Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

Съдържание

  • 3 режима на работа
  • 4 Генераторно задвижване
  • 5 Електрическа схема
  • 6 Маркировка на клемите на корпуса
  • 7 Основни неизправности
  • 8 Избор на генератор за лек автомобил
    • 8.1 Безчеткови версии
    • Тъй като двигателят се нуждае от електричество, за да работи, а батерията е достатъчна само за стартирането му, генераторът на колата се занимава с постоянното си производство на празен ход и високи обороти. В допълнение към захранването с напрежение на всички потребители на бордовата мрежа, електричеството се изразходва за презареждане на батерията и самовъзбуждане на арматурата на генератора.

      Ориз. 1 Генератор автоматично

      Предназначение на автомобилния генератор

      В допълнение към захранването на бордовата мрежа, автомобилният генератор осигурява попълване на доставките на електроенергия, консумирана от акумулатора при стартиране на двигателя с вътрешно горене. Първоначалното възбуждане на намотката се осъществява и от постоянния ток на батерията. След това генераторът започва да генерира електричество самостоятелно, когато коланът прехвърли въртенето към ролката от коляновия вал на двигателя.

      С други думи, без генератор, колата ще стартира със стартер от акумулатора, но ще кара близо и няма да стартира следващия път, тъй като батерията няма да получи презареждане. Работният живот на генератора се влияе от фактори:

      • капацитет и размер на батерията;
      • стил и режим на шофиране;
      • броя на потребителите на бордовата мрежа;
      • сезонност на експлоатацията на превозното средство;
      • качество на производство и монтаж на генераторни агрегати.

      Простият дизайн ви позволява да диагностицирате и елиминирате повечето от повредите сами.

      Характеристики на дизайна

      Принципът на работа на автомобилен генератор се основава на ефекта на електромагнитната индукция, която позволява получаване на електрически ток при насочване и след това промяна на магнитното поле около проводника. За това генераторът има необходимите подробности:

      • ротор – намотка вътре в две двойки многопосочни магнити, въртящи се през ролка и постоянен ток към намотките на полето чрез четки и колекторни пръстени
      • статор – намотки вътре в магнитната верига, в които се индуцира променлив електрически ток
      • диоден мост – коригира променлив ток към постоянен ток
      • реле за напрежение – регулира тази характеристика в диапазона 13,8 – 14,8 V
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 2 Дизайн на генератора

      Когато двигателят не работи, в момента на неговото стартиране токът на възбуждане се подава към котвата от акумулатора. Тогава генераторът започва да генерира електричество самостоятелно, преминава към самовъзбуждане, напълно възстановява заряда на батерията, когато колата се движи.

      На празен ход презареждането не се извършва, но бордовата мрежа и всички нейни потребители (фарове, музика, климатик) са осигурени изцяло.

      Статор

      В генератора най -сложното е статорното устройство:

      • от трансформаторно желязо с дебелина 0,8 – 1 мм, плочите се изрязват с печат;
      • пакетите се сглобяват от тях (заваряване или закрепване с нитове), 36 канала по периметъра са изолирани с епоксидна смола или полимерен филм;
      • след това в опаковките се поставят 3 намотки, фиксирани в жлебовете със специални клинове.
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 3 Статор на генератора

      Именно в статора се генерира променливо напрежение, което по-късно автомобилният генератор коригира в постоянен ток за бордовата мрежа и батерията.

      Ротор

      При използване на търкалящи лагери, цапфата е закалена, а самият вал е изработен от легирана стомана. На вала е навита намотка, напълнена със специален диелектричен лак. Отгоре половините на магнитните полюси се поставят и фиксират върху вала:

      • приличат на корона;
      • съдържат 6 венчелистчета;
      • се правят чрез щамповане или отливане.
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 4 Ротор на алтернатора

      Ролката е фиксирана към вала с ключ или гайка с глава за шестостен ключ. Мощността на генератора зависи от дебелината на проводника на възбуждащата бобина и качеството на изолацията с лак на намотките.

