Устройство генератора переменного тока и его классификация

КАК НА ВЫХОДЕ ПОЛУЧАЕТСЯ ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Для того, чтобы можно было пользоваться генератором, как источником энергии, ток нужно сгладить. Если увеличить количество рамок до двух и расположить их перпендикулярно друг другу. Тогда пиковые значения Е и, соответственно, тока будут возникать уже каждые четверть оборота.

Если их соединить последовательно, индуцируемый ток будет суммироваться. А его выходная характеристика будет иметь вид двух, смещенных между собой на четверть периода выпрямленных синусоид. Пульсация значительно уменьшится.

Если количество последовательных рамок еще увеличивать, тогда значение тока будет все больше приближаться к идеальной прямой. Кроме того, величина электродвижущей силы напрямую зависит от длины проводника. Поэтому количество рамок делают большим, а их совокупность и составляет обмотку вращающейся части генератора — якоря.

Для последовательного соединения витков обмотки, конец предыдущего нужно соединить с началом следующего. Делают это на полукольцах или, как их называют, пластинах. Их количество будет равняться количеству витков.

Другим фактором, влияющим на величину Е, является сила магнитного поля. Индукция магнитного потока обычного магнита слишком маленькая, а потери в среде между двумя полюсами наоборот очень большие.

Для решения первой проблемы вместо постоянного магнита используют гораздо более сильный электромагнит. Для решения второй проблемы сердечник якоря выполняют из стали. Также уменьшают до самого минимума зазор между якорем генератора и полюсами электромагнита.

Ток, протекающий в якоре, образуют своего рода электромагнит, и создает свое магнитное поле. Это явление называется реакция якоря. В нем также возникает реактивная э.д.с. Вместе они искажают магнитное поле. Чтобы это скомпенсировать, устанавливаются добавочные полюса. Они включаются в цепь якоря и полностью перекрывают это негативное воздействие.

По источнику тока возбуждения генераторы бывают:

• с независимым возбуждением;
• с самовозбуждением.

Необходимый для работы генератора магнитный поток создается благодаря току, проходящему через обмотки главных полюсов. Этот ток называется током возбуждения. При независимом возбуждении обмотка питается от аккумулятора или другого источника питания. При самовозбуждении питается током якоря.

Благодаря тому, что сердечники полюсов обладают остаточным магнетизмом, они создают небольшой магнитный поток. Если якорь начинает вращаться, этого потока достаточно для появления в витках якоря небольшого индукционного тока.

Этот ток, попадая в обмотку возбуждения полюсов, усиливает рабочий магнитный поток. Это приводит к увеличению тока в якоре и происходит цепная реакция. Таким образом, генератор быстро выходит на расчетную мощность.

По схеме подключения обмотки якоря к обмотке возбуждения генераторы с самовозбуждением делятся на три типа:

• с параллельным возбуждением;
• с последовательным возбуждением;
• со смешанным возбуждением.

Схема возбуждения влияет на характеристики генератора и особенности его применения. Основным его параметром является внешняя характеристика, выражающая зависимость напряжения на выходе от тока нагрузки при заданной частоте вращения и параметрах возбуждения. Также к основным характеристикам относится мощность и КПД, который достигает 90-95%.

Теоретические основы

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции. Если взять катушку с проводом и присоединить к ней гальванометр (чувствительный амперметр для фиксации малых значений силы тока), замкнув проводник, и поднести к ней магнит, в ней возникнет электрический ток, что и покажет гальванометр.   

При этом учитывайте, что ток возникает в тех случаях, когда магнит движется, причем, при его приближении ток идет в одну сторону, а при удалении – в другую, что и фиксирует стрелка гальванометра. Из этого можно сделать выводы об условиях, необходимых для возникновения электрического тока:

• требуется замкнутый проводник с большим количеством витков;
• он должен попасть в переменное магнитное поле, которое нарастает при приближении магнита и уменьшается при его удалении;
• ток, возникший при увеличении магнитного поля, будет противоположен току, возникающему при его уменьшении.

Чтобы обеспечить постоянное изменение магнитного поля, пронизывающего катушку с проводником, его можно просто вращать, добившись изменения направления тока, равного частоте вращения магнита, поскольку к ней будут поочередно приближаться то южный, то северный полюс магнита. Эта принципиальная система и лежит в основе устройства генератора переменного тока.

