0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Схема автомобильного генератора: принцип работы

Схема автомобильного генератора: принцип работы

В статье расписано подробное строение и схема автомобильного генератора, а также его принцип работы. Дана схема соединений системы генератора ВАЗ 2110 и 2106.

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:

  • Щёточный узел.
  • Основные конструктивные элементы

    В конструкцию статора входит корпус, внутри которого расположен сердечник, или пакет, собираемый из листов электротехнической стали особой формы. На качество электрического тока влияют такие факторы как: цельность листов в пакете (бывают цельными или составными), качество и материал обмотки. Для обмотки применяется медный эмаль-провод, а в дешевых устройствах возможна замена меди на алюминий.

    Роторы изготавливаются явнополюсными или неявнополюсными.

    • Явнополюсные роторы предназначены для синхронных генераторов, работающих с двигателями внутреннего сгорания с низкой частотой вращения — 1500 и 3000 об/мин.
    • Неявнополюсные роторы востребованы в высокоскоростных (более 3000 об/мин) механизмах переменного электрического тока высокой мощности. Обычно их размещают на одном валу с паровыми турбинами. Такие СГ называют «турбогенераторы».

    Схема генератора

    Чтобы суметь в нужный момент возбудить генератор, без применения аккумулятора, следует внимательно изучить схему и принцип действия разных модификаций агрегатов. Важным моментом является понимание того, для чего он нужен вообще и какие именно функции выполняет.

    Говоря простым языком генератор – это устройство, которое служит для преобразования механической энергии в электрическую. Он обеспечивает питанием все потребители электрического тока в автомобиле и подзаряжает АКБ во время работы двигателя. Размещается он в передней части мотора, а работает за счет кривошипного вала. На «гибридах» генератор используется как стартер. Однако такая схема иногда встречается и на авто с двигателем внутреннего сгорания, имеющих систему «стоп-старт».

    Исходя из этого можно сделать вывод, что генераторы бывают двух типов, отличающихся по конструкции. Главное их различие заключается в том, как располагается выпрямительный блок, приводной шкив и вентилятор. Помимо этого, генераторы имеющие разную схему, отличаются и габаритными размерами. Основные параметры, независимо от типа, остаются одинаковыми – все они имеют в конструкции ротор (индуктор), статор и т.д.

    Ниже приведена схема генератора отечественного производства. Встречается он практически на всех моделях авто нашего производства.

    А это более современная схема, часто встречается на ВАЗ от «восьмерки» и выше.

    Теперь рассмотрим схему подключения генератора и как он работает.

    Основная задача, которую выполняет ротор генератора – создает магнитополе. В этих целях вал имеет обмотку возбудителя (или ВО). Он располагается на выступах «плюсовых» половинок. На валу тоже имеется контактная группа, которая состоит из двух медных ободков. По ним проходит напряжение на обмотку возбуждения, для этого они припаиваются к контактам ВО.

    Важно! Иногда встречаются кольца из других металлов, например латунь либо сталь.

    Помимо этого, на вал устанавливаются и крыльчатка вентилятора. Там же крепится и приводной шкив (ВПД). Еще одним важным узлом ротора является подшипник.

    Читать еще:  Накладка заднего бампера ваз 2114

    Относительно функций статора – он преобразовывает постоянное напряжение в переменное и состоит из металлического сердечника набранного из пластинок и обмотки. Статор имеет 46 специальных пазов, в которые укладывается обмотка. Он позволяет разместить в себе три обмотки, благодаря чему можно получить трехфазное соединение.

    Выпрямительный блок служит для преобразования тока, который производится генератором из переменного в постоянный для последующей подачи его на потребители. Блок состоит из шести полупроводниковых диодов, на каждую фазу по два – плюс и минус генератора.

    Щетки нужны для передачи вырабатываемого тока на кольца возбудителя. Состоят они из графитового элемента, щеточек, пружин для удержания и поджима. На современных генераторах этот узел совмещен с регулятором в единое целое.

    «Шоколадка» необходима для поддержания токов генератора в заданных значениях. Сегодня можно встретить электронные либо гибридные регуляторы. В гибридном исполнении в схеме имеются радиодетали и электроприборы. В электронных – части выполнены при помощи технологий ТМТ.

    Привод генератора работает благодаря вращениям ременной передачи. Это придает такую же скорость вращения и индуктору, что и требуется для его нормальной работы.

    Отсюда в большинстве моделей генераторов обмотка возбуждения подключена отдельной группой, которая состоит из двух полупроводниковых диодов. Диодная схема чаще называется выпрямителем, и препятствует перетеканию тока из аккумулятора обратно по цепи в генератор при стоячем двигателе.

    Стоит знать. При соединении обмотки схемой «звездочка» на нулевой вывод устанавливается два дополнительных силовых диода, это позволяет повысить мощность генератора на 15 %. Выпрямительный блок устанавливается на генератор с помощью припайки либо фиксируется механическим способом.

    Регулятор является крайне важной деталью в схеме генератора, он отвечает за стабилизацию напряжения при изменениях частоты вращения кривошипного вала. Этот процесс полностью автоматический и проходит путем воздействия на обмотку возбуждения. То есть регулятор отвечает за частоту напряжения и длительность импульсов.