      Когато се прилага напрежение към намотките за възбуждане, около тях възниква магнитно поле, взаимодействащо с подобно поле от постоянни половини на полюсите на магнитите. Ротацията на ротора осигурява генерирането на електрически ток в намотките на статора.

      Колекторна единица

      В генератор на четки устройството на токосъбиращото устройство е както следва:

      • четки се плъзгат по колекторни пръстени;
      • чрез тях постоянен ток се предава към намотката за възбуждане.

      Електрографитните четки се носят по-малко от модификациите на медно-графит, но се наблюдава спад на напрежението върху полу-пръстените на колектора. За да се намали електрохимичното окисляване на пръстените, те могат да бъдат изработени от неръждаема стомана и месинг.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 5 Токов колектор на генератора

      Тъй като работата на колекторния възел е придружена от интензивно триене, четките и колекторните пръстени се износват по -често от останалите части и се считат за консуматив. Следователно те са бързо достъпни за периодична подмяна.

      Токоизправител

      Тъй като в статора на електрическо устройство се генерира променливо напрежение и е необходим постоянен ток за бордовата мрежа, към конструкцията се добавя токоизправител, към който са свързани намотките на статора. В зависимост от характеристиките на генератора, токоизправителният блок има различен дизайн:

      • диодният мост се запоява или пресова в подковообразни радиаторни плочи;
      • токоизправителят е сглобен на дъска, радиатори с мощни перки са запоени към диодите.
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 6 Токоизправител генератор

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 7 Опция диоден мост с независими радиатори

      Основният токоизправител може да бъде дублиран от допълнителен диоден мост:

      • запечатана компактна единица;
      • дида-грах или цилиндричен;
      • включване в общата схема с малки автобуси.

      Токоизправителят е "слабото звено" на генератора, тъй като всяко чуждо тяло, провеждащо ток, което случайно попадне между диодните радиатори, автоматично води до късо съединение.

      Волтажен регулатор

      След като променливата амплитуда се преобразува в ток от токоизправителя, електроенергията на генератора се подава към релето на регулатора на напрежението по следните причини:

      • коляновият вал на двигателя с вътрешно горене се върти с различни скорости в зависимост от вида на шофиране, разстоянието на движение и цикъла на автомобила;
      • следователно, по подразбиране автомобилният генератор не е физически способен да произвежда едно и също напрежение през различни интервали;
      • устройството на релето на регулатора и отговаря за температурната компенсация – следи стойността на температурата на въздуха, когато тя намалява, увеличава напрежението на презареждане и обратно.

      Стандартната стойност за температурната компенсация е 0,01 V / 1 градус. Някои генератори имат ръчни превключватели лято / зима, които могат да бъдат извадени в кабината или под капака на колата.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 8 Регулатор на напрежението

      Има релета за регулатор на напрежението, при които бордовата мрежа е свързана към възбуждащата намотка на генератора с проводник "-" или кабел "+". Тези дизайни не са взаимозаменяеми, не могат да бъдат объркани, най -често регулаторите на напрежение "минус" са инсталирани в леките автомобили.

      Лагери

      Лагерът от страната на ролката се счита за преден лагер, корпусът му е притиснат в капака, а върху вала се използва приплъзване. Задният лагер е разположен близо до колекторните пръстени; напротив, той е монтиран на вала с намеса за смущения; в корпуса се използва плъзгащ се монтаж.

      Във втория случай могат да се използват ролкови лагери, като предният лагер винаги е сачмен лагер с дълбок канал с мазнина за еднократна употреба, поставена фабрично, което е достатъчно за целия експлоатационен живот.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 9 Комплект лагери на алтернатора

      Колкото по -голяма е мощността на генератора, толкова по -голямо е натоварването на лагерната клетка и толкова по -често се налага смяна на двата консуматива.

