Принцип работы генератора автомобиля понять совсем не сложно, если рассмотреть основные узлы этого важного устройства транспортного средства, которое превращает получаемую от мотора машины механическую энергию в электрическую.
Схема автомобильного генератора – из чего состоит генератор автомобиля?
Данный узел автомобиля необходим для зарядки и обеспечения электрооборудования при двигателе ТС необходимым ему электрическим питанием. Как правило, находится генератор в передней части автомобильного двигателя. На сегодняшний день существует два конструктивных варианта исполнения интересующего нас устройства:
- стандартная;
- компактная.
И первая и вторая конструкции имеют ряд общих элементов. К таковым относят следующие механизмы:
- щеточный узел;
- регулятор напряжения;
- статор;
- выпрямительное устройство;
- корпус;
- ротор.
Разница же между стандартным и компактным генератором заключается в том, какую конструкцию имеет их корпус, приводной шкив, выпрямительный узел и вентилятор.
Кроме того, они имеют разные геометрические размеры, что зависит не только от их устройства, но еще и от фирмы-производителя. При этом работа автомобильного генератора остается неизменной, какой бы вид ему не придали инженеры-конструкторы.
Принцип работы генератора автомобиля – как именно он работает?
Функционирование интересующего нас устройства базируется на явлении электромагнитной индукции. Суть ее в следующем. Когда магнитный поток проходит через медную катушку, на ее выводах образуется напряжение. Оно по своей величине пропорционально скорости, с которой этот самый поток изменяется.
А для того, чтобы магнитный поток смог образоваться, согласно эффекту индукции, следует пропустить электроток через катушку. По сути, если требуется получить электрический переменный ток, достаточно иметь под рукой:
- катушку (переменное напряжение будет сниматься именно с нее);
- источник магнитного переменного поля.
Указанным источником в современном транспортном средстве является вращающийся ротор, состоящий из вала, полюсной системы и контактных колец. А вот другой важный элемент – статор – нужен для формирования электротока (переменного). Статор состоит из сердечника, который набирается из стальных пластин, и обмотки.
Принцип работы автомобильного генератора – принципиальная элеткросхема узла
Недостаточно знать, как устроен генератор автомобиля в общем, если вы хотите полностью разобраться с принципом его работы. Надлежит, кроме того, изучить электросхему генераторного узла, которая включает в себя такие компоненты:
- включатель зажигания;
- «массу»;
- щеточный узел;
- конденсатор, предназначенный для подавления помех;
- диоды обмотки;
- плюсовой выход механизма;
- диоды выпрямителя (силового) – отрицательные и положительные;
- питание обмотки;
- регулятор напряжения;
- обмотки статора;
- сигнальную лампу (она подает сигнал о неисправности описываемого устройства).
Постоянное же напряжение из переменного получается за счет работы выпрямительного блока, что дает возможность генераторному устройству снабжать АКБ током. При изменении показателей частоты вращения и нагрузки коленвала начинает действовать регулятор напряжения. Его задача состоит в том, чтобы вовремя запустить обмотку возбуждения. Как видим, принцип функционирования генератора довольно-таки прост и понятен.
Автомобильный генератор - один из важнейших агрегатов в машине. Его функция заключается в том, чтобы вырабатывать и поставлять электроэнергию во все узлы, нуждающиеся в постоянном потреблении тока. Кроме того, он обеспечивает заряд аккумулятора во время старта автомобиля и в процессе рабаты двигателя.
Далее рассмотрим, из чего состоит электрогенератор в современных машинах, каков принцип работы и насколько важно содержать его в полной исправности. А также разберем какие есть разновидности приборов, применяемых в современных автомобилях.
Основные функции генератора переменного тока
Работа прибора заключается в преобразовании механической энергии, вырабатываемой коленвалом в электрический ток. В результате обеспечивается питание всех приборов, нуждающихся в электроэнергии. Электрическая энергия накапливается в аккумуляторе автомобиля. В обычном режиме именно он обеспечивает питание нуждающихся в токе систем.
Но при запуске машины именно стартер является основным потребителем энергии. Сила тока достигает сотен ампер, а напряжение в сети резко падает. Именно генератор в этот момент становится основным источником тока. Аккумуляторная батарея вырабатывает нестабильный ток, который не может обеспечить постоянное напряжение в электросети автомобиля.
Генератор тока является своего рода подстраховкой, так как именно он обеспечивает выработку и подачу электроэнергии во время резких скачков напряжения. Это может быть не только запуск двигателя, но и включение фар, переключение передач, а также начало работы дополнительных систем.