История автомобильного генератора

Майкл Фарадей

История автомобильного генератора начинается приблизительно 200 лет назад. Истоки этой истории лежат в далеком 1831 году, когда одновременно английский физик Майкл Фарадей и американский физик Джозеф Генри обнаружили явление электромагнитной индукции. Сейчас это явление известно как закон Фарадея, но статья не об этом.  Приблизительно смысл этого закона можно выразить так:  Электродвижущая сила генерируется в электрическом проводнике, который окружает изменяющийся магнитный поток. Открыв закон электромагнитной индукции, Майкл Фарадей решил построить наглядный макет своего закона. Сейчас он известен как Диск Фарадея – первое устройство, которое преобразовывало механическое движение в электрическую энергию. Таким образом можно считать, что это устройство является первым генератором. Сам Диск Фарадея был чрезвычайно неэффективным, но он имел огромное значение для развития науки и промышленности в целом.

Диск Фарадея

Слухи о законе Фарадея начали распространяться и уже в 1832 году французский производитель инструментов Ипполит Пикси построил первый в мире динамо-генератор.  Его модель создавала электрические импульсы, разделенные отсутствием тока. Таким образом, он случайно создал генератор переменного тока. Так как он не знал, что с ним делать(изменяющимся током), Пикси решил избавиться от переменного тока и сосредоточился на постоянном. Конечной задачей такого генератора являлось использование в промышленности, но это не представлялось возможным, так как генератор Пикси было довольно затруднительно использовать. Для получения электроэнергии нужно постоянно вращать вручную тяжелый магнит.

Ток переменный и ток постоянный

Сначала открыли электрический ток, когда увидели, что он, себя проявляя, действует. Потом только обнаружили, что ток бывает постоянный, но может быть и переменным.

Собственно говоря, генерация тока всегда и происходит от изменения магнитного поля, проходящего через обмотку. И напряжение, которое при этом возникает, просто обязано быть переменным. Потому что технически просто немыслимо заставить магнитное поле изменяться строго равномерно. Источники тока, полученные другим путем, основывались на стационарных процессах (или квазистационарных — учитывая разряд аккумуляторов), поэтому они и давали исключительно постоянный ток. Когда изобрели телеграф — наверное, первое электрическое изобретение, толкнувшее к созданию масштабных электрических линий, — этот самый ток в них был постоянным, хотя и прерывистым. Постоянный ток не очень высокого напряжения дает в передаче на дальние расстояния огромные потери от сопротивления в проводниках. С этим столкнулся уже Самюэль Морзе, когда протягивал свою первую телеграфную линию в 1844 году от Балтимора до Вашингтона. Они с другом сумели с этим справиться, используя «активное усиление» сигнала с помощью реле.

Усиление сигнала с помощью реле

Трамвайные линии, как известно, поначалу унаследовали эту традицию — питаться постоянным электрическим током, хотя конструкция из магнитов и вращающихся в их поле проводников, будучи использована в качестве генератора, легче и проще производит именно переменный ток.

Назначение генератора — выработка напряжения, постоянного и переменного, отсюда его устройство и принцип работы.

А типы вырабатываемого напряжения и определили строение и принцип действия генераторов.

Поэтому и различаются генераторы типами — генератор постоянного тока и генератор переменного тока.

В генераторах постоянного тока этого постоянства достигают конструкционными ухищрениями: путем создания определенной конфигурации магнитного поля, путем увеличения количества якорных рамок в роторе, в которых наводится разность потенциалов и снятие его с них с помощью многоконтактного коллектора, путем организации особых режимов тока возбуждения на специальных обмотках возбуждения, установленных на магнитах статора, и т.д.

Но, оказалось, проще добиться того же эффекта другим путем: индукционный генератор переменного тока напряжение вырабатывает, а потом оно «выпрямляется» обычной схемой диодного выпрямителя. Что и делает, например, генератор автомобиля.

«Прикуривание»

Основная статья: Прикуривание

При «прикуривании» автомобильный генератор автомобиля-донора (особенно регулятор напряжения) может выйти из строя. Дело в том, что ток, потребляемый электрическим стартером намного больше, чем максимальный ток, на который рассчитан генератор.

Например, стартер СТ-221 (ВАЗ-2101) имеет мощность 1,77 л. с., сила тока холостого хода 35 Ампер, в режиме полного торможения 500 А. Генератор Г-221 этого же автомобиля рассчитан на максимальный ток 42 А.