    Интересно. Регулятор изменяет силу тока, которая подается на аккумулятор благодаря термокомпенсации напряжения. Проще говоря, чем теплее, тем меньше тока поступает на АКБ.

    Принцип действия автомобильного генератора

    На примере генератора 37.3701 автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099.
    В основе работы генератора лежит преобразование механической энергии в электрическую, появляющуюся при вращении его ротора в постоянном магнитном поле статора (электромагнитная индукция).

    Принцип действия генератора

    Подача напряжения на обмотку возбуждения генератора

    После поворота ключа в замке зажигания в положение «1» — «включено» запитывается обмотка возбуждения генератора расположенная на роторе. Электрический ток проходит по следующей цепи от плюса к минусу:

    — «плюс» АКБ – вывод «30» генератора

    — контакты 5, 6 колодки Ш8 монтажного блока

    — контакт 6 колодки Ш1 монтажного блока

    — контакты «30» и «87» реле зажигания

    — контакт 3 колодки Ш1 монтажного блока

    — предохранитель №5 монтажного блока

    — дополнительные резисторы в монтажном блоке

    — лампа заряда АКБ на панели приборов

    — вывод «61» генератора

    — вывод «В» регулятора напряжения

    — обмотка возбуждения ротора генератора (через щетку щеточного узла)

    — вывод «Ш» регулятора напряжения (через другую щетку)

    Контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи горит, сигнализируя, что обмотка возбуждения генератора запитана от АКБ и ее цепь исправна.

    Работа генератора после пуска двигателя

    После пуска двигателя автомобиля генератор приводится в движение ремнем от шкива на коленчатом валу двигателя, начинает вырабатывать электрический ток и подавать его на потребители (электрооборудование автомобиля). Происходит это следующим образом:

    Читать еще:  Предпусковой подогреватель двигателя 220в на ваз 2110

    — Протекающий по обмотке возбуждения генератора электрический ток создает вокруг полюсов ротора магнитное поле.

    — При вращении ротора его полюса попеременно проходят над каждым из зубцов статора генератора. При этом магнитный поток, проходящий через зубцы статора, меняется по величине и направлению. Он пересекает витки обмотки статора и создает в нем электродвижущую силу (ЭДС). Обмотка статора начинает выдавать электрический ток переменного напряжения.

    — Переменный ток, вырабатываемый генератором, преобразуется в постоянный в выпрямительном блоке (диодном мосту) генератора и подается потребителям через вывод «30». Он же через дополнительные диоды (их общий вывод) питает обмотку возбуждения генератора.

    — Контрольная лампа заряда АКБ гаснет, так как напряжение на выводе «30» и выводе дополнительных диодов «61» одинаково. Ток в этом случае через лампу не протекает и она не горит. Если контрольная лампа не гаснет после пуска, то возможно генератор вообще не вырабатывает электрический ток, либо напряжение вырабатываемого тока ниже напряжения бортовой сети.

    — Чем выше вращение ротора генератора, тем больше напряжение вырабатываемого генератором тока. При достижения порога 13,6 – 14,6 В (для генератора 37.3701) в работу вступает регулятор напряжения. Выходной транзистор в нем запирается, и ток через обмотку возбуждения прерывается. Когда напряжение падает ниже пороговых значений, транзистор отпирается. Такие циклы запирания-отпирания повторяются с большой частотой, поддерживая значение напряжения на выходе с регулятора в пределах 13,6 – 14,6 В.

    — После выключения зажигания и остановки двигателя автомобиля генератор перестает вырабатывать электрический ток, питание потребителей происходит от аккумуляторной батареи.

    Примечания и дополнения

    — Электромагнитная индукция – явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока проходящего через него.

    — Транзистор – полупроводниковый элемент с тремя выводами: подача сильного тока (коллектор), подача слабого управляющего тока (база), выход тока (эмиттер). При определенной величине управляющего тока транзистор меняет свое сопротивление и может либо запирать выход тока, либо, наоборот открывать.

    Принцип работы

    Теперь разберем подробнее работу генератора переменного тока в автомобиле. При включении зажигания, на щеточный узел подается ток от аккумуляторной батареи. Через щеточный узел он попадает на медные контактные кольца, а затем на обмотку возбуждения ротора. Напомним, что ротор, по сути, является электромагнитом, который создает магнитное поле. Коленчатый вал через шкив и ременную передачу начинает вращать ротор. Вокруг ротора расположен статор, который от вращения начинает вырабатывать переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.

    Через диодный мост переменный ток “выпрямляется” и преобразуется в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Так автомобильный генератор обеспечивает питание потребителей и подзаряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при возрастании частоты вращения ротора. Таким образом поддерживается стабильная нагрузка.

    В салоне автомобиля на приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает состояние устройства. Например, лампа может загореться при обрыве ремня. Тогда питание сети будет идти только через аккумулятор. Продолжительность работы в этом случае будет зависеть от уровня заряда АКБ.

