За что отвечает генератор в автомобиле. Автомобильный генератор: назначение и принцип работы. Принцип работы автомобильного генератора – принципиальная элеткросхема узла

Казалось бы, что общего между микроволновкой, ультрасовременной лазерной операцией и системой видеонаблюдения? На первый взгляд несовместимые вещи объединяет электрическая энергия – при её отсутствии ничего из этого использовать нельзя.

В современном обществе для подключения к постоянному источнику электричества созданы все необходимые условия. Но все же время от времени возникают ситуации, когда о бесперебойном энергоснабжении приходится заботится самостоятельно. В случаях возникновения сбоев, неисправностей или отключений на линиях электропередач настоящей находкой станет автономный электрогенератор.

Понятно, что без фена и электрокофеварки можно некоторое время обойтись, а как быть с системой отопления частного дома или холодильными установками, охлаждающими какие-нибудь вакцины, для которых даже кратковременное отключение электричества опасно, или как обеспечить электричеством строительную площадку – наличие собственного электрогенератора станет идеальным решением всех перечисленных проблем. Благо современная промышленность может удовлетворить любую потребность.

Среди богатства видов генераторов самыми востребованными на сегодняшний день являются бензиновые и дизельные. Такая популярность обусловлена небольшими размерами, экономичностью, мобильностью и относительно небольшой стоимостью.

Выбор типа генератора определяют цели его эксплуатации. В случаях, когда электрогенератор рассматривается как аварийный источник питания, - лучше остановить свой выбор на бензиновом варианте. При меньшей стоимости он еще и намного легче, что не маловажно при транспортировке и перемещениях. Также он хорошо подойдет для пикника или рыбалки.

Дизельные генераторы выбирают те, кому нужен альтернативный основной источник электропитания. Особенность дизельных двигателей позволяет создавать на их основе мощные электростанции способные обеспечить питанием небольшие предприятия, больницы и другие социальные объекты. Бытовые дизельные генераторы полностью обеспечат электроэнергией дом или коттедж. Само собой, что они более дорогие и громоздкие.

Применяют генераторы по-разному: в условиях когда электричество периодически отключают или когда не хватает в сети напряжения (перегрузка линий передачи тока, регулярные и непредвиденное отключения), так и в местах его постоянного отсутствия (гаражи, строительные площадки, теплицы, торговые площадки). Кроме того, существуют электрогенераторы специального назначения, например, трехфазные или 12 вольтовые специально для зарядки автомобильных аккумуляторов.

На каком бы варианте вы не остановились, при должном уходе и правильной эксплуатации он станет незаменимым помощником и сможет внести в дом тепло и уют, а предприятиям и офисам – возможность полноценно работать.

Электрическая машина, служащая для преобразования механической энергии в электрический ток, называется автомобильным генератором. Функция генератора, которую он выполняет в автомобиле – это зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования при двигателе, находящемся в рабочем состоянии. В качестве автомобильного генератора служит генератор переменного тока.

Располагается генератор в двигателе чаще всего в его передней части, приводится от коленного вала. На гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, подобная же схема используется и в некоторых других конструкциях системы стоп-старт. В настоящее время фирмы Denso, Delphe и Bosch занимают первые места в мире по выпуску генераторов.

Существует два вида конструкций автомобильных генераторов: ком-пактная и традиционная. Отличия, характеризующие эти виды, состоят из разницы в компоновке вентилятора, разнятся устройством корпуса, выпрямительным узлом и приводным шкивом, геометрическими размерами. Общие параметры, имеющиеся в обоих видах автомобильных генераторов, это:

• Ротор;
• Статор;
• Корпус;
• Регулятор напряжения;
• Выпрямительный блок;
• Щёточный узел.

1 - генератор; 2 - отрицательный диод; 3 - дополнительный диод; 4 - положительный диод; 5 - контрольная лампа разряда аккумуляторной батареи; 6 - комбинация приборов; 7 - вольтметр; 8 - монтажный блок; 9 - дополнительные резисторы по 100 Ом, 2 Вт; 10 - реле зажигания; 11 - выключатель зажигания; 12 - аккумуляторная батарея; 13 - конденсатор; 14 - обмотка ротора; 15 - регулятор напряжения

На валу ротора размещается одна либо две крыльчатки вентилятора (их количество зависит от конструкции) и закреплён ведомый приводной шкив. Два шариковых необслуживаемых подшипника составляют подшипниковый узел ротора. Со стороны контактных колец на валу также может быть расположен роликовый подшипник.

Статор необходим для создания переменного электрического тока, объединяет металлический сердечник и обмотки, сердечник набран из пластин, они изготовлены из стали. Имеет 36 пазов для навивки обмоток, в этих пазах укладываются обмотки, количество их три штуки, они образуют трёхфазное соединение. Есть два способа укладки обмоток в пазы – волновой способ и петлевой. Между собой обмотки соединяются по схемам «звезда» и «треугольник».