Для безопасного «прикуривания» рекомендуется на автомобиле-доноре отсоединять минусовую клемму аккумуляторной батареи и/или останавливать двигатель внутреннего сгорания.

Устройство простейшего генератора

Простейший генератор представляет собой обыкновенную прямоугольную рамку, которая размещена между магнитами с разными полюсами. Для снятия напряжения с вращающейся рамки используют токосъемные кольца.

В автомобилестроение используют электромагниты – катушки индуктивности или обмотки медного провода. При прохождении электрического тока через обмотку, последняя насыщается электромагнитными свойствами. Для возбуждения обмотки используется аккумуляторная батарея.

Устройство автомобильного генератора переменного тока

Автомобильный генератор состоит из корпуса с крышками, в которых имеются отверстия для вентиляции. Ротор устанавливается в подшипниках 2 и вращается в них. Привод ротора осуществляется путем ременной передачи (ремень одевается на шкив). Ротор выступает электромагнитом (обмоткой). Ток на обмотку поступает с помощью двух медных колец и графитных щеток, которые соединены с электронным регулятором. Электронный реле регулятор отвечает за напряжение на выходе, которое должно находиться в пределах 12 Вольт вне зависимости от частоты вращения шкива привода генератора. Реле регулятор может встраиваться в корпус, а может находиться отдельно.

Статор – представляет собой три медные обмотки, которые соединяются в треугольник. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, который состоит из 6 полупроводниковых диодов, которые служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Генера́тор (с латыни generator означает «производитель») — устройство, что вырабатывает электроэнергию, производит продукты или преобразует один вид энергии в другой.

Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор применяется для питания потребителей электроэнергии, таких как система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер автомобиля, системы диагностики, а также для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ).

От надежности работы генератора зависит бесперебойность работы остальных систем автомобиля и других его компонентов. Мощность современного автомобильного генератора составляет 1 кВт.

Принцип работы автомобильного генератора

Первые автомобильные генераторы были генераторы постоянного тока. Они требовали много внимания к себе, что обуславливалось частым обслуживанием и контролем работы устройства.

Затем был придуманы диодные выпрямители, что значительно увеличило ресурс работы генератора и увеличило срок его работы. Генераторы с диодными выпрямителями тока стали называться генераторами переменного тока. На производство генератора переменного тока уходило меньше материалов, соответственно он стал легче и значительно меньше, а КПД вырос, обеспечивая более стабильный ток на выходе.

В современных иномарках используют синхронные трехфазные генераторы переменного тока, а в качестве выпрямителя – трехфазный выпрямитель Ларионова.

От поворота ключа до выдачи напряжения…

Во время поворота ключа замка зажигания в рабочее положение питание подается на обмотку возбуждения и генератор начинает отдавать ток в нагрузку. За управление током в обмотке возбуждения отвечает стабилизатор напряжения, который входит в щеточный узел генератора. Питание стабилизатора напряжения осуществляется от выпрямителя.

Ротор генератора приводится во вращение от коленчатого вала через шкив посредством клинового ремня. В обмотке возбуждения создается электромагнитное поле, которое индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Выдаваемый ток – скачкообразный и зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, поэтому для его стабилизации применяется стабилизатор напряжения.

Напряжение бортовой сети в работающей системе должно находится в пределах 13,8-14,2 В, что обеспечит нормальную подзарядку АКБ.

На крупногабаритных автомобилях используются автомобильные генераторы повышенной мощности 24 В.

Какие плюсы и минусы у использования газовых электрогенераторов

Такие генераторы работают на природном газе и пропанобутановых смесях. Их мощность составляет от 1,5 кВт до десятков тысяч. Даже при низком давлении газа, этот аппарат обеспечит вас электроэнергией. А время бесперебойной работы обычного газового генератора от баллона объемом 50 литров составляет около 20 часов. Одно из важнейших достоинств газовых электрогенераторов – это их экологическая безопасность. Благодаря отсутствию масштабных выхлопных газов, которые так часто встречаются в бензиновых моделях, газовые генераторы практически не токсичны.

Также стоит учитывать, что запустить двигатель у такого агрегата можно только при положительных температурах, поэтому желательно его устанавливать в отапливаемом помещении. Среди плюсов стоит отметить и бесшумную работу газовых электрогенераторов, а также отсутствие вибрации (низкое давление на поршень двигателя), непрерывную подачу топлива и высокую экономичность использования.