Кроме того, прибор обеспечивает заряд аккумуляторной батареи, которая так же важна для полноценной работы автомобиля.
Принцип работы
Существует два вида генераторов: постоянного и переменного тока. На большинстве современных автомобилей устанавливается второй тип генераторов. Они характерны тем, что магнитопровод и проводник у них неподвижны. Вращается только постоянный магнит, при вращении которого образуется ток. Это происходит потому, что контур катушки пронизывается переменным по величине и направлению магнитным потоком. В результате происходит равномерное нарастание и убывание энергии.
Таким образом, при прохождении мимо полюсов магнита наконечника магнитопровода образуется переменный по своей величине и направлению ток. В катушке он тоже меняется. Именно поэтому ток называется переменным. Конструкция агрегата позволяет ему вырабатывать достаточное количество электроэнергии даже при относительно медленном вращении, так как он имеет большое количество катушек и роторов, а вместо обычного магнита в нем установлен электрический.
Для всех моделей принцип работы генераторов практически одинаковый. Меняться могут лишь некоторые составляющие прибора, обеспечивающие выработку большего количества электроэнергии.
Как работает генератор переменного тока
Для тех, кто хотя бы немного разбирается в принципах выработки и распределения электроэнергии все предельно просто. В автомобиле имеется две электрические цепи: первичная и вторичная.
Между первичной и вторичной цепью стоит регулятор напряжения. Он вычисляет уровень напряжения во вторичной цепи, а в зависимости от этого задает параметры для первичной. Без регулятора напряжения в автомобиле мог бы контролироваться уровень напряжения и количество вырабатываемой электроэнергии.
Если напряжение в сети резко падает, на его показатели реагирует регулятор, и ток в цепи обмотки возбуждения повышается. В результате происходит увеличение магнитного поля, внутри электроприбора вырабатывается большее количество электроэнергии. Напряжение внутри механизма будет повышаться до тех пор, пока его рост не остановит регулятор.
Когда уровень тока во всей сети выравнивается, регулятор снова дает сигнал об увеличении напряжения в генераторе до нужного уровня. Таким образом, работа генератора напрямую зависит от количества потребляемой всеми системами автомобиля электроэнергии. А контролирует количество вырабатываемой энергии регулятор напряжения.
Важно! Работа генератора не зависит от оборотов двигателя. Если возникают сбои в электросети автомобиля, это связано либо с проблемами в самом генераторе, либо с неисправностью регулятора напряжения, но никак не с проблемами в работе двигателя. Устройство генератора позволяет вырабатывать нужное количество электроэнергии даже при небольших оборотах агрегата.
Ниже можно просмотреть видео с доступным пояснением схемы работы генератора переменного тока:
Как приводится в действие генератор
Генератор напряжения в автомобиле выполняет функцию преобразователя механической энергии в электрическую. Механическая энергия продуцируется от двигателя автомобиля. Устройство генератора выполнено таким образом, что шкив коленчатого вала передает движение к шкиву генератора. Между ними имеется ременное крепление, которое и обеспечивает эту передачу.
Все современные автомобили оснащены поликлиновыми ремнями, которые имеют хорошую гибкость и позволяют устанавливать на генераторах шкивы малого диаметра. А чем меньше диаметр этого узла, тем больше агрегат может вырабатывать энергии. Такая взаимосвязь обеспечивает высокие передаточные отношения, которые отличают высокооборотные генератора.
Из этого можно сделать вывод, что применение новых материалов и технологий в производстве генераторов постоянного и переменного тока позволяют увеличивать их производительность. Это весьма актуально для высокотехнологичных автомобилей с их повышенным потреблением электроэнергии.
Устройство генератора
Устройство генератора не слишком изменилось ос времен изобретения первых электрических механизмов постоянного и переменного тока, применяемых для продуцирования электроэнергии в автомобилях. Этот агрегат имеет следующее устройство:
- корпус;
- две крышки с отверстиями для вентиляции. Алюминиевые крышки стягиваются между собой тремя или четырьмя болтами;
- ротор, вращающийся в двух подшипниках и приводящийся в движение при помощи шкива;
- ток на обмотку электромагнита подается двумя медными кольцами и графитовыми щетками;
- они, в свою очередь, соединяются с реле-регулятором, который и обеспечивает контроль за уровнем выработки электроэнергии внутри агрегата. В зависимости от модификации, реле может быть либо встроено в корпус, либо выносится за его пределы.
Все современные приборы оснащены вентиляторами охлаждения, которые не дают устройству перегреваться. Генераторы крепятся непосредственно к передней части двигателя при помощи специальных кронштейнов.