    Системы возбуждения для дизель-генераторов

    АО «Электросила” является производителем дизель-генераторов мощностью от 200 до 6300 кВт с широким спектром напряжений и частот вращения. Для дизель-генераторов изготавливаются два типа систем возбуждения: паундированием, реализованная на базе трехобмоточного суммирующего трансформатора с магнитным шунтом и управляемого тиристорно-диодного преобразователя представлена на рис.5.6. Силовая часть выполнена в виде блока с принудительным охлаждением и размещена на корпусе генератора. Малогабаритный регулятор напряжения устанавливается в щите управления энергоблоком.

    Система бесщеточная с диодным синхронным возбудителем (СБД), магнитоэлектрическим подвозбудителем с постоянными магнитами и статическим тиристорным регулятором возбуждения представлена на рис.5.7.

    Вращающаяся часть оборудования системы (дизель-генератор, диодный синхронный возбудитель и магнитоэлектрический подвозбудитель) за счетсовмещения конструкции изготавливается в виде компактного блока, установленного на валу генератора.

    Читать еще:  Не работают дворники ваз 2115 причины

    Регулятор возбуждения размещен в отдельном шкафу. Основные характеристики систем возбуждения дизель-генераторов представлены в таблице 5.1.

    Таблица 5.1. Основные характеристики систем возбуждения дизель-генераторов. Системы возбуждения дизель-генераторов характеризуются полной автономностью – начальное возбуждение обеспечивается исключительно за счет внутренних источников.

    Простой электромагнит и концентрация поля

    Если катушку ротора намотать не железный сердечник так, как показано на рис. 3.13(а), то получится магнит с одной парой полюсов N (North – северный) и S (South – южный).


    Рис. 3.13(а). Простой электромагнит.

    Из-за большого расстояния между полюсами магнитные силовые линии окажутся сильно рассеянными в пространстве. Теперь протянем полюса магнита навстречу друг другу, так, чтобы между ними остался лишь небольшой зазор (см. рис. 3.13(б)).


    Рис. 3.13(6). Загнем концы электромагнита, чтобы сконцентрировать поле.

    И, наконец, выполним полюса магнита в виде набора зубьев, входящих друг в друга, но без соприкосновения (см. рис. 3.14). Мы получим в сумме длинный узкий зазор между полюсами N и S, через который будет происходить “утечка” магнитного поля наружу. При вращении ротора эта “утечка” будет пересекать обмотки статора, и наводить в них э.д.с.

    Устройство и конструкция генератора переменного тока

    Стандартный электрогенератор имеет следующие компоненты:

    • Раму, к которой закреплен статор с электромагнитными полюсами. Изготовлена она из металла и должна выполнять защитную функцию всех элементов механизма.
    • Статор, к которому крепится обмотка. Изготавливается он из ферромагнитной стали.
    • Ротор – подвижный элемент, на сердечнике которого располагается обмотка, образующая электрический ток.
    • Узел коммутации, который отводит электричество с ротора. Представляет собой систему подвижных токопроводящих колец.

    В зависимости от назначения, генератор имеет определенные особенности конструкции, но существуют два компонента, которыми обладает любое устройство, конвертирующее механическую энергию в электричество:

    1. Ротор – подвижная цельная деталь из железа;
    2. Статор – неподвижный элемент, который изготовлен из железных листов. Внутри него есть пазы, внутри которых располагается проволочная обмотка.

    Для получения большей магнитной индукции, между этими элементами должно быть небольшое расстояние. По своей конструкции генераторы бывают:

    • С подвижным якорем и статическим магнитным полем.
    • С неподвижным якорем и вращающимся магнитным полем.

    В настоящее время более распространено оборудование с вращающимися магнитными полями, т.к. значительно удобнее снимать электрический ток со статора, чем с ротора. Устройство генератора имеет немало сходств с конструкцией электродвигателя.

    Как проверить автомобильный генератор

    В идеале генератор надо проверять на стенде, где он будет раскручен до номинальных оборотов и максимально нагружен с проверкой отдаваемой в таком режиме мощности.

    Но можно приблизительно проверить его и не снимая с автомобиля.

    1. К выходной клемме генератора подключается цифровой вольтметр (например, в составе мультиметра).
    2. Двигатель запускается. Показания вольтметра должны увеличиться до номинальных 14 – 14,5 вольт. Исключением станет случай, когда батарея сильно разряжена, тогда напряжение будет расти постепенно, по мере заряда.
    3. Двигатель выводится на средние или высокие обороты, а в автомобиле включаются фары и другие мощные потребители, общей потребностью не превышающие полную мощность генератора. Напряжение должно остаться стабильным, значит генератор отдаёт свою положенную мощность.
    4. От генератора не должно раздаваться характерных воющих звуков изношенных подшипников. При появлении сомнений достаточно снять ремень и прокрутить шкив вручную. Ротор должен вращаться абсолютно плавно, без вибраций и люфтов.

    Новый генератор очень надёжен и первые проблемы могут возникнуть лишь после пробега в 100-150 тысяч километров. Но часто эти приборы ходят значительно больше, особенно с промежуточной заменой щёточного узла.

    Ссылка на основную публикацию
    Статьи c упоминанием слов:
    Adblock
    detector