Газовые генераторы используются в большинстве случаев там, где потребляется большое количество электроэнергии (от 500 кВт). Их маленький размер обеспечивают компактность, что является довольно важным фактором на производстве. Этот агрегат справится со всеми поставленными перед ним задачами: его можно использовать для сельскохозяйственных нужд, магазинов, складов и других помещений. Хотя в последнее время газовые генераторы становятся популярными и в быту.

Неисправный автомобильный генератор

Гене­ра­тор име­ет меха­ни­че­ские и элек­три­че­ские неисправности.

Меха­ни­че­ские сбои:

• сло­ман при­вод­ной ремень — тре­бу­ет­ся замена;
• сгла­жи­ва­ние ребер шки­ва так, что­бы ремень вращался;
• износ кисти;
• повре­жде­ние кор­пу­са генератора;
• повре­жде­ние подшипника.

элек­три­че­ские:

• износ кон­такт­ных колец из-за трения;
• отказ регу­ля­то­ра напряжения;
• замы­ка­ние пет­ли статора;
• пере­го­ра­ние выпря­ми­тель­ных мосто­вых диодов;
• про­жиг послед­них про­во­дов груза;
• горе­ние обмот­ки ротора.

Отказ любой части гене­ра­то­ра при­во­дит к недо­за­ряд­ке или наобо­рот. Чаще все­го регу­ля­тор напря­же­ния и под­шип­ни­ки выхо­дят из строя, при­вод­ной ремень меня­ет­ся в соот­вет­ствии с пра­ви­ла­ми тех­ни­че­ско­го обслуживания.

Кста­ти, если вам ино­гда захо­чет­ся уста­но­вить улуч­шен­ные под­шип­ни­ки и регу­ля­тор, обра­ти­те вни­ма­ние на их свой­ства, в про­тив­ном слу­чае весь­ма веро­ят­но, что заме­на дета­лей не даст жела­е­мо­го эффек­та. Все осталь­ные неис­прав­но­сти тре­бу­ют сня­тия гене­ра­то­ра и его раз­бор­ки, что луч­ше дове­рить спе­ци­а­ли­стам. Глав­ное пом­нить — если вы не буде­те сле­до­вать пра­ви­лам для Oster, то есть шанс на дол­гую и бес­пе­ре­бой­ную рабо­ту генератора.

Плохо

Интересно

Супер

Устройство и принцип работы

Главная задача этого агрегата – преобразование механической энергии в электрическую, а это зарядка аккумулятора и обеспечение питанием всего оборудования. Генератор автомобиля расположен в передней части двигателя и заводится посредством коленчатого вала. Рассмотрим, какова схема этой установки. Ротор, создающий магнитное поле, представляет собой вал с обмоткой возбуждения, каждая половина которой размещена в противоположных полюсных половинах. Контактные (токосъемные) кольца питают обмотку генератора. Ротор приводится в движение ременными передачами привода. Конструкция статора предполагает наличие сердечника и обмотки, он вырабатывает ток переменного значения, который посредством колец потечет дальше по цепи. Но сначала нужно снять заряд с рамки. Чтобы ток возбуждения попадал на кольца, применяется щеточный узел.

Двигаемся дальше. Выпрямительный блок занимается преобразованием переменного (синусоидального) напряжения, которое вырабатывается генератором автомобиля, и получает характеристику постоянного типа. Он представляет собой пластины, где расположены диоды (6 штук). В некоторых случаях схема подключения обмотки возбуждения содержит еще одну отдельную пару. В этом случае ток не может протекать через аккумулятор при незаведенном движке. А подсоединив обмотку по типу «звезда» и дополнительные силовые диоды (2 шт.), можно увеличить мощность устройства на 15%.

Поддержание напряжения автомобильного генератора в заданных пределах осуществляется посредством регулятора. Он влияет на частоту и продолжительность импульсов тока. Схема регулятора состоит из датчиков и исполнительных элементов. Они определяют, сколько обмотка возбуждения должна быть включена в сеть. При неисправности регулятора исчезает стабилизация подаваемого на АКБ напряжения. Основная часть конструктивных элементов генератора расположена в корпусе, который производится из алюминиевого сплава. Он легкий, быстро рассеивает тепло, отчего температура не достигает критических отметок, и немагнитный.