Статор генератора состоит из сердечника, обмотки, пазового клина, паза и вывода для соединения с выпрямителями. Ротор состоит из полюсной системы. Эти компоненты находятся в корпусе, а их работа и взаимодействие является основой для выработки электроэнергии внутри устройства.
Щеточный узел помещает в себе щетки, или скользящие контакты. Они могут быть многографитными или электрографитными. Щеточные узлы передают постоянный ток на вращающийся якорь, выступающий в роли постоянного магнита. Но эти же щетки являются слабым звеном данной конструкции, так как требуют постоянного обслуживания, чистки и замены изношенных деталей.
Устройство автомобильного бесщеточного генератора
Бесщеточный тип устройства на сегодня является самым распространенным, так как он является наиболее надежным и не требует постоянного обслуживания. Как и любой другой прибор, он состоит из двух узлов:
В отличие от щеточных механизмов, здесь применяется компаундная регулировка выдаваемого напряжения. Оно реализуется за счет того, что оси обмоток смещены на 90 градусов. В результате при увеличении нагрузки магнитное поле ротора смещается в сторону основной обмотки, и вырабатываемая в ней ЭДС повышается. Напряжение, в свою очередь, стабилизируется.
Такое устройство механизма имеет следующие преимущества:
- при работе устройства не образуется угольная пыль, являющаяся основной проблемой для щеточных генераторов;
- после определенного срока эксплуатации не требуется замена щеток;
- уменьшенное количество механических конструкций значительно повышает надежность прибора и минимизирует затраты на его обслуживание;
- прибору не страшны неблагоприятные погодные условия;
- такие приборы имеют простую конструкцию, а значит и стоят они дешевле.
Бесщеточные генераторы достаточно популярны, несмотря на то что они однофазные и имеют невысокую КПД. Однако данный их недостаток устраняется применением систем с электронным регулированием и независимым возбуждением.
Как устроен генератор постоянного тока
Прибор постоянного тока имеет схожую конструкцию с генератором переменного тока. Основные его части - это якорь в форме цилиндра с обмоткой и электромагниты, создающие напряжение в приборе.
Они делятся на два типа: самовозбуждающиеся и с применением независимого включения, такие приборы тоже могут быть щеточными и бесщеточными.
Из-за того, что генераторы постоянного тока нуждаются в постоянном источнике энергии, область их применения достаточно узконаправленная. Часто они применяются для питания общественного электротранспорта. Данный тип приборов используется в дизельных генераторах.
Когда речь заходит о питании автомобиля электрической энергией, многие автовладельцы, почему-то, вспоминают только аккумулятор (аккумуляторную батарею), здесь, читаем — как выбрать аккумулятор . Но ведь главной деталью, благодаря которой и происходит превращение энергии, идущей с двигателя, из механической в электрическую, является генератор. Именно он питает все электрооборудование в машине (в заведенном состоянии) и заряжает аккумулятор.
Устройство автомобильного генератора.
Рассмотрим, из чего состоит, а также как работает данный автомобильный узел. Правда сразу оговорюсь, что речь будет идти об автомобильном генераторе переменного тока, поскольку именно этот их вид устанавливается на современные транспортные средства.
Из чего состоит генератор?
Автомобильный генератор, как правило, имеет следующие составные части:
- шкив – это своего рода место входа (с помощью ремня) механической энергии в генератор;
- корпус генератора, который образуют две крышки, передняя и задняя, к ним собственно и крепятся практически все остальные составляющие рассматриваемой нами детали;
- ротор – крепится к передней крышке корпуса генератора и состоит из стального вала с 2 стальными втулками (они имеют форму клюва) и обмотки возбуждения между ними, к которой присоединены, как правило, медные цилиндрические, контактные кольца;
- статор – отвечает за мощность генератора и состоит из металлического сердечника с 36 пазами и обмотки;
- выпрямительный щит – с помощью 6 мощных диодов (3 положительных и 3 отрицательных) преобразует напряжение, которое создает статор, в напряжение постоянного тока бортовой сети авто;
- регулятор напряжения – следит за тем, т.е. регулирует, чтобы напряжение бортовой сети машины всегда находилось в заданных пределах, вне зависимости от нагрузки, температуры окружающей среды и работы ротора.
Схема автомобильного генератора.
Принцип работы генератора.
Значит, когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, на обмотку (в ней находится магнитное поле) возбуждения в роторе от аккумуляторной батареи через щеточный узел поступает напряжение. И как только коленвал двигателя начинает вращаться, как вы помните, благодаря шкиву начинает вращаться и ротор генератора. Магнитное поле, которое создается в последнем, начинает обмотки статора, создавая тем самым на их выводах переменное напряжение. На определенной частоте вращения генератор перестает подпитываться механической энергией и начинает создавать необходимое себе напряжение сам (обмотка возбуждения запитывается внутри генератора).
