Схема работы генератора автомобиля: Генератор — Словарь автомеханика

Содержание

Генератор — Словарь автомеханика

Автомобильный генератор, в кругах автомехаников так называемый «гена» —
это агрегат, который в результате своей работы преобразовывает механическую энергию,
возникающую в результате вращения коленчатого вала двигателя авто, в электроэнергию.
Автогенератор обеспечивает процесс подзарядки аккумулятора и питает энергией все ключевые системы машины.
От его стабильной и бесперебойной работы зависит функционирование системы зажигания,
приборов, всего светового оборудования и компьютерных систем,
поэтому к надежности этого узла предъявляются самые жесткие требования.


Вращение ротора автогенератора обеспечивается за счет ремня,
связывающего его со шкивом, закрепленным на коленчатом валу авто.
Разница в диаметрах шкивов позволяет обеспечить достаточную скорость вращения
для выработки энергии даже в режиме холостого хода.


Генератор первых автомобилей вырабатывал постоянный ток,
в связи с чем, устройство генератора было сложным конструктивно,
а сам узел требовал регулярного технического обслуживания.
Современные автомобили оснащены генераторами переменного тока,
которые более просты, надежны и обладают отличными техническими характеристиками.
Подача энергии потребителям осуществляется через стабилизирующий
и выпрямительный блоки, так как для работы электроприборов машины
требуется постоянный ток.


Устройство генератора

  1. Корпус

    Узел укомплектован передней и задней крышкой.
    Обеспечивает крепление статора и самого генератора на двигателе,
    а также размещение подшипников ротора, служащих ему опорой.
    К корпусу крепится выпрямитель, блок щеток, регулятор напряжения,
    а также выводы для подключения к электросистеме.



  2. Шкив

    Посредством специализированного ремня обеспечивает вращение вала генератора.


  3. Ротор

    Вал, на котором закреплена обмотка возбуждения и контактные кольца,
    обеспечивающие передачу энергии.


  4. Статор

    Собранный из металлических листов соответствующей формы цилиндр,
    в его пазах размещена проволочная обмотка, вырабатывающая энергию.


  5. Выпрямительный блок

    Обеспечивает превращение переменного тока в постоянный.


  6. Регулятор напряжения

    Поддерживает заданный уровень напряжения в электросети автомобиля
    при изменении нагрузки, режимов работы генератора и внешних факторов.


  7. Блок щеток

    Съемная конструкция, в которой размещены щетки с пружинами,
    обеспечивающие контакт с роторными контактными кольцами.
    К щеткам обеспечивается свободный доступ для возможности их замены.


Распространенные неисправности автогенератора

Наиболее частыми поломками генератора автомобиля являются:
щетки, подшипники, выпрямительный блок, регулятор напряжения.

Генератор шумит

Основная причина шумной работы агрегата – это износ опорных подшипников.
Несвоевременная их замена может привести к повреждению посадочных мест,
в таком случае ремонт будет более дорогостоящим из-за замены изношенных ключевых деталей.

Автогенератор не выдает ток зарядки

Обнаружить проблему позволяют контрольные лампы и приборы, которыми оснащен автомобиль.
Наиболее распространенная причина – это износ контактных щеток,
либо их залипание в держателе.


Замена щеток должна производиться своевременно,
в противном случае, изношены будут контактные кольца, ремонт и замена
которых более трудоемкие и затратные.

Также возможными причинами может быть
загрязнение щеткодержателя, подгорание поверхности контактных колец
и слабая натяжка ремня генератора.

Выход из строя обмоток ротора или статора

При такой неисправности автомобильный генератор также не вырабатывает ток.
Определить неисправность иногда удается при разборке устройства и его осмотре,
в основном для этого используется омметр. При выявлении обрывов в местах пайки,
неисправность устраняется с помощью паяльника.
При замыкании обмоток производится их замена.

Выход из строя выпрямительного блока

При отсутствии неисправностей в блоке щеток и обмотках генератора,
необходимо обратить внимание на данный узел. При наличии обрыва в блоке
ток может не проходить через устройство, при коротком замыкании прибор может
пропускать ток в обе стороны. Неисправный выпрямитель необходимо заменить.

Выход из строя регулятора напряжения

Проявляется неисправность в нестабильной и неравномерной подаче напряжения
в электросеть автомобиля. При излишне высоком зарядном токе систематически перезаряжается аккумулятор авто
, в результате чего происходит «кипение» электролита.
При низком токе или его отсутствии зарядка не производится или недостаточная.
Неисправный регулятор подлежит замене.


Рекомендации по уходу за генератором:

  • необходимо обеспечить максимальную защиту агрегата от попадания пыли,
    грязи, дорожной соли;
  • все проводные соединительные крепления рекомендуется обрабатывать смазкой;
  • ремень привода генератора должен быть натянут в соответствии с требованиями,
    его замена должна производиться своевременно;
  • не рекомендуется продолжительная работа генератора
    при отключенной аккумуляторной батарее;
  • нельзя производить проверку корректности работы генератора
    путем пропускания искры между выходной клеммой и «массой» авто,
    так как это чревато выходом из строя выпрямителя.

Из всего выше упомянутого можно сделать один небольшой вывод:
чтобы не пришлось прерывать весь интернет в поисках решения проблем
с неработающим генератором нужно уделять ему должный уход.
А именно: следить в каком состоянии находится электропроводка
(в частности за контактами подходящих к генератору, регулятору напряжения),
та как плохой контакта способствует выходу из нормы бортового напряжения.
Так же уделять внимание натяжению ремня генератора и быстро определять причину
загорания сигнальной лампы генератора на приборной панели.

Связанные термины

Схема соединений генератора, стартера, аккумулятора

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Схема подключения стартера ВАЗ

На автомобилях ВАЗ применяются стартеры, представляющие собой электродвигатель постоянного тока с электромагнитным двухобмоточным тяговым реле и роликовой муфтой свободного хода (обгонной муфтой). Стартеры служат для обеспечения минимальной частоты вращения коленчатого вала, необходимой для запуска двигателя. Питание стартера в режиме пуска осуществляется от аккумуляторной батареи.

Реле стартера имеет подключение к цепному питанию, тем самым замыкая и размыкая цепь, в зависимости от того, с какой скоростью вращается коленвал. На всех автомобилях устройство стартеров одинаковое, отличия лишь незначительные конструктивные. Если вы разбираетесь, как работает стартер в одном автомобиле, то без затруднений разберетесь и в другом.

Чтобы поломка стартера не застала врасплох, рассмотрим, как заменить его самостоятельно. Но прежде почитайте теорию и изучите все варианты схем подключения стартера на разные модели авто ВАЗ, собранные редакцией 2 Схемы.ру по знакомым автоэлектрикам.

Схема соединений стартера ВАЗ 2101

  1. стартер;
  2. удерживающая обмотка тягового реле;
  3. выключатель зажигания;
  4. генератор VAZ 2101;
  5. блок предохранителей;
  6. втягивающая обмотка тягового реле;
  7. аккумуляторная батарея.

При обычных нагрузках ток вырабатываемый стартером составляет 150 А. Когда возникают большие нагрузки, например, зимой, возникающий ток может достигнуть 500 А. Это серьезное испытание для этого электроагрегата, поэтому не рекомендуется держать ключ на запуске дольше 10 секунд, а повторные попытки запуска надо делать с перерывом не менее минуты.

Схема соединений стартера на 2105

  1. генератор;
  2. аккумуляторная батарея;
  3. шунтовая катушка обмотки статора;
  4. стартер VAZ 2105;
  5. сериесная катушка обмотки статора;
  6. удерживающая обмотка тягового реле;
  7. втягивающая обмотка тягового реле;
  8. реле включения стартера;
  9. монтажный блок;
  10. выключатель зажигания.

Схема подключения стартера ВАЗ 2106

  1. стартер;
  2. генератор;
  3. аккумуляторная батарея;
  4. втягивающая обмотка тягового реле;
  5. выключатель зажигания;
  6. удерживающая обмотка тягового реле

Схема стартера ВАЗ 2108, 2109, 21099

Электрический ток поступает в цепь включения стартера с вывода «30» генератора. Далее через колодку Ш8 (Х8) монтажного блока (выводы 5,6), колодку Ш1 (Х1)-розовый провод, на выключатель зажигания. Водитель поворачивает ключ в замке зажигания, чтобы включить стартер (положение 2) и замыкает контакты (50, 30). После чего замка зажигания по красному проводу ток поступает на колодку Ш1 (Х1) монтажного блока (вывод 8), далее колодка Ш5 (Х5) (вывод 4), реле включения стартера (вывод 85). Реле срабатывает. С вывода «30» реле включения ток уходит на вывод «50» тягового реле стартера, запитывая его обмотку. Тяговое реле срабатывает, запуская стартер.

В электрической цепи стартера применяется реле включения 111.3747-10.

  1. Винт крепления защитного колпака.
  2. Защитный колпак.
  3. Стопорное полукольцо.
  4. Гайка крепления задней крышки.
  5. Задняя крышка.
  6. Пружины щеток.
  7. Направляющие щеток (наружная часть).
  8. Щетки.
  9. Статор.
  10. Якорь.
  11. Рычаг привода.
  12. Привод.
  13. Ограничительное кольцо.
  14. Стопорное кольцо.
  15. Ось рычага привода.
  16. Винты крепления тягового реле.
  17. Передняя крышка.
  18. Пластмассовое уплотнительное кольцо крышки.
  19. Стяжные шпильки.
  20. Резиновая заглушка.
  21. Сердечник тягового реле.
  22. Возвратная пружина.
  23. Уплотнительное кольцо тягового реле.
  24. Тяговое реле.
  25. Уплотнительная шайба.
  26. Регулировочные шайбы.

Схема стартера для ВАЗ 2110, 2111, 2112

На автомобили ВАЗ-2110 устанавливались стартеры типа 57.3708 и имели следующие технические характеристики:

  • Номинальная мощность 1,55 кВт
  • Потребляемый ток при максимальной мощности не более 375 Ампер
  • Потребляемый ток в заторможенном состоянии не более 700 Ампер
  • Потребляемый ток в режиме холостого хода не более 80 Ампер

Схема подключения стартера на десятку приведена выше, вот ее расшифровка:

  1. АКБ
  2. генератор
  3. сам стартер
  4. замок зажигания

Схема подключения стартера 2113, 2114, 2115

Втягивающее реле стартера

Реле пускового устройства называют втягивающим. Это связано с принципом его работы — оно выполняет функцию подключения пускового устройства к электрической цепи и соединения его якоря с коленчатым валом. Происходит это так: когда ток не подается на обмотки устройства, его якорь под действием возвратной пружины пребывает в выдвинутом вперед положении. Эта же пружина через специальную вилку удерживает шестерню бендикса, не давая ей входить в зацепление с венцом маховика коленвала.