Причины отказа генератора ВАЗ 2107

Генератор на «семёрке» выходит из строя нечасто, но поломки всё же случаются. Поэтому о том, как проявляются неисправности, стоит знать более подробно.

Пробой или обрыв обмотки

От исправности катушек генератора напрямую зависит его работоспособность. С катушками может произойти обрыв и замыкание витков, пробой на корпус. При обрыве обмотки ротора заряд АКБ будет отсутствовать, о чём скажет светящаяся лампочка заряда аккумулятора на приборной панели. Если проблема кроется в замыкании катушки на корпус, то такая неисправность в основном возникает в местах выхода концов обмоток к контактным кольцам. Замыкание статора возникает из-за нарушения изоляции проводов. В этой ситуации генератор будет сильно греться и не сможет обеспечить полноценный заряд батареи. Если же статорные катушки замыкают на корпус, генератор будет гудеть, греться, а мощность снизится.

Повреждение изоляции проводов может привести к короткому замыканию

Износ щёток

Щётки генератора обеспечивают подачу напряжения на обмотку возбуждения. Их неисправность приводит к нестабильному заряду или его полному отсутствию. При неисправности щёток:

• потребители часто отключаются по непонятным причинам;
• световые приборы работают тускло и мигают;
• напряжение бортовой сети резко снижается;

• АКБ быстро разряжается.

Реле-регулятор

Если после запуска двигателя на клеммах аккумулятора напряжении ниже 13 В или значительно выше 14 В, то неисправность может быть вызвана неполадками регулятора напряжения. Выход из строя этого устройства может значительно сократить срок службы аккумулятора. Если после ночной стоянки стартёр не крутит или на самой батарее вы заметили белые подтёки, то самое время провести диагностику реле-регулятора.

Если на клеммах аккумулятора при работающем двигателе напряжение превышает 15 В, то проблема кроется в регуляторе напряжения

В этом устройстве возможны такие неполадки:

• ненадёжный контакт со щётками;
• пробой элементов;
• внутренний обрыв цепи.

Заряд может отсутствовать по причине износа или зависания щёток, что связано с усадкой пружин при длительной эксплуатации.

Пробой диодов

Выходу диодного моста из строя могут предшествовать:

• попадание влаги внутрь генератора;
• грязь и масло;

• «прикуривание машины» при полном разряде АКБ и неправильном подключении проводов.

Подшипники

На генераторе ВАЗ 2107 установлено 2 шариковых подшипника, которые обеспечивают свободное вращение ротора. Иногда генератор может издавать нехарактерные для его работы звуки, например, гул или посторонний шум. Разборка генератора и смазка подшипников может устранить проблему лишь временно. Поэтому лучше всего детали заменить. Если они выработали свой ресурс, то генератор будет издавать гудящий звук. Затягивать с ремонтом не стоит, поскольку велика вероятность заклинивания узла и остановки ротора. Подшипники могут разбиваться и гудеть из-за отсутствия смазки, большого износа или низкого качества изготовления.

Видео: как шумят подшипники генератора

Любую неисправность генератора ВАЗовской «семёрки» вполне возможно устранить своими руками. Чтобы выявить проблему, необязательно иметь специальное оборудование, владеть знаниями и навыками работы с электрооснащением автомобиля, хотя лишними они не будут. Для проверки генератора будет достаточно цифрового мультиметра или лампочки на 12 В.

Правила использования ИБП

Приобретая бесперебойник для организации резервного питания, необходимо понимать, совместно с какими приборами его можно использовать. Иногда обойтись только ИБП невозможно и тогда нужно принимать дополнительные меры по обеспечению дома электричеством.

Подключение бытовых приборов

Компьютеры, модемы, роутеры, видео- и аудиоаппаратура – типичные домашние или офисные приборы, к которым подключают бесперебойники. Если эта техника содержит обыкновенные импульсные блоки питания, то достаточно будет приобрести относительно дешевые модели, которые не выдают чистую синусоиду.

Современные модели компактны и имеют привлекательный дизайн, который гармонично вписывается совместно с другой техникой в интерьер жилой комнаты

Для освещения также не нужно приобретать дорогие изделия. Здесь главное правильно рассчитать максимальную мощность и время автономной работы.

При частых отключениях актуальна проблема незапланированной разморозки холодильников и порчи продуктов питания. При защите такого оборудования с асинхронными двигателями понадобятся ИБП более сложного устройства, так как потребуется “чистый” синусоидальный сигнал.