Полученное напряжение направляется в выпрямительный щит, где преобразуется в постоянный ток, который заряжает аккумуляторную батарею и питает электроприборы авто.
При этом если коленчатый вал изменяет скорость своего вращения, то в данную систему включается еще регулятор напряжения. Он в зависимости от внешней нагрузки регулирует время включения обмотки возбуждения: при уменьшении нагрузки и/или увеличения скорости вращения коленвала время включения обмотки возбуждения сокращается, а при увеличении нагрузки и/или уменьшении оборотов коленвала – увеличивается. Именно в этом заключается работа автомобильного генератора. Кроме того рекомендую вам прочитать две статьи:
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.
Если сравнить машину с живым организмом, то её двигатель выполняет роль сердца, а в качестве нервной системы выступает генератор. Сможет ли автомобиль двигаться без этого агрегата? Да, сможет, однако недолго, пока не . Именно автомобильный генератор заряжает аккумулятор, поддерживая общее напряжение рабочей сети. Мы расскажем вам о принципе работы генератора и его основных элементах.
Как устроен агрегат
Ротор
Эта деталь, по сути, является электромагнитом, имеющим одну обмотку. Она расположена на валу. Поверх обмотки прикреплён специальный сердечник, диаметр которого на полтора-два миллиметра меньше, чем диаметр стартёра. Подачу тока обеспечивают медные кольца. Они также находятся на валу и соединяются с обмоткой специальными щёточками.
Обмотка
Стартёрная обмотка сделана из медной проволоки. Она крепится к пазам сердечника. Последний же сделан в виде окружности и производится из металла с повышенными магнитными свойствами. Этот материал называют трансформаторным железом. Так как генератор - это трёхфазный , стартёр оснащён тремя обмотками. Они связаны друг с другом и вместе напоминают треугольник.
В точке их соединения подключён выпрямительный мост. Проволока, из которой изготавливается обмотка, обеспечена двойной термоустойчивой изоляцией. В большинстве случаев для этого используется специальный лак.
Реле-регулятор
Ещё один важный элемент - реле-регулятор. Он являет собой электронную схему и имеет выход к графитным щёточкам. Реле-регулятор может быть установлен в корпусе генератора или отдельно от него. В первом случае он расположен рядом с графитными щётками, а во втором - щётки прикреплены к .
Выпрямительный мост
Деталь формируется с шести диодов. Последние располагаются на токопроводящем основании попарно и объединены друг с другом. На выходе переменное напряжение преобразовывается в постоянное. Мост также называют «подковой» из-за того, что внешне он напоминает это изделие.
На видео - устройство генератора:
Принцип работы генератора
Работа генератора автомобиля основана на принципе образования . Это происходит в обмотках статора. Электрическое напряжение порождается вследствие воздействия постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника. Мотор задействует ротор генератора с помощью ремённой передачи. На обмотку подаётся постоянное напряжение, которого достаточно для того, чтобы создать магнитный поток.
Когда сердечник вращается вдоль обмоток, в них возникает электродвижущая сила. Реле-регулятор налаживает силу магнитного потока в соответствии с нагрузкой, которая снимается с клеммы генератора. На выходе образуется напряжение в пределах 13,6–14,2 (это зависит от времени года). Этого достаточно для того, чтобы дозарядить и поддерживать её постоянно заряженной. Бортовая сеть тоже питается от плюсовой клеммы и включается параллельно с аккумулятором. Вне зависимости от того, какой вы купили генератор, устройство и принцип работы будут одинаковыми для всех образцов. Все подобные агрегаты работают одинаково.
На видео - принцип работы генератора:
Ни один автомобильный генератор не сможет работать без . Этот элемент обеспечивает поддержание постоянного напряжения, которое агрегат образовывает благодаря изменению силы тока, которое происходит в обмотках. Если ротор будет вращаться на высокой частоте без регулятора, напряжение может достигать пары десятков вольт. Это приведёт к перегоранию ламп и поломке обмоток, диодов и прочих приборов.
Типы регуляторов
По своей конструкции регуляторы напряжения делятся на две основные категории:
- гибридные;
- интегральные.
К первой группе относятся регуляторы, в электронной схеме которых одновременно применяются радиоэлементы и . В современных моделях автомобилей чаще всего используются интегральные регуляторы. Все компоненты таких устройств (за исключением выходного каскада) изготовлены на основе тонкоплёночной микроэлектронной технологии.