Поворачивая ключ в замке зажигания, мы подаем ток на обмотку устройства. Под воздействием электромагнитного поля якорь подается назад (втягивается в корпус), замыкая контакты питания стартера. Сдвигается и шестерня бендикса, входя в зацепление с маховиком. В этот же момент втягивающая обмотка отключается, и в дело вступает удерживающая. Усилие от вала стартера передается через шестерню на маховик, заставляя коленчатый вал вращаться до того момента, пока мы не перестанем удерживать ключ в замке зажигания в положении запуска.

Какие функции выполняет втягивающее реле:

  • Защищает стартер от замыкания контактов в зажигании.
  • С целью отключения питания стартера в той ситуации, когда мотор работает, а ключ показывает режим «стартер».
  • Обеспечивает разгрузку контактов в замке зажигания.

Когда мотор запускается, напряжение от генератора идет на обмотку реле. Затем начинают работать шестерни приводной системы, за счет чего возникает магнитное поле. Маховик двигательной системы работает. Шестерня начинает свою работу благодаря обмотке удерживания, в то время когда болты замкнутся. Когда ключ возвращается в замок зажигания, то происходит обесточивание обмотки, таким образом, шестерня и маховик разъединяются. Эта схема касается современных автомобилей, включая и модели ВАЗ.

Если стартер работает с громким шумом, то это могло прослабиться крепление полюса или стартера. В первой ситуации усильте крепление, для этого затяните винт, а во второй – закрепите стартер. Если вы разобрали стартер и увидели, что муфта начинает пробуксовывать, то единственное, что нужно будет сделать, – это заменить привод стартера.

Подключение проводов к стартеру

Подключение стартера на ВАЗ — инструкция. Закрепите реле в том месте, где удобно (например бачок омывателя). Подведите провода к стартеру. Затем снимите проводок красного цвета, находящегося на плоском выводе реле, и нужно сделать соединение с разъемом провода типа «папа» и провода от нового реле.

Провод, имеющий кольцевой наконечник для 8 мм, оденьте на положительную сторону стартера и притяните гайкой. Провод нового реле типа «мама» наденьте на тот контакт, который освободился у тягового реле. Этот провод будет передавать плюс на катушку. Используя хомут, притяните новый провод и штатный вместе. Провод от катушки маленькой длины прикрутите. Теперь можно произвести включение нового реле.

Схема генератора автомобиля

Самая основная функция генераторазарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования двигателя.

Генератор – механизм, который превращает механическую энергию в электрическую. Генератор имеет вал, на который насажен шкив, через который и получает вращения от коленчатого вала двигателя.

Интерактивное изображение схемы генератора. Работает при наведении курсора мышки

Автомобильный генератор используют для питания электропотребителей, таких как: система зажигания, бортовой компьютер, автомобильная светотехника, система диагностики, а также есть возможность заряжать автомобильный аккумулятор. Мощность генератора легкового автомобиля составляет приблизительно 1 кВт. Автомобильные генераторы достаточно надежные в работе, потому что обеспечивают бесперебойную работу множеству приборов в автомобиле, а поэтому и требования к ним соответствующие.

Устройство генератора

Устройство автомобильного генератора подразумевает наличие собственного выпрямителя и регулирующей схемы. Генерирующая часть генератора с помощью неподвижной обмотки (статора) вырабатывает трёхфазный переменный ток, который далее выпрямляется серией из шести больших диодов и уже постоянный ток заряжает аккумулятор. Переменный ток индуцируется вращающимся магнитным полем обмотки (вокруг обмотки возбуждения или ротора). Далее ток через щётки и кольца скольжения подаётся на электронную схему.

Устройство генератора: 1.Гайка. 2.Шайба. 3.Шкив. 4.Передняя крышка. 5.Дистанционное кольцо. 6.Ротор. 7.Статор. 8.Задняя крышка. 9.Кожух. 10.Прокладка. 11.Защитная втулка. 12.Выпрямительный блок с конденсатором. 13.Щелкодержатель с регулятором напряжения.

Располагается генератор в передней части двигателя автомобиля и запускается с помощью коленчатого вала. Схема подключения и принцип работы генератора автомобиля одинаковый для любых автомобилей. Есть конечно некоторые отличия, но они, как правило, связаны с качеством изготовленного товара, мощностью и компоновкой узлов в моторе. Во всех современных автомобилях устанавливают генераторные установки переменного тока, которые включают не только сам генератор, но и регулятор напряжения. Регулятор равносильно распределяет силу тока в обмотке возбуждения, именно за счет этого и происходит колебание мощности самой генераторной установки в тот момент, когда напряжение на силовых клеммах выхода остается неизменным.

Принцип работы генератора авто

Схема подключения генератора ВАЗ 2110-2115

Схема подключения генератора переменного тока включает такие составляющие:

  1. Аккумулятор.
  2. Генератор.
  3. Блок предохранителя.
  4. Ключ зажигания.
  5. Приборная панель.
  6. Выпрямительный блок и добавочные диоды.

Принцип работы достаточно простой, при включении зажигания плюс через замок зажигание идет через блок предохранителей, лампочку, диодный мост и выходит через резистор на минус. Когда лампочка на приборной панели загорелась, далее плюс идет на генератор (на обмотку возбуждения), далее в процессе запуска двигателя шкив начинает вращаться, также вращается якорь, за счет электромагнитной индукции вырабатывается электродвижущая сила и появляется переменный ток.

Далее в выпрямительный блок через синусоиду в левое плечо диод пропускает плюс, а в правое минус. Добавочные диоды на лампочку отсекают минусы и получаются только плюсы, далее он идет на узел приборной панели, а диод, который там стоит он пропускает только минус, в итоге лампочка гаснет и плюс тогда идет через резистор и выходит на минус.

Принцип работы автомобильного генератора постоянного, можно объяснить так: через обмотку возбуждения начинает течь небольшой постоянный ток, который регулируется управляющим блоком и поддерживается им на уровне чуть больше 14 В. Большинство генераторов в автомобиле способны вырабатывать как минимум 45 ампер. Генератор работает на 3000 оборотах в минуту и выше — если посмотреть на соотношение размеров ремней вентиляторов для шкивов, то оно по отношению к частоте двигателя составит два или три к одному.

Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Далее рассмотрим схему подключения автомобильного генератора на примере автомобиля ВАЗ-2107.

Схема подключения генератора на ВАЗ 2107

Схема зарядки ВАЗ 2107 зависит от того, какой применяется тип генератора. Чтобы подзарядить аккумуляторную батарею на таких авто, как: ВАЗ-2107, ВАЗ-2104, ВАЗ-2105, которые стоят на карбюраторном двигателе, будет необходим генератор типа Г-222 или его аналог с максимальным током отдачи в 55А. В свою очередь автомобили ВАЗ-2107 у которых инжекторный двигатель используют генератор 5142.3771 или его прототип, который называется генератором повышенной энергии, с максимальным током отдачи 80-90А. Также можно устанавливать более мощные генераторы с током о

Автомобильные генераторы переменного тока и принцип работы — 30 Ноября 2014 — АвтоБлог

Устройство автомобильного генератора

По конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы:

  • генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива,
  • генераторы компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора.

Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами.

По компоновке щеточного узла различают:

  • генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой,
  • генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости (рис. 1). В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.

Рис. 1. Генератор переменного тока

Генератор переменного тока содержит статор с обмотками, зажатыми между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор.

Основные требования к автомобильным генераторам

1. Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:

  • одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;
  • при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;
  • напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.

2. Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

 

Принцип действия генератора

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток.

  • Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой — подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение.

Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует статор генератора (рис. 3, поз. 1) — неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) — ротор, вращающуюся часть.

Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т. е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генераторной установки, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспособного состояния генераторной установки.

  • Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы — обычно 2…3 Вт.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный», и «южный» полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения f зависит от частоты вращения ротора генератора n и числа его пар полюсов р:

f=p*n/60

За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть «южных» и шесть «северных» полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения я ротора генератора.

Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя.

  • Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т. к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора.

С учетом передаточного числа i ременной передачи от двигателя к генератору частота сигнала на входе тахометра fт связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя nдв соотношением:

fт=p*nдв(i)/60

Конечно, в случае проскальзывания приводного ремня это соотношение немного нарушается и поэтому следует следить, чтобы ремень всегда был достаточно натянут.

При р=6 , (в большинстве случаев) приведенное выше соотношение упрощается fт=nдв(i)/10. Бортовая сеть требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор.

Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечественных — трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120(рис. 2). Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник». При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения Uф действуют между концами обмоток фаз, а токи Iф протекают в этих обмотках, линейные же напряжения Uл действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи Jл. Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные.

Рис. 2. Схема генератора переменного тока с выпрямителем

Статор генератора (рис. 3) набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». Такое исполнение обеспечивает меньше отходов при обработке и высокую технологичность. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности. Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками.

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

Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

 
Рис. 4. Схема обмотки статора генератора:
А — петлевая распределенная, Б — волновая сосредоточенная, В — волновая распределенная

——- 1 фаза, — — — — — — 2 фаза, -..-..-..- 3 фаза

В пазах располагается обмотка статора, выполняемая по схемам (рис. 4) в виде петлевой распределенной (рис. 4,А) или волновой сосредоточенной (рис. 4,Б), волновой распределенной (рис. 4,В) обмоток. Петлевая обмотка отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка действительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции (или полусекции) расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. Расстояние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фазы составляет 3 пазовых деления, т.е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за первый, то вторая сторона укладывается в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора лаком после укладки обмотки.

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис. 5). Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы — полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис. 5). Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы — полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

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

Если полюсные половины имеют полувтулки, то обмотка возбуждения предварительно наматывается на каркас и устанавливается при напрессовке полюсных половин так, что полувтулки входят внутрь каркаса. Торцевые щечки каркаса имеют выступы-фиксаторы, входящие в межполюсные промежутки на торцах полюсных половин и препятствующие провороту каркаса на втулке. Напрессовка полюсных половин на вал сопровождается их зачеканкой, что уменьшает воздушные зазоры между втулкой и полюсными половинами или полувтулками, и положительно сказывается на выходных характеристиках генератора. При зачеканке металл затекает в проточки вала, что затрудняет перемотку обмотки возбуждения при ее перегорании или обрыве, т. к. полюсная система ротора становится трудноразборной. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума.

После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно — контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т. к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.

Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел — это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

Выпрямительные узлы применяются двух типов — либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами. Наиболее опасным для генератора и особенно для проводки автомобильной бортовой сети является перемыкание пластинтеплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец — обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колец — скользящая, со стороны привода — плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства — резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

Конструкцию регуляторов напряжения в значительной мере определяет технология их изготовления. При изготовлении схемы на дискретных элементах, регулятор обычно имеет печатную плату, на которой располагаются эти элементы. При этом некоторые элементы, например, настроечные резисторы могут выполняться по толстопленочной технологии. Гибридная технология предполагает, что резисторы выполняются на керамической пластине и соединяются с полупроводниковыми элементами — диодами, стабилитронами, транзисторами, которые в бескорпусном или корпусном исполнении распаиваются на металлической подложке. В регуляторе, выполненном на монокристалле кремния, вся схема регулятора размещена в этом кристалле. Гибридные регуляторы напряжения и регуляторы напряжения на монокристалле ни разборке, ни ремонту не подлежат.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (рис. 7,а) воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом (рис. 7,б), закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. Такие конструкции применяются, например, на автомобилях BMW. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Рис. 7. Система охлаждения генераторов.
а — генераторы обычной конструкции; б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — генераторы компактной конструкции.