      Работно колело

      Фрикционните части вътре в генератора се охлаждат чрез принудително въздушно охлаждане. За да направите това, едно или две колела се поставят върху вала, засмуквайки въздух през специални прорези / отвори в тялото на продукта.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 10 Работно колело на генератора

      Има три вида автомобилни генератори с въздушно охлаждане:

      • при наличието на четка / колекторни пръстени и отстраняване на токоизправителя, регулатора на напрежението от корпуса навън, тези възли са защитени с кожух, поради което в него се създават отвори за всмукване на въздух (позиция а) на долната част верига;
      • ако подреждането на механизмите под капака е плътно и въздухът около тях е твърде горещ, за да охлади нормално вътрешното пространство на генератора, се използва защитна обвивка със специална конструкция (позиция б) на долната фигура;
      • при малки генератори се създават прорези за всмукване на въздух в двата капака на корпуса (позиция в) на долната фигура).
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 11 Опции за въздушно охлаждане на алтернатора

      Прегряването на намотките и лагерите драстично намалява производителността на генератора и може да доведе до гърч, късо съединение и дори пожар.

      Кадър

      Традиционно за повечето електрически уреди корпусът на генератора има защитна функция за всички компоненти, разположени вътре в него. За разлика от стартера на автомобила, генераторът няма обтегач; провисването на ремъка на трансмисията се регулира чрез изместване на самия корпус на генератора. За това, освен монтажните уши, има корпус за регулиране на тялото.

      Корпусът е изработен от алуминиева сплав и се състои от два капака:

      • статор и котва са скрити вътре в предния капак;
      • вътре в задния капак има токоизправител и реле за регулатор на напрежението.
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 12 Корпусът на генератора се състои от два капака

      Правилното функциониране на генератора зависи от тази част, тъй като лагерът на ротора е притиснат в един капак, а коланът е опънат в отвора на корпуса.

      Режими на работа

      При работа с машинния генератор има 2 режима:

      • стартиране на двигателя с вътрешно горене – в този момент стартерът на автомобила и роторната намотка на генератора са единствените потребители, консумира се енергия от батерията, пусковите токове са много по -високи от работещите, следователно дали колата се стартира или не зависи от качеството на зареждане на батерията;
      • режим на работа – стартерът в този момент е изключен, намотката на ротора на генератора преминава в режим на самовъзбуждане, но се появяват други потребители (климатик, нагреватели на стъкло, огледала, фарове, звук на автомобила), е необходимо да се възстанови зареждането на батерията .

      Внимание: При рязко увеличаване на общото натоварване (аудио система с усилвател, субуфер), токът на генератора става недостатъчен, за да отговори на нуждите на бордовата система, зареждането на батерията започва да се изразходва.

      Следователно, за да намалят падането на напрежението, собствениците на автомобилни аудио често инсталират втора батерия, увеличават мощността на генератора или го дублират с друго устройство.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 13 Два генератора на една кола

      Генераторно задвижване

      Алтернаторът получава обороти за генериране на електроенергия чрез трансмисия с клинов ремък от коляновия вал на двигателя. Поради това напрежението на колана трябва да се проверява редовно, за предпочитане преди всяко каране. Основните нюанси на генераторното задвижване са:

      • напрежението се проверява със сила 3 ​​- 4 kg, отклонението в този случай не може да надвишава 12 mm;
      • диагностиката се извършва с линийка, чиято сила към единия ръб се осигурява от домакински корабостроителница;
      • коланът може да се плъзне, когато върху него попадне масло поради течове в уплътненията и маслените уплътнения в съседни възли под капака;
      • прекалено твърд колан причинява повишено износване на лагерите;
      • липсата на подравняване на ролките на коляновия вал и алтернатора води до свистене и неравномерно износване на колана в напречното сечение.
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 14 Генераторно задвижване

      Средният ресурс на ролките е 150 – 200 хиляди километра пробег на автомобила. За колана тази характеристика е твърде различна за различните производители, модели автомобили и стила на шофиране на собственика.