Контрольная лампа
Для того чтобы избежать проблем с регулятором, следите за контрольной лампой. Она располагается на приборной панели автомобиля. Если лампа горит, когда генератор работает, - это свидетельствует о неисправности регулятора напряжения или самого агрегата.
Крепление автомобильного генератора
Генератор автомобиля, как правило, крепится к передней части мотора с помощью болтов и специальных кронштейнов. На крышках располагаются крепёжные лапы и проушина устройства. Если генератор крепится с помощью двух лап - они находятся на двух крышках двигателя. Если же используется только одна крепёжная лапа - её располагают только на одной крышке (передней). Задняя лапа обычно имеет отверстие, в котором установлена дистанционная втулка. Она устраняет зазор, образующийся между кронштейном мотора и основанием лапы.
Разные режимы работы генераторной установки
Для того чтобы понять, автомобильный генератор, необходимо разобраться с режимами его функционирования. Первый режим, который мы рассмотрим, - это работа автомобильного генератора во время запуска двигателя. При запуске мотора электроэнергию в основном потребляет стартёр. В таком режиме сила тока очень большая, а это вызывает существенное снижение напряжения на выводе аккумулятора. Таким образом, потребители электроэнергии питаются только от аккумуляторной батареи, которая интенсивно разряжается.
Сразу же после запуска мотора генератор становится главным источником электропитания. Устройство обеспечивает ток, необходимый для зарядки аккумулятора и работы различных электрических приборов. После того как , уровень зарядного тока падает. Источником электроэнергии при этом остаётся генератор.
Когда включаются мощные потребители электроэнергии, такие как обогреватели фар или вентиляторы печки, ротор начинает медленно вращаться. Тогда генератор не может отдавать столько тока, сколько требуется. В таком режиме нагрузка перекладывается на аккумулятор, который быстро разряжается.
Заменить генератор в машине можно, но для этого необходимо соблюдать некоторые правила:
- у нового агрегата должны быть такие же токоскоростные характеристики, как и у штатного;
- энергетические параметры генераторов обязательно должны быть одинаковыми;
- размеры нового генератора должны быть подходящими, чтобы можно было легко установить его на мотор;
- у агрегатов должны быть одинаковые передаточные числа;
- схемы обоих генераторов должны быть полностью идентичными.
Учитывайте то, что в основном агрегаты, установленные на иномарках, крепятся только одной лапой. В то же время отечественные устройства с помощью двух лап. Поэтому, меняя зарубежный агрегат на наш, вам придётся заменить кронштейн крепления на моторе.
Устанавливая аккумулятор в авто, необходимо убедиться в том, что корректно подключена полярность. В случае ошибки выпрямитель генератора выйдет из строя, а это может привести к пожару. Такую же опасность таит в себе запуск мотора при некорректном определении полярности.
В процессе эксплуатации машины необходимо придерживаться следующих правил:
- контролировать , следить за чистотой контактов и надёжностью их соединения (если контакты проводов плохие - бортовое напряжение выходит за допустимую норму);
- отсоединять провода от автомобильного генератора и аккумуляторной батареи при электросварке элементов конструкции;
- следить за тем, чтобы ремень генератора был правильно натянут (если он будет натянут слабо - генератор не сможет эффективно работать, если чересчур сильно - его подшипники будут быстро изнашиваться);
- в случае подачи сигналов контрольной лампой - незамедлительно выяснять причину этого.
На видео - ремонт генератора:
Ни в коем случае нельзя делать следующее:
- оставлять машину с подключённой аккумуляторной батареей, если вы подозреваете, что выпрямитель неисправен (это приведёт к разрядке аккумулятора и возгоранию проводки);
- проверять работает ли генератор, замыкая его выводы между собой или отключая аккумулятор при работающем моторе (из-за этого может поломаться регулятор напряжения, бортовой компьютер, электронные элементы системы зажигания);
- допускать попадание остатков тосола или другой жидкости на генератор;
- оставлять включённый генератор, если сняты клеммы аккумуляторной батареи (это приводит к поломке электрооборудования машины и регулятора напряжения).
Мы рассказали вам об основных особенностях работы генератора. Эти знания пригодятся любому водителю, который стремится разбираться в машинах. Помните, что генератор - очень сложное устройство, поэтому важно бережно относиться к нему. Постоянно следите за состоянием всех его деталей, а также за степенью натяжения приводного ремня. Тогда автомобильный генератор сможет вам прослужить максимально долго.
Пожалуйста, оставьте свой комментарий о прочитанном! Нам интересно ваше мнение.
Загрузка...