Стрелками показано направление воздушных потоков

Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.

Привод генераторов

Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора (отношение диаметров называют передаточным отношением), тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.

Привод клиновым ремнем не применяется для передаточных отношений больше 1,7-3. Прежде всего это связано с тем, что при малых диаметpax шкивов клиновой ремень усиленно изнашивается.

На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы. Натяжение поликлинового ремня осуществляется, как правило, натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Крепление генератора

Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина генератора находятся на крышках. Если крепление осуществляется двумя лапами, то они расположены на обеих крышках, если лапа одна — она находится на передней крышке. В отверстии задней лапы (если крепежные лапы — две) обычно имеется дистанционная втулка, устраняющая зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лапы.

Выпрямитель 1 содержит шесть диодов VD1 — VD6, образующих два пле­ча: в одном аноды трех диодов VD1 — VD3 соединены с выводом «+» генератора, а в другом катоды диодов VD4 — VD6 – с выводом «-». В принятой на автомобилях однопроводной схеме минусовой вывод соединен с массой. К выпрямителю подведены выводы фазных обмоток статора генератора (на рисунке показано соединение в звезду). Наведенные в обмотках фаз переменные напря­жения иф1 — ифз сдвинуты на 1/3 периода, что характерно для трехфазной системы.

Выпрямитель переменного тока

Диоды выпрямителя при изменении трехфазного напряжения во времени переходят из закрытого состояния в открытое, в результа­те ток нагрузки имеет только одно направление — от вывода «+» генератора к выводу «-».

Рис. 8. Схема генераторной установки (а) и диаграммы напряжений (б):

1-трехфазный мостовой выпрямитель; 2-дополнительный выпрями­тель; 3-регулятор напряжения

Как видно из рисунка 8 б, в момент времени 0, напряжение в об­мотке L1 отсутствует; в обмотке L3 положительное, а в обмотке L2 отрицательное. За положительное напряжение принято направле­ние стрелки к средней точке 0 обмотки статора. Вы­прямленный ток поступает к потребителям в направлении стрелок через находящиеся в открытом состоянии диоды VD3 и VD4.

В момент времени t1 напряжение в обмотке L2 отсутствует, в обмотке L1 положительное, а в обмотке L3 отрицательное. Вы­прямленный ток поступает к потребителям через диоды VD1 и VD5. В каждом плече выпрямителя в течение приблизительно 1/3 периода открыт один диод.

Линейное напряжение при соединении в звезду в 1,73 раза больше, чем при соединении в треугольник. Поэтому при соедине­нии в треугольник в обмотке статора должно быть больше витков, чем при соединении в звезду. Однако ток фазы при соединении в треугольник в 1,73 раза меньше, чем при соединении в звезду. Со­единение обмотки статора в треугольник для генераторов большой мощности позволяет выполнить ее из более тонкого провода.

Выпрямители некоторых генераторов имеют дополнительное плечо, соединенное со средней точкой 0 обмотки статора. Такая схема позволяет увеличить мощность генератора на 15…20% за счет действия третьих гармонических составляющих фазного на­пряжения.

Выпрямленное напряжение Ud имеет пульсирующий характер. Аккумуляторная батарея GB служит своеобразным фильтром, сглаживающим выпрямленное напряжение генератора, при этом ток батареи получается пульсирующим.

В вентильном генераторе диоды выпрямителя не проводят ток от аккумуляторной батареи к обмотке статора, в связи с чем отсут­ствует необходимость в реле обратного тока. Это значительно уп­рощает схему генераторной установки. При длительной стоянке автомобиля возможна разрядка аккумуляторной батареи на обмот­ку возбуждения. Поэтому в некоторых моделях автомобильных ге­нераторов обмотку возбуждения подсоединяют к дополнительному выпрямителю 2. Дополнительный выпрямитель выполнен на трех диодах VD7- VD9, аноды которых соединены с выводом Д. На об­мотку возбуждения в этом случае подается только напряжение от генератора через дополнительный выпрямитель 2 и плечо выпря­мителя 1 с диодами VD4-VD6.

Использование дополнительного выпрямителя имеет и негатив­ную сторону, связанную с самовозбуждением генератора. Генера­тор может самовозбудиться при наличии в нем остаточного маг­нитного потока и достаточно низком сопротивлении цепи возбуж­дения. Поэтому для появления напряжения в рабочем диапазоне частот вращения его ротора в схеме используется контрольная лампа HL обеспечивающая надежное возбуждение генератора.

Существенным недостатком щеточных генераторов, является наличие контактного узла, со­стоящего из электрических щеток и колец, через который к вращающейся обмотке возбуждения подводится ток. Узел этот подвержен изна­шиванию. Пыль, грязь, топливо и масло, попадая на контактный узел, быстро выводят его из строя.

Регуляторы напряжения

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Все регуляторы напряжения имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование.

В вибрационных регуляторах измерительным и исполнительным элементом является электромагнитное реле. У контактно-транзисторных регуляторов электромагнитное реле находится в измерительной части, а электронные элементы — в исполнительной части. Эти два типа регуляторов в настоящее время полностью вытеснены электронными.

Полупроводниковые бесконтактные электронные регуляторы, как правило, встроены в генератор и объединены со щеточным узлом. Они изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Эти регуляторы не подвержены разрегулировке и не требуют никакого обслуживания, кроме контроля надежности контактов.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов (2702.3702, РР-132А, 1902.3702 и 131.3702) имеют ступенчатые ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Принцип действия регулятора напряжения

В настоящее время все генераторные установки оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

Принцип работы электронного регулятора удобно продемонстрировать на достаточно простой схеме регулятора типа ЕЕ 14V3 фирмы Bosch, представленной на рис. 9:

Рис. 9. Схема регулятора напряжения EE14V3 фирмы BOSCH:
1 — генератор, 2 — регулятор напряжения, SA — замок зажигания, HL — контрольная лампа на панели приборов

Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было показано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжениях, ниже величины напряжения стабилизации. При достижении напряжением этой величины, стабилитрон «пробивается» и по нему начинает протекать ток. Таким образом, стабилитрон в регуляторе является эталоном напряжения с которым сравнивается напряжение генератора. Кроме того известно, что транзисторы пропускают ток между коллектором и эмиттером, т.е. открыты, если в цепи «база — эмиттер» ток протекает, и не пропускают этого тока, т.е. закрыты, если базовый ток прерывается. Напряжение к стабилитрону VD2 подводится от вывода генератора «D+» через делитель напряжения на резисторах R1(R3 и диод VD1, осуществляющий температурную компенсацию. Пока напряжение генератора невелико и напряжение на стабилитроне ниже его напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, через него, а, следовательно, и в базовой цепи транзистора VT1 ток не протекает, транзистор VT1 также закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода «D+» поступает в базовую цепь транзистора VT2, который открывается, через его переход эмиттер — коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который также открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания через переход эмиттер — коллектор VT3.

Соединение транзисторов VT2 и VT3, при котором их коллекторные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один составной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно такой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния. Если напряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD2, при достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации, стабилитрон VD2 «пробивается», ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер — коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на «массу». Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VT2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2,VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и процесс повторяется. Таким образом регулирование напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через изменение относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис.10. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла — увеличивается. В схеме регулятора (см. рис.9) имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD3 при закрытии составного транзистора VT2,VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD3 носит название гасящего. Сопротивление R7 является сопротивлением жесткой обратной связи.

Рис. 10. Изменение силы тока в обмотке возбуждения JB по времени t при работе регулятора напряжения:

tвкл, tвыкл — соответственно время включения и выключения обмотки возбуждения регулятора напряжения; n1 n2 — частоты вращения ротора генератора, причем n2 больше n1; JB1 и JB2 — средние значения силы тока в обмотке возбуждения

При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R3 делителя напряжения, при этом напряжение на стабилитроне VT2 резко уменьшается, это ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения, что благотворно сказывается на качестве напряжения генераторной установки. Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо, ускоряют переключение транзисторов. В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая его нагрев и потери энергии в нем.

Из рис.9 хорошо видна роль лампы HL контроля работоспособного состояния генераторной установки (лампа контроля заряда на панели приборов автомобиля). При неработающем двигателе автомобиля замыкание контактов выключателя зажигания SA позволяет току от аккумуляторной батареи GA через эту лампу поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит, сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва. После запуска двигателя, на выводах генератора «D+» и «В+» появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генератор при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генератора или обрыве приводного ремня. Введение резистора R в генераторную установку способствует расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора в случае обрыва цепи обмотки возбуждения при работающем двигателе автомобиля лампа HL загорается. В настоящее время все больше фирм переходит на выпуск генераторных установок без дополнительного выпрямителя обмотки возбуждения. В этом случае в регулятор заводится вывод фазы генератора. При неработающем двигателе автомобиля, напряжение на выводе фазы генератора отсутствует и регулятор напряжения в этом случае переходит в режим, препятствующий разряду аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения. Например, при включении выключателя зажигания схема регулятора переводит его выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера. После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы. Схема регулятора осуществляет в этом случае и управление лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки.

Рис. 11. Температурная зависимость напряжения, поддерживаемого регулятором EE14V3 фирмы Bosch при частоте вращения 6000 мин-1 и силе тока нагрузки 5А

Аккумуляторная батарея для своей надежной работы требует, чтобы с понижением температуры электролита, напряжение, подводимое к батарее от генераторной установки, несколько повышалось, а с повышением температуры — уменьшалось. Для автоматизации процесса изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включенный в схему регулятора напряжения. Но это удел только продвинутых автомобилей. В простейшем же случае термокомпенсация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от температуры поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах. На рис.11 показана температурная зависимость напряжения, поддерживаемая регулятором EE14V3 фирмы Bosch в одном из рабочих режимов. На графике указано также поле допуска на величину этого напряжения. Падающий характер зависимости обеспечивает хороший заряд аккумуляторной батареи при отрицательной температуре и предотвращение усиленного выкипания ее электролита при высокой температуре. По этой же причине на автомобилях, предназначенных специально для эксплуатации в тропиках, устанавливают регуляторы напряжения с заведомо более низким напряжением настройки, чем для умеренного и холодного климатов.

Работа генераторной установки на разных режимах

При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения на выводах аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения. Он обеспечивает требуемый ток для заряда аккумулятора и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора разность его напряжения и генератора становится небольшой, что приводит к снижению зарядного тока. Источником электропитания по-прежнему является генератор, а аккумулятор сглаживает пульсации напряжения генератора.