      Електрическа схема

      Производителите вземат предвид специфичния брой потребители в модела на автомобила, поради което във всеки случай се използва индивидуална електрическа верига на генератора. Най -търсени са 8 схеми на „мобилни електрически инсталации“ под капака на автомобил със същото обозначение на елементите:

      1. генераторен блок;
      2. намотка на ротора;
      3. магнитна верига на статора;
      4. диоден мост;
      5. превключвател;
      6. реле за лампа;
      7. реле на регулатора;
      8. лампа;
      9. кондензатор;
      10. трансформатор и токоизправител;
      11. Батерия;
      12. Ценеров диод;
      13. съпротива.
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 15 Схема 1

      В вериги 1 и 2 вълнуващата намотка се захранва с напрежение през ключа за запалване, така че батерията да не се разрежда при паркиране. Недостатъкът е превключването на 5 A ток, което намалява експлоатационния живот.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 16 Схема 2

      Следователно, на диаграма 3, контактите се разтоварват от междинно реле и консумацията на ток се намалява до десети от ампер. Недостатъкът в тази версия е сложната инсталация на генератора, намаляване на надеждността на конструкцията и увеличаване на честотата на превключване на транзистора. Фаровете могат да мигат и стрелките на инструмента могат да се разклатят.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 17 Диаграма 3

      В верига 5 от три диода се прави допълнителен токоизправител по пътя към намотката за възбуждане. Въпреки това, когато паркирате за дълго време, се препоръчва да премахнете "+" от клемата на батерията, тъй като батерията може да се изтощи. Но с първичното възбуждане на намотката по време на стартиране на двигателя с вътрешно горене, консумацията на ток на батерията е минимална. Увеличаването на напрежението, което е опасно за електрониката на машината, се гаси от ценеров диод.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 18 Диаграма 5

      За дизелови двигатели се използват генератори, използващи 6 -та верига. Те са проектирани за напрежение 28 V, вълнуващата намотка получава половината заряд поради връзката с "нулевата" точка на статора.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Фигура 19 Диаграма 6

      Диаграма 7 елиминира разреждането на батерията по време на дългосрочно паркиране чрез намаляване на потенциалната разлика в клемите "D" и "+". Допълнително крило на токоизправителния диоден мост е създадено от ценеровите диоди за елиминиране на скокове на напрежението.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 20 Диаграма 7

      Схема 8 обикновено се използва в генераторите на Bosch. Тук регулаторът на напрежението е сложен, но схемата на самия генератор е опростена.

      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 21 Диаграма 8

      Маркировка на клемите на корпуса

      При самодиагностика с мултицет информацията е от значение за собственика, как са маркирани терминалите, свързани към корпуса на генератора. Няма еднозначно обозначение, но общите принципи се спазват от всички производители:

      • от токоизправителя идва "плюс", маркиран с " +", 30, B, B + и BAT, "минус", маркиран с "-", 31, D-, B-, E, M или GRD;
      • клема 67, Ш, F, DF, E, EXC, FLD излиза от вълнуващата намотка;
      • "Положителният" проводник от допълнителния токоизправител към изпитвателната лампа се обозначава D +, D, WL, L, 61, IND;
      • фазата може да бъде разпозната по вълнообразната линия, буквите R, W или STA;
      • нулевата точка на намотката на статора е обозначена с "0" или MP;
      • релейният извод на регулатора за свързване към "плюс" на бордовата мрежа (обикновено батерия) е обозначен като 15, B или S;
      • кабелът от ключа за запалване трябва да бъде свързан към клемата на регулатора на напрежението с маркировка IG;
      • бордовият компютър е свързан към релейния изход на регулатора с маркировка F или FR.
      Характеристики, видове и принцип на действие на автомобилните генератори

      Ориз. 22 Разположение на клемите на корпуса на генератора

      Няма други обозначения и горните не присъстват изцяло върху корпуса на генератора, тъй като те се намират на всички съществуващи модификации на електрически уреди.