Что представляют собой эти схемы?

• «Звезда» – одни концы обмоток соединяются в одной точке, а другие концы – это выводы;
• «Треугольник» – кольцевое соединение концов обмоток в последовательности, выводы исходят из точек соединения.

Щёточный узел служит для обеспечения передачи тока возбуждения на кольца контакта. Он состоит из двух графитных щёток, пружин, которые их прижимают, и щёткодержателя. В генераторах современных машин щёткодержатель находится с регулятором напряжения в едином неразборном узле.

Выпрямительный блок выполняет функцию преобразования синусоидального напряжения, который вырабатывает генератор, в напряжение постоянного тока бортовой сети автомобиля. Это пластины, которые выполняют роль теплоотводов, со смонтированными диодами. В блоке – шесть силовых полупроводниковых диодов, на каждую фазу – по два диода, один на «положительный», а другой на «отрицательный» вывод генератора.

На многих генераторах обмотка возбуждения подключается через отдельную группу, которая состоит из двух диодов. Эти выпрямители препятствуют прохождению тока разряда аккумуляторной батареи через обмотку при неработающем двигателе. Когда обмотки соединены по принципу «звезда», на нулевом выводе устанавливается два силовых диода дополнительно, позволяя увеличивать мощность генератора до 15 процентов. Выпрямительный блок выключается в схему генератора на специальных монтажных площадках посредством пайки, сварки, или соединения болтами.

Регулятор напряжения – его предназначение поддерживать напряжение генератора в определённых пределах. В настоящее время генераторы оснащены полупроводниковыми электронными (или интегральными) регуляторами напряжения.

Конструкции регуляторов напряжения:

• гибридное исполнение – использование радиоэлементов и электронных приборов в электронной схеме вместе;
• интегральное исполнение – все компоненты регулятора (не считая выходного каскада) исполнены с помощью тонкоплёночной микроэлектронной технологии.

Регулятор напряжения производит изменение напряжения, подводимого для заряжания аккумуляторной батареи термокомпенсацией напряжения (зависимостью от t воздуха). Чем выше температура воздуха, тем меньшее напряжение идёт к аккумуляторной батарее.

Привод генератора происходит с помощью ременной передачи, обеспечивает вращение ротора со скоростью, превышающей частоту вращения коленчатого вала в два-три раза. В разных конструкциях генератора может использоваться поликлиновый или же клиновый ремень:

1. Клиновый ремень имеет предпосылки для быстрого изнашивания, (это зависит от определённого диаметра шкива) так как область применения клинового ремня ограничивается размерами ведомого шкива.
2. Поликлиновый ремень считается более универсальным, применим при небольших диаметрах ведомого шкива, с его помощью реализуется большее передаточное число. Современные модели генераторов имеют в своих конструкциях поликлиновый ремень.

Переменное напряжение преобразуется выпрямительным блоком в постоянное. В этом состоянии генератор занимается обеспечением требуемого тока для зарядки питания потребителей и аккумуляторной батареи.

Регулятор напряжения включается в работу при изменении нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Он занимается регулировкой времени включения обмотки возбуждения. Время включения обмотки возбуждения уменьшается при уменьшении внешней нагрузки и возрастании частоты вращения генератора. Время увеличивается при увеличении нагрузки и уменьшении частоты вращения. Когда же потребляемый ток превышает возможности генератора, включается в работу аккумуляторная батарея. На панели приборов имеется контрольная лампа, контролирующая работоспособное состояние генератора.

Основные параметры генератора:

• номинальное напряжение;
• номинальная частота возбуждения;
• номинальный ток;
• частота самовозбуждения;
• КПД (коэффициент полезного действия).

Токоскоростная характеристика – это зависимость силы тока от частоты вращения генератора.

Кроме номинальных значений, токоскоростная характеристика имеет и другие точки:

• минимальный ток и минимальную рабочую частоту вращения (40-50% от номинального тока составляет минимальный ток);
• максимальный ток и максимальную частоту вращения (не более чем на 10% максимальный ток превышает номинальный).

Видео

Генераторы обычно используют при отключении электроэнергии или если электричество не подведено в помещение. В этом случае используют автономную электросеть, которая работает при помощи бензиновых или дизельных генераторов. Исходя из спецификации, комплектации и функциональности агрегата можно подобрать подходящий генератор и использовать его по Вашим требованиям.

Генераторы значительно отличаются по техническим характеристикам, поэтому недостаточно опытному специалисту сложно в них разобраться. Предлагаем Вашему вниманию основные характеристики и отличия генераторов, работающих на разных видах топлива.