При включении мощных потребителей электроэнергии (например, обогревателя заднего стекла, фар, вентилятора отопителя и т.п.) и небольшой частоте вращения ротора (малые обороты двигателя) суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться, что можно контролировать по показаниям дополнительного индикатора напряжения или вольтметра.

Общие рекомендации по выбору автомбильного генератора

При установке аккумуляторной батареи на автомобиль убедитесь в правильной полярности подключения. Ошибка приведет к немедленному выходу из строя выпрямителя генератора, может возникнуть пожар. Такие же последствия возможны при запуске двигателя от внешнего источника тока (прикуривании) при неправильной полярности подключения.

При эксплуатации автомобиля необходимо:

  • следить за состоянием электропроводки, особенно за чистотой и надежностью соединения контактов проводов, подходящих к генератору, регулятору напряжения. При плохих контактах бортовое напряжение может выйти за допустимые пределы;
  • отсоединить все провода от генератора и от аккумулятора при электросварке кузовных деталей автомобиля;
  • следить за правильным натяжением ремня генератора. Слабо натянутый ремень не обеспечивает эффективную работу генератора, натянутый слишком сильно приводит к разрушению его подшипников;
  • немедленно выяснить причину загорания контрольной лампы генератора.

Недопустимо производить следующие действия:

  • оставлять автомобиль с подключенным аккумулятором при подозрении на неисправность выпрямителя генератора. Это может привести к полному разряду аккумулятора и даже к возгоранию электропроводки;
  • проверять работоспособность генератора замыканием его выводов на «массу» и между собой;
  • проверять исправность генератора путем отключения аккумуляторной батареи при работающем двигателе из-за возможности выхода из строя регулятора напряжения, электронных элементов систем впрыска, зажигания, бортового компьютера и т. д.;
  • допускать попадание на генератор электролита, «Тосола» и т. д.

Стартер генератор карбюратор автоэлектрика –Различные схемы автомобильных генераторов

Схемы с внешним регулятором напряжения

Схемы со встроенным регулятором напряжения

Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора

Схемы генераторов с дополнительными диодами

Схемы с многофункциональными регуляторами напряжения

Общие описания

Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора 

Автомобильный генератор возбуждается от аккумулятора.  Как только включается зажигание, выходной транзистор регулятора открывается и через него идет  ток  возбуждения ,  генератор возбуждается. Когда генератор заработал, возбуждение происходит уже от самого генератора по той же цепи, через замок зажигания. При включенном зажигании в таких схемах плюс аккумулятора всегда остается подключенным к  обмотке возбуждения.

Регулятор напряжения может быть внешним и встроенным. Внешний регулятор это отдельная коробочка, которая соединяется с генератором проводами и стоит в стороне от генератора. Встроенный регулятор, входит в состав генератора, крепится внутри или снаружи корпуса, обычно, встроенный регулятор сделан вместе со щетками.

Это схема с внешним регулятором напряжения, с заземленной щеткой. По такой схеме сделан генератор Г 221, для автомобиля «Жигули» ВАЗ 2101,02, 03, 06, и ранней «Нивы»

Работа схемы автомобильного генератора (это описание применимо для всех последующих схем)

Схема генератора состоит из обмотки генератора, выпрямителя (Диодного моста), обмотки возбуждения в роторе, регулятора напряжения, аккумулятора и подключенных к генератору приборов электрооборудования. Аккумулятор и генератор работают совместно.  Когда генератор не работает все электрооборудование питается от аккумулятора. Когда генератор возбуждается, все начинает работать от генератора,  и  аккумулятор заряжается. Аккумулятор создает первоначальный ток, для возбуждения генератора, то есть, намагничивает ротор. Аккумулятор для генератора нужен обязательно. Если нет аккумулятора, генератор можно крутить сколько угодно, он не заработает.

При включении зажигания, ток от плюса аккумулятора идет в ротор через щетки. Этот ток проходит через открытый транзистор регулятора напряжения. Ток  обмотки ротора намагничивает железные полюса с клювами. Двигатель заводится,  ротор раскручивается, и обмотка статора начинает испытывать резкие изменения магнитного поля от мелькающих клювов ротора. В обмотке статора возникает Электродвижущая сила (ЭДС). В цепи обмотки появляется переменный ток. Этот ток проходит через диодный мост, становится выпрямленным, близким по форме к постоянному.

Обмотка и ротор

Диодный мост

На всех приборах автомобиля и на аккумуляторе начинает действовать напряжение генератора. Напряжение генератора становится выше ЭДС аккумулятора, и он начинает заряжаться.

Когда генератор работает, ток возбуждения в ротор идет уже не от аккумулятора, а от самого генератора.  Регулирование напряжения генератора происходит изменением тока возбуждения.. 

Проблема возникает в том, что, ЭДС генератора значительно превышает необходимое значение напряжения, для работы электрооборудования.  Для того, чтобы поддерживать напряжение на заданном уровне 13, 8 – 14, 2 Вольта, к генератору подключен регулятор напряжения, он ограничивает напряжение генератора..

Регулирование напряжения

При включении, регулятор обязательно открыт, чтобы пропустить ток возбуждения, который намагничивает ротор. Когда генератор раскручивается, ЭДС сильно вырастает, регулятор, подключенный в выходу генератора, чувствует, что напряжении становится выше и закрывается, ток возбуждения уменьшается, напряжение генератора падает. Регулятор чувствует, что напряжение стало ниже и снова открывается, появляется ток возбуждения и напряжение растет, регулятор снова закрывается, и т. д. Напряжение пилообразно изменяется и в среднем поддерживается на заданном уровне.

С увеличением количества включенных приборов, мощность которую отдает генератор растет, а значит, напряжение на выходе генератора снижается, регулятор напряжения отслеживает это снижение и поддерживает напряжение генератора, пока хватает его мощности.

Регулятор поддерживает заданное напряжение на выходе генератора при изменениях числа оборотов и изменениях нагрузки. Это обеспечивает правильную зарядку аккумулятора, и нормальную работу всего электрооборудования.

Схема с внешним регулятором с заземленным транзистором, используется для многих типов устаревших генераторов. 1631,  192,  и.т..п. для автомобилей Волга и Газель с двигателем 402. На многих американских автомобилях, вплоть, до 90 годов, применялись генераторы с внешним регулятором напряжения. Например автомобили «Газель» с двигателем «Крайслер» были сделаны по такой схеме.

 

Схема генератора со встроенным регулятором напряжения

В этом случае регулятор напряжения смонтирован в единый узел со щеточным узлом, и установлен на генератор.

    

По такой схеме сделаны генераторы 58.3701, для автомобиля «Москвич» и все генераторы для автомобилей УАЗ, ЗиЛ, ГАЗ  80 -х — 90-х годов выпуска.

Все три схемы — это  схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора. Первоначальное возбуждение происходит от аккумулятора, а после запуска  ток возбуждения берется с выхода генератора, то есть с той же самой точки.

Недостаток  Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора.

Цепь возбуждения работает через замок зажигания, поэтому работа генератора зависит от состояния контактов замка зажигания, провода цепи возбуждения получаются очень длинными и, в целом, надежность  схемы недостаточно высокая.

Аккумулятор всегда подключен к плюсовому выводу генератора, это необходимо для того, чтобы генератор и аккумулятор могли работать как источники заменяя друг друга — двигатель не работает — источник аккумулятор, двигатель заработал — источник генератор, и все работает от него, а аккумулятор заряжается. Когда генератор не работает, аккумулятор, прямо  подключенный к нему, не может  бесполезно разряжаться через диодный мост потому, что диодный мост не пропускает ток в обратном направлении, но, через обмотку возбуждения в роторе, аккумулятор может разрядиться.

Если двигатель не завелся и генератор не заработал, а зажигание осталось включено, то идет ток ротора от аккумулятора (а это 3 – 5 Ампер) и разряжает его. По разным причинам такие ситуации иногда возникают и тогда, через несколько часов невыключенного зажигания, двигатель не заведется. Такие схемы, в которых ротор запитан от выхода генератора и, значит, подключен непосредственно к аккумулятору, могут привести к неожиданной разрядке аккумулятора.

 

Схемы генераторов с дополнительными диодами

Можно сделать схему возбуждения генератора более короткой и надежной. Ток возбуждения  проходит только внутри генератора и не проходит во внешнюю цепь через замок зажигания. Для этого ток возбуждения берется  с обмоток генератора, выпрямляется отдельным маленьким выпрямителем и отправляется сразу в обмотку возбуждения.

Схема с дополнительными диодами позволяет защитить аккумулятор от случайного разряда через обмотку возбуждения. В такой схеме обмотка возбуждение, на прямую, не подсоединена  к выходу генератора и аккумулятора. Ток возбуждения протекает не от выхода диодного моста, соединенного с аккумулятором, а  прямо от своих обмоток  в обмотку возбуждения, через дополнительный выпрямитель.

Для первоначального возбуждения приходится использовать аккумулятор. Ток первоначального возбуждения, при включении замка зажигания, проходит в обмотку возбуждения через лампочку. Лампочка имеет большое сопротивление, поэтому ток в цепи возбуждения протекает маленький (лампочка светится), такого тока вполне достаточно для подмагничивания ротора. Как только ротор подмагнитился, генератор начинает вырабатывать напряжение и появляется ток в обмотках, этот ток идет через дополнительные диоды в обмотку возбуждения и намагничивание ротора возрастает, так генератор, практически сразу, возбуждается, получив первоначальный толчок маленьким током через лампочку. Дальше генератор работает уже самостоятельно, потребляя необходимый ток возбуждения через дополнительные диоды.  

Цепь внешнего возбуждения остается подключенной, она используется снова при следующем запуске двигателя. Лампочка, фактически, разделяет цепь первоначального возбуждения генератора и цепь рабочего возбуждения. Ток обмотки  возбуждения может достигать 5-и Ампер, но чтобы обмотка возбуждения не могла  потреблять такой ток от аккумулятора,  в цепи первоначального возбуждения и стоит лампочка ограничивающая этот ток. На первый взгляд проблема остается — если ротор генератора не крутится, а зажигание включено, то аккумулятор разряжается, но разражается очень маленьким током через лампочку (лампочка горит).  Ток лампочки может гореть несколько дней и это не приведет к полному разряду нормального аккумулятора. 
Очень важное преимущество такой схемы состоит в том, лампочка  не только ограничивает ток разрядки аккумулятора через обмотку возбуждения, но то, что она становится очень полезным индикатором состояния системы генератор — аккумулятор и позволят контролировать процесс зарядки аккумулятора и исправность — неисправность генератора.