Кроме того, необходимо учесть наличие стартовых токов, возникающих при пуске двигателя. Упрощенно для холодильного оборудования их величину можно определить, умножив значение мощности на 5.

Если, например, на кухне есть холодильник с полной мощностью 300 Вт (при запуске – 1500 Вт) и морозильная камера на 200 Вт (при запуске – 1000 Вт), то нужен блок питания с чистой синусоидой и максимальной мощностью не менее 1700 Вт. Это значение получено на случай, когда будет работать морозильник, а в это время произойдет включение холодильника. Одновременный пуск обоих моторов маловероятен, да и такой ИБП выдержит односекундный всплеск в 2,7 кВт.

Блок онлайн типа с максимальной мощностью 2000 Вт сможет проработать около получаса при суммарном потреблении 500 Вт. Так как режим охлаждения занимает около 5 минут, то бесперебойника гарантированно хватит на 6 запусков обоих устройств.

В частных домах и коттеджах также актуально использование ИБП для поддержки системы отопления с принудительной циркуляцией. Насосам тоже необходим чистый синус

Бесперебойники также активно используют для работы газовых отопительных котлов. Учитывая стоимость подключаемого оборудования, экономить на качестве ИБП в этом случае не следует.

Резервное и дополнительное электропитание

Для многих бытовых приборов невозможно подобрать недорогой ИБП, так как будет необходима значительная максимальная мощность при длительном периоде автономной работы. Стиральные машины, электрические духовки, системы распределенного кондиционирования потребляют много электричества.

Можно, конечно, обойтись без этих устройств на время отключения электроэнергии. Это целесообразно в том случае, если такие перебои происходят редко и на короткое время. Но если все же будет принято решение по обеспечению мощных потребителей автономным питанием, то лучше использовать бензиновый или дизельный генератор. Для их быстрого запуска при отсутствии напряжения используют систему автоматического ввода резерва (АВР).

При наличии дополнительного источника питания, ИБП все же стоит использовать, хотя бы для компьютеров. Мгновенного запуска генератора и восстановления электроснабжения добиться невозможно.

Стабилизация пониженного напряжения

Проблема пониженного напряжения актуальна для объектов, подключенных к старым или маломощным электросетям. Если такая ситуация возникает постоянно, то лучше использовать входной стабилизатор.

При наличии стабилизатора, напряжение внутридомовой сети будет приведено к нормативным показателям. Это затронет и приборы, которые не подключены к ИБП

При пониженном напряжении возрастает сила тока, проходящего по внутридомовой сети. Например, пусть общая мощность подключенных к ИБП потребителей будет 1,5 кВт, а подаваемое напряжение равно 190 В.

Тогда по закону Ома:

• I₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – сила тока в цепи до ИБП без стабилизатора;
• I₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – сила тока в цепи до ИБП со стабилизатором.

Таким образом, внутридомовая сеть без стабилизатора будет испытывать повышенную нагрузку, что могло быть не учтено при выборе сечения проводки.

Поэтому при постоянном пониженном напряжении лучше установить стабилизатор. В этом случае и нагрузка на автотрансформатор ИБП будет меньше, что продлит срок его службы. Кроме того, с учетом выравнивания вольтажа, можно приобретать более дешевые бесперебойники.

Принцип работы автомобильного генератора

Принцип работы автомобильного генератора лучше начать с отдельных элементов его конструкции. С корпусом все понятно: он удерживает все компоненты на своих местах и отводит тепло. Следующим в очереди шкив. Он предназначен для передачи крутящего момента от коленчатого вала к самому генератору посредством ременного привода.  Статор, в свою очередь, является одной из основных частей, медная обмотка которой создает переменный ток в генераторе под воздействием ротора. Ротор с обмоткой возбуждения представляет собой вращающуюся деталь, которая создает магнитное поле и взаимодействуя с статором производят переменный электрический ток. Щеточный узел предназначен для передачи напряжения на вал ротора. В большинстве современных автомобилей уже нет такого понятия как щеточный узел, потому что он идет в сборе с регулятором напряжения. Вероятно многие слышали такую фразу: “Нужно щетки поменять!”. У большинства современных производимых генераторов производится замена исключительно регулятора напряжения. Регулятор напряжения представляет собой полупроводниковое устройство, которое отвечает за поддержание напряжения в нужных пределах. Заключительным элементом является диодный мост. Диодный мост принимает произведенный переменный ток от статора, преобразует(выпрямляет) его в постоянный и передает на выходной контакт.

