда автомобиль работает на холостом ходу, а автомобильный генератор не способен выполнять эту функцию.