 Схема генератора с дополнительными диодами и регулятором напряжения  типа L (D+)

Схема генератора с возбуждением типа L.  Такая схема широко применялась на автомобилях выпуска 90-х годов. ВАЗ 2108-09, ВАЗ 2107 — 05, ВАЗ 2110, 11, 12, «Газель», «Волга» с двигателем 406, Генераторы 372.3701,  9402,3701, 9422, 3701, и многие другие. Генераторы BOSCH, VALEO 

У регуляторов типа L, на точку L подключается выход лампочки для первоначального возбуждения, а когда генератор заработал, то на эту точку приходит напряжение самого генератора, через дополнительный выпрямитель. Такой регулятор считает, что напряжение на выходе дополнительного выпрямителя — это и есть напряжение бортовой сети, поэтому он поддерживает напряжение на выходе генератора, «опираясь» на значение напряжения на точке L. Это получается недостаточно точно.

 Такие регуляторы применялись на многих генераторах 90-х годов для автомобилей Mitsubishi, и их корейских клонах.

У регуляторов SL два входа. Точка L имеет такое же подключение, выполняет туже функцию, но, контрольное  напряжение, относительно которого нужно поддерживать заданное напряжение поступает на точку S. Это вход с высоким сопротивлением, который тока не потребляет. Он подключается на силовой выход генератора, где напряжение, действительно мало отличается от напряжения бортовой сети. Таким образом, регуляторы SL поддерживают напряжение на выходе генератора более точно, так как контролируют напряжение на самом выходе.  На точке S  при выключенном зажигании должно быть 12 Вольт (связь с аккумулятором). Если цепь оборвана, что иногда бывает, то генератор работает, но держит напряжение примерно на 1 Вольт выше нужного значения и требуется восстановление проводки, чтобы защитить аккумулятор от перезаряда.

Разрядка аккумулятора по цепи S невозможна так как вход S регулятора имеет очень большое сопротивление.

На Российском регуляторе SL  типа 1702.3702 (для  ВАЗ 2108)  неподключение или обрыв точки S, полностью отключает регулятор.

Такое решение использовали BOSCH, Mitsubishi, DELCO COR.  Генераторы БАТЭ для ВАЗ 2110 и для 406-го  двигателя 3202, 3222, были выполнены по этой схеме.

Обмотка, намотанная звездой, имеет среднюю точку, если ее подключить к выпрямителю, то с выпрямителя можно снять больший ток. Для выпрямления тока от средней точки нужно дополнительное плечо диодного моста, то есть нужно еще 2 диода. Таким образом, в том же корпусе и с той же обмоткой, можно получить генератор, который будет мощнее на 10 — 15 процентов, только нужен другой диодный мост, на 8 диодов. Такой генератор поддерживает работу большего числа потребителей, что актуально с увеличением числа электронных схем управления в современных автомобилях.

 

 

Лампочка

Лампочка не только ограничивает ток, но становится простым и очень полезным сигнализатором.

При включении зажигания лампочка загорается, через нее идет ток первоначально возбуждения, это значит, что цепь возбуждения целая и генератор готов к работе.

После запуска двигателя лампочка гаснет – это значит, что генератор заработал.

Если при включении зажигания лапочка не загорелась, то значит, цепь возбуждения не включилась и генератор не заработает.

Если лампочка загорелась, а после запуска двигателя не погасла, то значит, что цепь возбуждения целая, но генератор не заработал, надо искать неисправность, иначе, через два часа машина безнадежно встанет.

Если лампочка загорелась на ходу, то, то значит, генератор перестал работать (например, порвался ремень), двигатель продолжает работать, пока аккумулятор заряжен, но ехать нужно туда, где отремонтируют генератор.

Лампочка так действует потому, что с одной стороны, она подключается к плюсу аккумулятора, а с другой стороны к обмотке возбуждения. При включении замка зажигания, пока генератор стоит, появляется ток через обмотку возбуждения на минус и лампочка горит, показывая, что цепь возбуждения генератора целая. То есть, плюс питания подводится, лампочка целая, проводка до генератора целая, щетки на месте, контакт на кольцах хороший, обмотка ротора целая, регулятор целый, контакт на массу хороший. Как только генератор закрутился, и на выходе дополнительно выпрямителя, появляется плюс, который подействует на лампочку с другой стороны и лампочка погаснет (от плюса к плюсу ток не идет), это и означает, что генератор заработал.

Тусклое свечение лампочки может быть потому, что плохо затянут контакт плюсового вывода генератора, или неисправен диодный мост

Познакомимся с функцией контрольной лампочки генератора более подробно

 

 

Схема генераторов  DENSO, которые применялись на автомобилях Тойота

Схема генератора с регулятором напряжения  типа S IG L

Регуляторы такого типа применялись на генераторах фирмы Денсо для автомобилей Тойота

Регулятор представляет собой микросхему с несколькими навесными элементами.

Силовой транзистор Т2, который работает в ключевом режиме, включает и отключает ток возбуждения.

Транзистор Т1 управляет лампочкой контроля зарядки.

Микросхема работает по более сложной программе, чем регулятор на дискретных элементах, что позволяет упростить схему самого генератора.

Регулятор напряжения имеет разъем S IG L, для внешнего подсоединения, и клеммы для внутреннего подсоединения к цепям генератора B, P, F, E

Назначение выводов внешних

S – подвод напряжения с выхода генератора и аккумулятора для контроля уровня напряжения.

IG- питания цепей регулятора после включения замка зажигания

L — подключение лампочки контроля заряда

Назначение выводов внутренних соединений регулятора

B — подвод тока возбуждения от выхода генератора

P — подвод переменного напряжения с фазы генератора

F — отвод тока возбуждения от ротора

E – земля

 

Работа схемы

В выключенном состоянии к точке В подведен плюс от аккумулятора, но транзистор Т2 полностью закрыт и тока по цепи возбуждения нет. Плюс действует на точке S, но это вход с очень высоким сопротивлением и тока не потребляет.

При включении зажигания плюс от аккумулятора попадает на точку IG и на точку L через лампочку.

Микросхема DD получает питание по цепи IG. Транзистор Т1 открывается и лампочка загорается, сигнализируя о том, что генератор готов к работе, но еще не работает.

Микросхема DD переводит транзистор Т2 в импульсный режим, с такой скважностью, что среднее значение тока оказывается достаточным для подвозбуждения генератора. От плюса, через точку В, в обмотку возбуждения идет ток  через транзистор Т2. Ток очень маленький и противодействие ротора вращению двигателя получается очень слабым, что облегчает запуск двигателя и создает более щадящий режим для аккумулятора и стартера.

Стартер начинает раскручивать двигатель. Ротор вращается и подмагниченный начальным током возбуждения, начинает генерировать в обмотке генератора переменное напряжение.

Возникшее переменное напряжение, с одной из обмоток попадает на точку Р регулятора, и на соответствующую ножку микросхемы. Сигнал о появлении переменного напряжения, означает, что двигатель завелся и можно включать генератор. Микросхема переводит  транзистор Т2, на такую длительность импульсов при которой ток возбуждения  становится достаточно большим, чтобы генератор вышел на рабочее напряжение и начал отдавать достаточную мощность. Ток возбуждения (показано стрелками) от плюса, через точку В, идет в обмотку возбуждения, и через транзистор на Т2 на массу.  Ротор сильно намагничивается и генератор начинает работать. Транзистор Т1 получает от микросхемы команду на закрытие и лампочка гаснет, что подтверждает нормальный режим работы генератора.

Далее задача регулятора состоит в поддержании рабочего уровня напряжения на выходе генератора.

Генератор все время поднимает напряжение и стремится превысить его нормальный уровень. Регулятор ограничивает напряжение на заданном уровне. Микросхема DD обеспечивает широтно – импульсное управление (ШИМ – регулятор). Среднее значение тока, протекающего в обмотку зависит от длительности импульса открытого состояния ключевого транзистора Т2. Когда напряжение на выходе генератор возрастает, то микросхема, получая значение этого напряжения на точку S, уменьшает длительность открытого состояния транзистора, и среднее значение тока возбуждения снижается, напряжение на выходе генератора снижается, далее, длительность импульсов вновь увеличивается и напряжение возрастает, таким образом, поддерживается заданный уровень выходного напряжения с достаточно высокой точностью — около 14, 4 Вольта

Диод, шунтирующий обмотку возбуждения, как обычно, создает контур для ЭДС самоиндукции, при резком размыкании тока возбуждения, что снижает импульс высокого напряжения, которое может пробить выходной транзистор Т2

 

Схема генератора не нуждается в дополнительном выпрямителе для питания обмотки возбуждения.

Схема регулятора напряжения защищает аккумулятор от разрядки через обмотку возбуждения, в случае если зажигание включено, а двигатель не работает.

Как и в схеме с дополнительным выпрямителем, схема потребляет ток на свечение лампочки – сигнализатора разрядки и еще потребляет небольшой ток через обмотку возбуждения, необходимый для первоначального возбуждения, этот ток определяется импульсным режимом транзистора Т2 , его среднее значение оказывается достаточно мало, чтобы не оказывать существенное влияние на разрядку аккумулятора, поэтому в автомобиле, который не завелся, долгое время может быть включено зажигания без риска разрядки аккумулятора через генератор.

 

На данном рисунке показана схема генераторов на 100 и 110 Ампер, для генераторов меньшей мощности достаточно обычного диодного моста с шестью диодами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автомобильный генератор: устройство и принцип работы

Введение

Автомобильный генератор, непременно входящий в состав оборудования любого транспортного средства, можно сравнить с ролью электростанции в снабжении энергией потребностей народного хозяйства.

Генератор для автомобиля

Он является основным (при работающем двигателе) источником электроэнергии в машине и предназначен через электрические провода, опутывающие весь автомобиль изнутри, поддерживать заданное и стабилизированное напряжение электросети автомашины. Принцип работы автомобильного генератора основан на теоретическом представлении работы классического электрического генератора, трансформирующего неэлектрические виды энергии в электрическую.

В конкретном случае автомобильного генератора выработка электрической энергии происходит посредством трансформации механического вращательного движения коленчатого вала моторного агрегата.

Общий принцип работы

Теоретические предпосылки, лежащие в основе схемы функционирования электрогенераторов, базируются на широко известном случае электромагнитной индукции, трансформирующей один вид энергии (механический) в другой (электрический). Действие этого эффекта проявляется при помещении медных проводов, уложенных в виде катушки, и помещённых в магнитное поле переменной величины.

Устройство автомобильного генератора

Это способствует появлению в проводах электродвижущей силы, которая приводит в движение электроны. Это движение электрических частиц порождает в проводах ток, а на оконечных контактах проводов возникает электрическое напряжение, по уровню напрямую зависящее от того, с какой скоростью изменяется магнитное поле. Выработанное таким образом переменное напряжение необходимо подавать во внешнюю сеть.

В автомобильном генераторе для создания магнитного явления используются обмотки статора, в котором под воздействием поля вращается якорь ротора. На валу якоря размещены токопроводящие обмотки, подключенные к специальным контактам в виде колец. Эти кольцевые контакты также закреплены на валу и вращаются вместе с ним. С колец с помощью токопроводящих щёток и происходит съём электрического напряжения и подача выработанной энергии электропотребителям транспортного средства.