      Големи неизправности

      Повредите на "бордовата електроцентрала" са причинени от неправилна експлоатация на превозното средство, изчерпване на триещи части или електрическа повреда. Първо се извършва визуална диагностика и откриване на външни звуци, след това електрическата част се проверява с мултицет (тестер). Основните неизправности са обобщени в таблицата:

      Счупване Причина Ремонт свирка, загуба на мощност при високи обороти недостатъчно напрежение на колана, счупване на лагер / втулка регулиране на напрежението, смяна на втулки / лагери недозареждане дефектно реле на регулатора подмяна на реле презареждане дефектно реле на регулатора подмяна на реле игра на вала повреда на лагера или износване на втулки подмяна на консумативи ток на утечка, спад на напрежението повреда на диода смяна на токоизправител повреда на генератора изгаряне или износване на колектора, счупване на намотката за възбуждане, окачване на четки, засядане на ротора в статора, счупване на проводника, водещ от акумулатора елиминирайте посочените повреди

      По време на диагностиката тестерът измерва напрежението на генератора при различни обороти на двигателя – в режим на празен ход, под товар. Проверява се целостта на намотките и свързващите проводници, диодния мост и регулатора на напрежението.

      Избор на генератор за лек автомобил

      Поради различните диаметри на шайбите с клинообразно задвижване, генераторът получава висока ъглова скорост в сравнение с оборотите на коляновия вал. Скоростта на ротора достига 12-14 хиляди оборота всяка минута. Следователно ресурсът на генератора е поне половината от този на автомобила с двигател с вътрешно горене.

      Машината е оборудвана с генератор във фабриката, поради което при подмяната се избира модификация със същите характеристики и монтажни отвори. Въпреки това, когато настройвате автомобил, мощността на генератора може да не отговаря на собственика. Например, след увеличаване на броя на потребителите (отопляеми седалки, огледала, стъкло), инсталиране на субуфер, аудио система с усилвател, това е точно изборът на нов, по -мощен генератор или инсталирането на втори електрически уред завършен с допълнителна батерия, която е необходима.

      В първия случай трябва да изберете мощност, достатъчна за презареждане на батерията с 15% запас. С инсталирането на втори генератор, стартиращият и експлоатационният бюджет се увеличава драстично:

      • за допълнителен генератор ще трябва да инсталирате допълнителна ролка на коляновия вал;
      • намерете място за закрепване на корпуса на електрическия уред, така че ролката му да се намира в една и съща равнина с ролката на коляновия вал;
      • за обслужване и смяна на консумативи на две "мобилни електроцентрали" наведнъж.

      С появата на безчеткови модели генератори, някои собственици заменят стандартното устройство с това устройство.

      Безчеткови модификации

      Основното предимство на безчетковия генератор е неговият изключително дълъг експлоатационен живот. Въпреки сложния дизайн и цена, тук няма какво да се счупи, а възвръщаемостта все още е по -висока поради липсата на консумативи за четки / колекторни пръстени.

      Компактните му размери и липсата на къси съединения, когато водата попадне в намотките, пълни с лак или композитен състав, прави възможно монтирането му на почти всяко превозно средство.

      При ниски скорости генераторът осигурява електричество само на бордовата мрежа, батерията започва да се зарежда, когато скоростта се увеличи от 3000 на минута.

      Генераторите на постоянен ток изчезнаха от леките превозни средства през 70 -те години на миналия век, тъй като имаха сложна схема и по -големи размери.

      По този начин работата на автомобилния генератор осигурява електричество на всички потребители, зарежда батерията и създава искра в горивните камери. Навременното обслужване и диагностика могат да намалят експлоатационните разходи и да увеличат живота на електрическото устройство.

      Подобен...