Устройство автомобильного генератора

Автогенератор включает в себя несколько составляющих:

• Ротор.
• Статор.
• Блок щеток.
• Регулятор напряжения.
• Выпрямительный блок (диодный мост).

1 — задний подшипник; 2 — выпрямительный блок; 3 — контактные кольца; 4 — щетка; 5 — щеткодержатель; 6 — кожух; 7 — диод; 8 — втулка подшипника; 9 — винт; 10 — задняя крышка; 11 — крыльчатка; 12 — винт; 13 — ротор; 14 — обмотка ротора; 15 — передняя крышка; 16 — вал ротора; 17 — шайба; 18 — гайка; 19 — шкив; 20 — передний подшипник; 21 — обмотка ротора; 22 — статор.

Ротор

Ротором (от англ. rotation — вращение) называется подвижная часть автогенератора. Она представляет собой вал с расположенной на ней обмоткой возбуждения, находящейся между двумя полюсными половинками. Последние изготавливаются штамповкой, на каждой из них имеется шесть выступов в форме клюва, расположенных сверху обмотки. Эти половинки образуют систему полюсов и контактные кольца. Задача колец заключается в подаче электротока на обмотку через ее выводы.

Обмотка возбуждения предназначена для создания магнитного поля. Для решения этой задачи на нее должен быть подан слабый электроток. До запуска силового агрегата подачу тока для образования магнитного поля осуществляет АКБ. Когда ДВС заработает, и число оборотов достигнет нужной величины, подача тока на обмотку возбуждения будет производиться генератором

На роторе, кроме того, размещены:

• Приводной шкив.
• Подшипники качения.
• Охлаждающее устройство (вентилятор).

Ротор располагается внутри статора, зажатого между крышками корпусной части. Крышки снабжены посадочными местами, в которых помещаются роторные подшипники. Кроме того, в крышке, расположенной со стороны приводного шкива, имеются отверстия для вентиляции.

Схема вентиляции генераторов

Статор

Этот элемент, в отличие от вышеописанного, неподвижен (статичен), из-за чего и получил свое название. Его задача заключается в получении электротока переменной величины, возникающего под влиянием магнитного поля ротора. Статор состоит из обмоток и сердечника. Последний изготавливается из листовой стали и имеет пазы для укладки трех обмоток (по количеству фаз). Обмотки могут укладываться одним из двух способов: петлевым или волновым. Схема их соединения также может быть разной – в форме звезды или треугольника.

1 — сердечник; 2 — обмотка; 3 — пазовый клин; 4 — паз; 5 — вывод для соединения с выпрямителем.

При подключении по схеме «звезда» все обмотки соединяются вместе одним из концов в общей точке. Их вторые концы выполняют роль выводов. Схема «треугольник» предусматривает соединение обмоток по другому принципу: 1-я со 2-й, 2-я – с 3-ей, а 3-я, в свою очередь – с 1-й. В этом случае функцию выводов выполняют точки соединения. Наглядно обе схемы показаны на рисунке.

Схема «звезда» и «треугольник»

Блок щеток

Задача этой составляющей генератора заключается в передаче электричества на обмотку возбуждения. Конструктивно блок представляет собой корпус с расположенной в нем парой подпружиненных графитных щеток. Последние прижимаются с помощью пружин к контактным кольцам, но жестко с ними не скреплены.

Регулятор напряжения

Регулятор нужен для того, чтобы поддерживать величину напряжения на выходе в установленных пределах. Это необходимо, поскольку количество тока, как и его параметры, зависит от числа оборотов двигателя, а долговечность аккумулятора напрямую связана с подаваемой разностью потенциалов. Недостаточное напряжение приведет к «хроническому» недозаряду АКБ, а избыточное – к перезаряду. Как в первом, так и во втором случае срок службы батареи заметно снизится. Современные автомобили комплектуются электронными полупроводниковыми регуляторами.

Регулятор напряжения

Диодный мост (выпрямительный блок)

Задача этого элемента заключается в том, чтобы преобразовывать переменный ток, поступающий на него, в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Конструктивно он состоит из теплоотводящих пластин, в которые вмонтированы диоды в количестве 6 штук – по 2 на каждую статорную обмотку (на «+» и на «-») .