Автомобильный генератор Mazda

Запуск генератора осуществляется посредством приводного ремня от фрикционного колеса коленчатого вала моторного агрегата, который для начала работы запускается от аккумуляторного источника. Для обеспечения эффективной трансформации производимой энергии диаметр шкива генератора должен заметно уступать в диаметре фрикционному колесу коленвала. Это обеспечивает более высокие обороты вала генераторного агрегата. В этих условиях он функционирует с повышением своего КПД и обеспечивает повышенные токовые характеристики.

Требования

Чтобы обеспечить безопасную работу в заданном диапазоне характеристик всего комплекса электроустройств работа автомобильного генератора должна удовлетворять высоким техническим параметрам и гарантировать выработку стабильного во времени уровня напряжения.

Стенд для проверки генераторов

Основным требованием к автомобильным генераторам является стабильная выработка тока с требуемыми мощностными характеристиками. Эти параметры призваны обеспечивать:

  • подзарядку аккумуляторной батареи;
  • одновременное функционирование всего задействованного электрооборудования;
  • стабильное напряжение электросети в широком диапазоне изменения частот вращения вала ротора и динамически подключаемых нагрузок;

Кроме вышеперечисленных параметров, генератор конструируется с учётом его работы в условиях критических нагрузок и должен обладать прочным корпусом, иметь при этом малую массу и приемлемые габаритные размеры, обладать невысокими шумовыми параметрами и приемлемым уровнем производимых промышленных радиопомех.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Крепление

Генератор автомобиля можно легко обнаружить в моторном отсеке, подняв крышку капота. Там он закреплён болтами и специальными уголками к фронтальной части двигателя. На корпусе генератора размещены крепёжные лапы и натяжная проушина устройства.

Крепление автомобильного генератора

Корпус

В корпусной коробке генератора установлены почти все блоки агрегата. Он производится с применением металлов лёгких сплавов на основе алюминия, который превосходно подходит для выполнения задачи по отводу тепла. Конструкция корпуса представляет собой соединение двух основных частей:

  • фронтальной крышки со стороны контактных колец;
  • торцевой заглушки со стороны привода;

На фронтальной крышке закреплены щётки, регулятор напряжения и выпрямительный мост. Объединение крышек в единую конструкцию корпуса происходит посредством специальных болтов.

Внутренние поверхности крышек фиксируют внешнюю поверхность статора, закрепляя его положение. Также важными конструктивными узлами корпусной конструкции являются фронтальный и тыловой подшипники, которые обеспечивают должные условия функционирования ротора и закрепляют его на крышке.

Ротор

Конструкция роторного узла состоит из схемы электромагнита с обмоткой возбуждения, смонтированной на несущем валу. Сам вал изготавливается из легированной стали дополненной свинцовыми присадками.

Ротор автомобильного генератора

На вал ротора также закреплены медные контактные кольца и специальные подпружиненные щёточные контакты. Контактные кольца отвечают за подачу тока на ротор.

Статор

Статорный узел — это конструкция, состоящая из сердечника с многочисленными пазами (в большинстве используемых случаев их количество равно 36), в которые уложены витки трёх обмоток, имеющих между собой электрический контакт или по схеме «звезда», или по схеме «треугольник». Сердечник, именуемый также магнитопроводом, изготовлен в виде полой сферической окружности из металлических пластин, стянутых между собой заклёпками или заваренных в единый монолитный блок.

Статор генератора автомобиля

Для повышения на статорных обмотках уровня напряжённости магнитного поля в процессе производства этих пластин используется трансформаторное железо с усиленными магнитными параметрами.

Регулятор напряжения

Этот электронный узел разработан для компенсации нестабильности вращения роторного вала, который соединён с коленвалом силового агрегата автомобиля, функционирующего в широком интервале изменения числа оборотов. Регулятор напряжения подключен к графитовым токосъёмникам и способствует стабилизации заданного постоянного выходного напряжения, поступающего в электросеть машины. Этим он гарантирует бесперебойную эксплуатацию электрооборудования.

Регулятор напряжения генератора

По своему конструкторскому решению регуляторы подразделяются на две группы:

  • дискретные;
  • интегральные;

К первому типу относятся электронные блоки, на конструктивной плате которых смонтированы радиоэлементы, разработанные с применением дискретной (корпусной) технологии, отличающейся неоптимальной плотностью компоновки элементов.

Ко второму типу относится большинство современных электронных блоков регулировки напряжения, разработанных с учётом интегрального способа компоновки радиоэлементов, изготовленных на основе тонкоплёночной микроэлектронной технологии.

Выпрямитель

Ввиду того что для правильного функционирования бортовых приборов требуется постоянное напряжение, выход генератора запитывает сеть автомашины через электронный узел, собранный на мощных выпрямительных диодах.

Этот 3-фазный выпрямитель, состоящий из шести полупроводниковых диодов, три из которых подключены на минусовый вывод («массу»), а три других подсоединены к плюсовому контакту генератора, предназначен для трансформации переменного напряжения в постоянное. Физически блок выпрямителя состоит из подковообразного металлического теплоотвода с размещёнными на нём выпрямительными диодами.

Щёточный узел

Этот узел имеет вид пластмассовой конструкции и сконструирован для передачи напряжения на контактные кольца. Содержит внутри корпуса несколько элементов, главные из которых — подпружиненные щёточные скользящие контакты. Они бывают двух модификаций:

  • электрографитные;
  • меднографитные (более износостойкие).

Конструктивно щёточный узел зачастую изготавливается в одном блоке с регулятором напряжения.

Система охлаждения

Отвод избыточного тепла, которое образуется внутри корпуса генератора, обеспечивают вентиляторы, закреплённые на его валу ротора. Генераторы, у которых щётки, регулятор напряжения и выпрямительный блок вынесены наружу, за пределы его корпуса и защищённые специальным кожухом, забирают свежий воздух через специальные охлаждающие щели в нём.

Крыльчатка генератора автомобиляКрыльчатка внешнего охлаждения генератора

Устройство классической конструкции, с размещением вышеупомянутых узлов внутри генераторного корпуса, обеспечивают поступление свежего воздушного потока со стороны контактных колец.

Режимы работы

Для уяснения принципа работы автомобильного генератора необходимо представлять и режимы его эксплуатации.

  • начальный период запуска двигателя;
  • рабочий режим двигателя.

В первоначальный момент запуска двигателя основным и единственным потребителем, расходующим электрическую энергию, является стартёр. Генератор ещё не участвует в процессе выработки энергии, и поступление электроэнергии в этот момент предоставляет только аккумулятор. Ввиду того что сила потребляемого тока при этой схеме очень велика и может достигать сотен ампер, АКБ приходится интенсивно расходовать запасённую ранее электрическую энергию.

После окончания процесса запуска двигатель выходит на рабочий режим, а генератор при этом становится полноправным поставщиком электропитания. Он вырабатывает ток, необходимый для функционирования различного электрооборудования, подключающегося в работу. Вместе с этой функцией генератор производит заряд аккумулятора при работающем двигателе.

После набора аккумулятором необходимого резервного заряда, необходимость в процессе подзарядки уменьшается, потребление тока заметно падает, а генератор продолжает поддерживать работу только электрооборудования. По мере подключения в работу других ресурсоёмких потребителей электроэнергии, мощности генератора в отдельные моменты времени может не хватать для обеспечения суммарной нагрузки и тогда в общую работу включается аккумулятор, работа которого в этом режиме характеризуется при этом быстрой потерей заряда.

Заключение

Автомобильный генератор сконструирован и рассчитан на электропитание штатных электроприборов и подзарядку аккумулятора трансформацией механической энергии коленвала силового агрегата в электрическую.

Генератор располагается под капотом на фронтальной части двигателя. Конструкция генератора содержит в себе основные узлы — корпус, статор, ротор, подшипники, регулятор напряжения, выпрямительный мост, щёточный узел и вентиляторы.

Схема подключения автомобильного генератора — На Колесах

Принцип работы и схема подключение генератора

Самая основная функция генераторазарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования двигателя.

Поэтому рассмотрим более подробнее схему генератора, как правильно его подключить, а также дадим несколько советов как проверить его своими руками.

Содержание:

Генератор – механизм, который превращает механическую энергию в электрическую. Генератор имеет вал, на который насажен шкив, через который и получает вращения от коленчатого вала двигателя.

Интерактивное изображение схемы генератора. Работает при наведении курсора мышки

Автомобильный генератор используют для питания электропотребителей, таких как: система зажигания, бортовой компьютер, автомобильная светотехника, система диагностики, а также есть возможность заряжать автомобильный аккумулятор.

Обратите внимание

Мощность генератора легкового автомобиля составляет приблизительно 1 кВт.

Автомобильные генераторы достаточно надежные в работе, потому что обеспечивают бесперебойную работу множеству приборов в автомобиле, а поэтому и требования к ним соответствующие.

Устройство генератора

Устройство автомобильного генератора подразумевает наличие собственного выпрямителя и регулирующей схемы.

Генерирующая часть генератора с помощью неподвижной обмотки (статора) вырабатывает трёхфазный переменный ток, который далее выпрямляется серией из шести больших диодов и уже постоянный ток заряжает аккумулятор.

Переменный ток индуцируется вращающимся магнитным полем обмотки (вокруг обмотки возбуждения или ротора). Далее ток через щётки и кольца скольжения подаётся на электронную схему.

Устройство генератора: 1.Гайка. 2.Шайба. 3.Шкив. 4.Передняя крышка. 5.Дистанционное кольцо. 6.Ротор. 7.Статор. 8.Задняя крышка. 9.Кожух. 10.Прокладка. 11.Защитная втулка. 12.Выпрямительный блок с конденсатором. 13.Щелкодержатель с регулятором напряжения.

Располагается генератор в передней части двигателя автомобиля и запускается с помощью коленчатого вала. Схема подключения и принцип работы генератора автомобиля одинаковый для любых автомобилей. Есть конечно некоторые отличия, но они, как правило, связаны с качеством изготовленного товара, мощностью и компоновкой узлов в моторе.

Во всех современных автомобилях устанавливают генераторные установки переменного тока, которые включают не только сам генератор, но и регулятор напряжения.

Регулятор равносильно распределяет силу тока в обмотке возбуждения, именно за счет этого и происходит колебание мощности самой генераторной установки в тот момент, когда напряжение на силовых клеммах выхода остается неизменным.

Важно

Новые автомобили чаще всего оборудованы электронным блоком на регуляторе напряжения, поэтому бортовой компьютер может контролировать величину нагрузки на генераторную установку. В свою очередь на гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, аналогичная схема используется и в других конструкциях системы стоп-старт.

Схема подключения генератора ВАЗ 2110-2115

Схема подключения генератора переменного тока включает такие составляющие:

  1. Аккумулятор.
  2. Генератор.
  3. Блок предохранителя.
  4. Ключ зажигания.
  5. Приборная панель.
  6. Выпрямительный блок и добавочные диоды.