Не предназначен для длительных работ. При наличии основной электросети и ее сбоях необходим именно такой вид генератора. Он способен производить электричество в любую погоду, поскольку не боится резких перепадов температуры, а также морозоустойчив. При длительной эксплуатации КПД бензинового генератора резко снижается, и он может легко выйти из строя.

При длительной эксплуатации и стабильном электроснабжении рекомендуется выбрать дизельный генератор . Такие генераторы надежны и обеспечивают потребителей электроэнергией до 10 кВт. Дизель-генераторы часто используют для обеспечения жилых домов и небольших поселков, у которых отсутствует основная электросеть. Дополнительным плюсом дизель-генераторов является - экономичность. Чтобы обеспечивать длительную эксплуатацию агрегата, требуется использовать его мощность полностью. Если дизельный генератор рассчитан на 6 кВт, то всю эту мощность и необходимо использовать.

Не сделаем открытия, если скажем, что нередко бывают отключения электрической энергии. Это в свою очередь создает массу неудобств, как в быту, так и на производстве, а также в школах, дошкольных учреждениях, больницах и т.д.
Поэтому, чтобы иметь защиту от подобного рода неприятностей, надо просто купить генератор. Внезапные отключения электроэнергии могут вызвать не только отключение техники, но и надолго вывести ее из строя, если не испортить вовсе. Кроме того, отсутствие электроэнергии создает массу неудобств на любом производстве. Например, как продолжать операцию, если внезапно погас свет, а больной еще лежит на столе? Поэтому всякий осмотрительный человек заранее побеспокоится о качестве и стабильной работе своего предприятия или учреждения, а также о сохранности имущества, будь он бизнесмен, банкир, чиновник, владелец офиса, магазина или какой-либо недвижимости, требующей освещения или отопления.
Для таких случаев нам предлагают простой и становящийся все более популярным выход - использование генераторов. Чем они хороши? Во-первых, они пригодны как для домашнего использования, так и для промышленного. Все зависит от их мощности. Сейчас выпускаются очень удобные портативные бензиновые генераторы. Они выполнены в виде небольшого чемоданчика, который легко можно переносить с места на место. Во-вторых, данный вид генераторов легок в эксплуатации. Владелец, следуя прилагаемой инструкции, может быстро и легко научиться им пользоваться. Такие маленькие бензиновые генераторы имеют мощность до 1кВт.
Если же необходима большая мощность, допустим, до 6 кВт, то добрую службу вам сослужит инверторный бензиновый генератор. Он незаменим как источник резервного питания при непродолжительных перебоях в поставке электроэнергии. Чаще всего в генераторах данного вида используются двигатели марки Honda, которые обладают защитной системой от перенапряжения и контроля расхода масла.
А дизельные генераторы больше подойдут для промышленного использования. Им требуется 6-50 литров дизтоплива в зависимости от мощности. Необходимо учесть, что на запуск и остановку требуется время, а для установки дизельгенератора желательно иметь специальное помещение.
Преимущество генераторов еще и в их относительно низкой стоимости, экологичности, компактности. Кроме того, эти установки не создают лишнего шума, что также очень важно. Для промышленных целей выпускаются бензиновые электростанции мощностью 10 кВт. Получается, что с таким оборудованием вы будете защищены от любых неприятностей при перерывах в поставке электроэнергии и можете не беспокоиться о бесперебойной работе своего предприятия.

Генератор - основной источник электроэнергии машины. Расскажем как он работает, из чего состоит и его устройство.

Как он работает?

Генератор является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если он не будет работать, аккумулятор быстро разрядиться. Он обеспечивает требуемый ток для заряда АКБ и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора, генератор снижает зарядный ток и работает в штатном режиме.

При включении мощных потребителей (например, обогревателя заднего стекла, фар) и малых оборотов двигателя суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор и он начнет разряжаться.

Привод и крепление

На современных машинах привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать высокие передаточные отношения. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Устройство и из чего состоит?

Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, а "компактной" конструкции - еще на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.

На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Статор генератора: 1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - пазовый клин, 4 - паз, 5 - вывод для соединения с выпрямителем

Статор набирается из стальных листов толщиной 0.8...1 мм, но чаще выполняется навивкой "на ребро". При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор автомобильного генератора: а - в сборе; б - полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 - обмотка возбуждения; 4 - контактные кольца; 5 - вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами - полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали. Но при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора , когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел - это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов - меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными. Они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Выпрямительные узлы применяются двух типов. Это либо пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя, либо конструкции с сильно развитым оребрением и диоды припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с "массой" и выводом "+" генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места - к выпрямителю и регулятору напряжения.


Система охлаждения: а - устройства обычной конструкции; б - для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в - устройства компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков
На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства применяют генераторы со специальным кожухом, через который в него поступает холодный забортный воздух. У генераторов "компактной" конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения?

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации - изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).