Принцип работы достаточно простой, при включении зажигания плюс через замок зажигание идет через блок предохранителей, лампочку, диодный мост и выходит через резистор на минус.

Когда лампочка на приборной панели загорелась, далее плюс идет на генератор (на обмотку возбуждения), далее в процессе запуска двигателя шкив начинает вращаться, также вращается якорь, за счет электромагнитной индукции вырабатывается электродвижущая сила и появляется переменный ток.

Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом “+” генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением.

Далее в выпрямительный блок через синусоиду в левое плечо диод пропускает плюс, а в правое минус. Добавочные диоды на лампочку отсекают минусы и получаются только плюсы, далее он идет на узел приборной панели, а диод, который там стоит он пропускает только минус, в итоге лампочка гаснет и плюс тогда идет через резистор и выходит на минус.

Принцип работы автомобильного генератора постоянного, можно объяснить так: через обмотку возбуждения начинает течь небольшой постоянный ток, который регулируется управляющим блоком и поддерживается им на уровне чуть больше 14 В.

Большинство генераторов в автомобиле способны вырабатывать как минимум 45 ампер.

Генератор работает на 3000 оборотах в минуту и выше — если посмотреть на соотношение размеров ремней вентиляторов для шкивов, то оно по отношению к частоте двигателя составит два или три к одному.

Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Далее рассмотрим схему подключения автомобильного генератора на примере автомобиля ВАЗ-2107.

Схема подключения генератора на ВАЗ 2107

Схема зарядки ВАЗ 2107 зависит от того, какой применяется тип генератора. Чтобы подзарядить аккумуляторную батарею на таких авто, как: ВАЗ-2107, ВАЗ-2104, ВАЗ-2105, которые стоят на карбюраторном двигателе, будет необходим генератор типа Г-222 или его аналог с максимальным током отдачи в 55А. В свою очередь автомобили ВАЗ-2107 у которых инжекторный двигатель используют генератор 5142.

3771 или его прототип, который называется генератором повышенной энергии, с максимальным током отдачи 80-90А. Также можно устанавливать более мощные генераторы с током отдачи до 100А. Абсолютно во все виды генераторов переменного тока встраиваются выпрямительные блоки и регуляторы напряжения, они, как правило, изготовлены в одном корпусе со щетками либо съемные и крепятся на самом корпусе.

Схема зарядки ВАЗ 2107 имеет незначительные отличия в зависимости от года изготовления автомобиля.

Совет

Самым главным отличием есть наличие или отсутствие контрольной лампы заряда, которая расположена на панели приборов, также способ ее подключения и наличие либо отсутствие вольтметра.

Такие схемы в основном используются на карбюраторных автомобилях, тогда как на авто с инжекторными двигателями схема не меняется, она идентична с теми автомобилями, которые изготовлялись ранее.

Обозначения генераторных установок:

  1. “Плюс” силового выпрямителя: “+”, В, 30, В+, ВАТ.
  2. “Масса”: “-”, D-, 31, B-, M, E, GRD.
  3. Вывод обмотки возбуждения: Ш, 67, DF, F, EXC, E, FLD.
  4. Вывод для соединения с лампой контроля исправности: D, D+, 61, L, WL, IND.
  5. Вывод фазы: ~, W, R, STА.
  6. Вывод нулевой точки обмотки статора: 0, МР.
  7. Вывод регулятора напряжения для подсоединения его в бортовую сеть, обычно к “+” аккумуляторной батареи: Б, 15, S.
  8. Вывод регулятора напряжения для питания его от выключателя зажигания: IG.
  9. Вывод регулятора напряжения для соединения его с бортовым компьютером: FR, F.

Схема генератора ВАЗ-2107 тип 37.3701

  1. Аккумуляторная батарея.
  2. Генератор.
  3. Регулятор напряжения.
  4. Монтажный блок.
  5. Выключатель зажигания.
  6. Вольтметр.
  7. Контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи.

При включении зажигания плюс от замка идет к предохранителю № 10, а затем уже поступает на реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи, потом идет к контакту и на вывод катушки. Второй вывод катушки взаимодействует с центральным выводом стартера, где соединяются все три обмотки.

Если контакты реле замыкаются, то и контрольная лампа горит. При запуске двигателя генератор вырабатывает ток и на обмотках появляется переменное напряжение 7В. Через катушку реле проходит ток и якорь начинает притягиваться, при этом контакты размыкаются. Генератор № 15 через предохранитель № 9 пропускает ток.

Аналогично через генератор напряжения щетки получает питание обмотка возбуждения.

Схема зарядки ВАЗ с инжекторными двигателями

Такая схема идентичная схемам на других моделях ВАЗов. Она отличается от предыдущих, способом возбуждения и контроля на исправность генератора. Он может быть осуществлен при помощи специальной контрольной лампы и вольтметра на панели приборов.

Также через лампу заряда происходит первоначальное возбуждение генератора в момент начала работы. Во время работы генератор работает “анонимно”, тоесть возбуждение идет напрямую с 30-го вывода.Когда включается зажигание, то питание через предохранитель №10 идет на лампу зарядки в панели приборов.

Далее через монтажный блок поступает на 61-й вывод. Три дополнительные диода обеспечивают питание регулятору напряжения, а он в свою очередь передает его на обмотку возбуждения генератора. В этом случае контрольная лампа будет гореть.

Именно в тот момент, когда генератор будет работать на обкладках выпрямительного моста напряжение будет гораздо выше, чем у аккумуляторной батареи.

В этом случае контрольная лампа не будет гореть, потому что напряжение с ее стороны на дополнительных диодах будет ниже, чем со стороны статорной обмотки и диоды закроются. Если во время работы генератора контрольная лампа горит в пол накала, то это может означать, что пробиты дополнительные диоды.

Проверка работы генератора

Проверить работоспособность генератора можно несколькими способами применяя определенные методы, например: можно проверить ток отдачи генератора, падение напряжения на проводе, который соединяет токовый вывод генератора с аккумуляторной батареей или проверить регулируемое напряжение.

Для проверки будет необходим мультиметр, автомобильный аккумулятор и лампа с припаянными проводами, провода для подключения между генератором и аккумулятором, а еще можно взять дрель с подходящей головкой, так как возможно придется крутить ротор за гайку на шкиве.

Элементарная проверка лампочкой и мультиметорм

Схема подключения: выходная клемма (В+) и ротор (D+). Лампу нужно подключить между основным выходом генератора В+ и контактом D+. После этого берем силовые провода и подключаем “минус” к минусовой клемме аккумулятора и к массе генератора, “плюс” соответственно к плюсу генератора и к выходу В+ генератора. Закрепляем на тиски и подключаем.

“Массу” нужно подключать в последнюю очень, чтобы не закоротить аккумулятор.

Включаем тестер в режим (DC) постоянного тока, цепляем один щуп на аккумулятор к “плюсу”, второй также, но к “минусу”. Далее, если все в рабочем состоянии, то должна загореться лампочка, напряжение в этом случае будет 12,4В.

Затем берем дрель и начинаем крутить генератор, соответственно лампочка в этом момент перестанет гореть, а напряжение уже будет 14,9В. После чего добавляем нагрузку, берем гологенную лампу h5 и вешаем ее на клемму аккумулятора, она должна загореться.

После чего в аналогичном порядке подключаем дрель и напряжение на вольтметре будет показывать уже 13,9В. В пассивном режиме аккумулятор под лампочкой дает 12,2В, а когда крутим дрелью, то 13,9В.

Схема проверки генератора

Строго не рекомендуется:

  1. Проводить проверку на работоспособность генератора путем короткого замыкания, то есть “на искру”.
  2. Допускать, чтобы генератор работал без включенных потребителей, также нежелательна работа при отключенном аккумуляторе.
  3. Соединение клеммы “30” (в некоторых случаях B+) с “массой” или клемму “67” (в некоторых случаях D+).
  4. Проводить сварочные работы кузова автомобиля при подключенных проводах генератора и аккумулятора.

Не нашли ответ на свой вопрос?

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Источник: https://etlib.ru/blog/657-shema-generatora-avtomobilya

Схема подключения генератора в автомобилях ВАЗ

Генератор в автомобилях предназначен для выработки электроэнергии и заряда аккумулятора. При нарушении нормальной работы автомобильного электрогенератора, аккумулятор начинает разряжаться и вскоре авто перестанет заводиться совсем — не хватит заряда АКБ. Это устройство состоит из трехфазного диодного моста, который, в свою очередь, имеет кремниевых 6 диодов.

Электрическое напряжение создается возбуждением выпрямителя тока в тот момент, когда полюса ротора меняются под обмотками статора. Когда ротор вращается внутри машинного статора, полюса ротора меняются. Чтобы увеличить значение магнитных потоков, статор содержит в себе электромагнитную возбуждающую обмотку в районе магнитопроводов.

Маркировка и обозначение проводов:

  • Р — розовый.
  • Ф — фиолетовый.
  • О — оранжевый.
  • ЧБ — черно-белый.
  • КБ — коричнево-белый.
  • ЧГ — черно-голубой.
  • К — коричневый.
  • Ч — черный.
  • Б — белый.

Схема подключения генератора ВАЗ-2101

Конструктивно генератор 2101 состоит из следующих основных элементов:

  • Ротор – подвижная часть, вращается от коленчатого вала двигателя. Имеет обмотку возбуждения.
  • Статор – неподвижная часть генератора, также имеет обмотку.
  • Передняя и задняя крышки, внутри которых установлены подшипники. На них находятся проушины для крепления к ДВС. В задней крышке расположен конденсатор, необходимый для отсечения переменной составляющей тока.
  • Полупроводниковый мост – называют «подковой» за сходство. Три пары полупроводниковых силовых диодов смонтированы на подковообразной основе.
  • Шкив, на который надевается ремень генератора ВАЗ-2101. Ремень клиновидный (на современных авто применяется многоручейковый).
  • Регулятор напряжения установлен в подкапотном пространстве, вдали от генератора. Но все же его нужно считать частью конструкции.
  • Щетки смонтированы внутри генератора и передают напряжение питания к обмотке возбуждения (на роторе).

Схема подключения генератора ВАЗ-2106

Схема подключения генератора ВАЗ-2107

1 — аккумуляторная батарея; 2 — отрицательный диод; 3 — дополнительный диод; 4 — генератор; 5 — положительный диод; 6 — обмотка статора; 7 — регулятор напряжения; 8 — обмо

Цепь инвертора с ферритовым сердечником

5 кВА — Полная рабочая схема с подробными расчетами

В этом посте мы обсуждаем конструкцию схемы инвертора мощностью 5000 Вт, которая включает в себя трансформатор с ферритовым сердечником и, следовательно, намного компактнее, чем аналоги с обычным железным сердечником.

Блок-схема

Обратите внимание, что вы можете преобразовать этот инвертор с ферритовым сердечником на любую желаемую мощность, прямо от 100 Вт до 5 кВА или по своему усмотрению.

Понять приведенную выше блок-схему довольно просто:

Входной постоянный ток, который может подаваться через батарею 12 В, 24 В или 48 В или солнечную панель, подается на ферритовый инвертор, который преобразует его в высокочастотный выход переменного тока 220 В, на частоте около 50 кГц.

Но поскольку частота 50 кГц может не подходить для нашей бытовой техники, нам необходимо преобразовать этот высокочастотный переменный ток в требуемые 50 Гц / 220 В или 120 В переменного тока / 60 Гц.

Это реализуется через каскад инвертора с Н-мостом, который преобразует эту высокую частоту в выходной сигнал в желаемое 220 В переменного тока.

Однако для этого каскаду H-моста потребуется пиковое значение 220 В RMS, что составляет около 310 В постоянного тока.

Это достигается с помощью мостового выпрямителя, который преобразует высокочастотное 220 В в 310 В постоянного тока.

Наконец, это напряжение на шине постоянного тока 310 В преобразуется обратно в 220 В 50 Гц с помощью H-моста.

Мы также можем видеть каскад генератора с частотой 50 Гц, питаемый от того же источника постоянного тока. Этот генератор на самом деле является дополнительным и может потребоваться для схем с H-мостом, у которых нет собственного генератора. Например, если мы используем H-мост на основе транзисторов, то нам может понадобиться этот каскад генератора, чтобы соответственно управлять полевыми полевыми полями высокого и низкого уровня.


ОБНОВЛЕНИЕ: Возможно, вы захотите сразу перейти к новому обновленному « УПРОЩЕННЫЙ ДИЗАЙН » в нижней части этой статьи, в котором объясняется одношаговая методика получения бестрансформаторного синусоидального выхода 5 кВА вместо того, через сложный двухэтапный процесс, как описано в концепциях ниже:


Простая конструкция инвертора с ферритовым коутом

Перед тем, как мы изучим версию 5 кВА, рассмотрим более простую схему для новичков.Эта схема не использует никаких специализированных драйверов IC, а работает только с n-канальными МОП-транзисторами и этапом начальной загрузки.

Полную принципиальную схему можно увидеть ниже:

Simple Ferrite Cote Inverter Design Simple Ferrite Cote Inverter Design

MOSFET 400 В, 10 А IRF740 Технические характеристики

В приведенной выше простой схеме ферритового инвертора переменного тока с 12 В на 220 В мы можем увидеть готовый преобразователь постоянного тока с 12 В на 310 В используемый модуль. Это означает, что вам не нужно делать сложный трансформатор на основе ферритового сердечника.Для новых пользователей такая конструкция может быть очень полезной, поскольку они могут быстро построить этот инвертор, не прибегая к каким-либо сложным расчетам и выбору ферритового сердечника.

5 кВА Предварительные требования для проектирования

Сначала вам нужно найти источник питания 60 В постоянного тока для питания предлагаемой схемы инвертора 5 кВА. Намерение состоит в том, чтобы разработать переключающий инвертор, который будет преобразовывать постоянное напряжение 60 В в более высокое напряжение 310 В при пониженном токе.

Топология, используемая в этом сценарии, представляет собой двухтактную топологию, в которой используется трансформатор в соотношении 5:18.Для регулирования напряжения, которое может вам понадобиться, и ограничения тока — все они питаются от источника входного напряжения. Также с той же скоростью инвертор ускоряет разрешенный ток.

Когда речь идет о входном источнике на 20 А, можно получить 2 — 5 А. Однако пиковое выходное напряжение этого инвертора 5 кВА составляет около 310 В.

Технические характеристики ферритового трансформатора и полевого транзистора

Что касается архитектуры, трансформатор Tr1 имеет 5 + 5 витков первичной обмотки и 18 витков вторичной обмотки. Для переключения можно использовать 4 + 4 MOSFET (тип IXFH50N20 (50A, 200V, 45mR, Cg = 4400pF).Вы также можете использовать MOSFET любого напряжения с Uds 200 В (150 В) вместе с наименьшим проводящим сопротивлением. Используемое сопротивление затвора и его эффективность по скорости и пропускной способности должны быть превосходными.

Ферритовая секция Tr1 состоит из феррита размером 15×15 мм c. Индуктор L1 сконструирован с использованием пяти колец из железного порошка, которые могут быть намотаны как провода. Для сердечника индуктора и других связанных деталей вы всегда можете получить его от старых инверторов (56 В / 5 В) и в их демпфирующих каскадах.

Использование полного моста IC

Для интегральной схемы можно использовать IC IR2153.Выходы микросхем можно увидеть с буферизацией каскадов BJT. Кроме того, из-за большой емкости затвора важно использовать буферы в виде комплементарных пар усилителей мощности, пара транзисторов NPN / PNP BD139 и BD140 справляется с этой задачей.

Альтернативная ИС может быть SG3525

Вы также можете попробовать использовать другие схемы управления, такие как SG3525. Кроме того, вы можете изменить напряжение входа и работать в прямом подключении к сети в целях тестирования.

Топология, используемая в этой схеме, имеет гальваническую развязку, а рабочая частота составляет около 40 кГц.В случае, если вы планируете использовать инвертор для небольшой операции, вы не охлаждаете, но для более длительной работы обязательно добавьте охлаждающий агент с помощью вентиляторов или больших радиаторов. Большая часть мощности теряется на выходных диодах, и напряжение Шоттки падает до уровня 0,5 В.

Входное напряжение 60 В может быть получено путем последовательного подключения 5 аккумуляторных батарей 12 В, номинальная емкость каждой батареи должна быть 100 Ач.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ IR2153

Пожалуйста, не используйте BD139 / BD140, вместо этого используйте BC547 / BC557 для ступени драйвера выше.

Высокочастотный каскад 330 В

220 В, полученное на выходе TR1 в указанной выше цепи инвертора 5 кВА, все еще не может использоваться для работы обычных приборов, поскольку содержимое переменного тока будет колебаться на входной частоте 40 кГц. кГц 220 В переменного тока в 220 В 50 Гц или 120 В 60 Гц переменного тока, потребуются дополнительные этапы, как указано ниже:

Сначала необходимо будет выпрямить / отфильтровать 220 В 40 кГц через мостовой выпрямитель, состоящий из диодов быстрого восстановления, рассчитанных примерно на 25 ампер Конденсаторы на 300 В и 10 мкФ / 400 В.

Преобразование 330 В постоянного тока в 220 В переменного тока 50 Гц

Затем это выпрямленное напряжение, которое теперь может достигать примерно 310 В, необходимо будет подавать импульсами с требуемой частотой 50 или 60 Гц через другую схему полного мостового инвертора, как показано ниже:

Клеммы, помеченные как «нагрузка», теперь могут напрямую использоваться в качестве конечного выхода для работы с желаемой нагрузкой.

Здесь МОП-транзисторы могут быть IRF840 или любого аналогичного типа.

Как намотать ферритовый трансформатор TR1

Трансформатор TR1 является основным устройством, которое отвечает за повышение напряжения до 220 В при 5 кВА, поскольку он имеет ферритовый сердечник и построен на паре ферритовых сердечников EE, как показано ниже:

Поскольку задействованная мощность составляет около 5 кВ, сердечники E должны быть огромного размера, можно попробовать ферритовый сердечник E80 типа.

Помните, что вам может потребоваться включить более 1 сердечника E, может быть 2 или 3 сердечника E вместе, размещенных бок о бок для достижения массивной выходной мощности 5 кВА из сборки.

Используйте самый большой из возможных и намотайте 5 + 5 витков, используя 10 номеров из 20 суперэмалированных медных проводов SWG, параллельно.

После 5 витков остановите первичную обмотку, изолируйте слой изолентой и начните 18 витков вторичной обмотки через эти 5 витков первичной обмотки. Используйте 5 параллельных жил из эмалированной меди 25 SWG для намотки вторичных витков.

После завершения 18 витков подключите его к выходным выводам бобины, изолируйте лентой и намотайте оставшиеся 5 витков первичной обмотки, чтобы завершить конструкцию TR1 с ферритовым сердечником. Не забудьте соединить конец первых 5 витков с началом первичной обмотки верхних 5 витков.

Метод сборки E-сердечника

Следующая диаграмма дает представление о том, как можно использовать более 1 E-сердечника для реализации описанной выше конструкции ферритового инверторного трансформатора мощностью 5 кВА:

E80 Ферритовый сердечник

Отзыв от Mr.Sherwin Baptista

Уважаемые все,

В вышеупомянутом проекте для трансформатора я не использовал прокладки между частями сердечника, схема хорошо работала с охлаждением трафо во время работы. Я всегда предпочитал ядро ​​EI.

Я всегда перематывал трафареты в соответствии с моими расчетными данными, а затем использовал их.

Тем более, что trafo представляет собой сердечник EI, разделить ферритовые части было проще, чем избавиться от сердечника EE.

Я также пробовал открывать трафареты ядра EE, но, увы; Я закончил тем, что сломал ядро ​​при его разделении.

Я никогда не мог открыть ядро ​​EE, не сломав ядро.

В соответствии с моими выводами, в заключение я бы сказал несколько вещей:

— Те блоки питания с неразъемными трафаретами сердечника работали лучше всего. (Я описываю трафарет от старого блока питания atx для ПК, поскольку я использовал только его. Блоки питания для ПК не выходят из строя так легко, если только это не перегоревший конденсатор или что-то еще.) —

— Те блоки питания, которые были трафареты с тонкими прокладками часто обесцвечивались и быстро выходили из строя.(Это я узнал на собственном опыте, так как до настоящего времени я купил много подержанных блоков питания, просто чтобы изучить их) —

— Гораздо более дешевые блоки питания таких марок, как; CC 12v 5a, 12v 3a ACC12v 3a RPQ 12v 5a все

У таких ферритовых трафаретов между сердечниками были более толстые куски бумаги, и все они плохо работали !!! —

В ФИНАЛЕ трафарет сердечника EI35 работал лучше всего (без удержания воздуха пробел) в вышеуказанном проекте.

Подробная информация о подготовке схемы инвертора с ферритовым сердечником 5 кВА:

Шаг 1:

  • Использование 5 герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов по 12 В 10 Ач
  • Общее напряжение = 60 В Фактическое напряжение
  • = 66 В при полной зарядке (13.2в на каждый аккумулятор) напряжение
  • = 69В напряжение постоянного заряда.

Шаг 2:

После расчета напряжения батареи у нас есть 66 вольт при 10 ампер при полной зарядке.

  • Далее идет питание на ic2153.
  • 2153 имеет максимальное напряжение ZENER 15,6 В между Vcc и Gnd.
  • Итак, мы используем знаменитый LM317 для подачи стабилизированного напряжения 13 В на микросхему.

Шаг 3:

Регулятор lm317 имеет следующие комплектации;

  1. LM317LZ — 1.2-37v 100ma to-92
  2. LM317T — 1.2-37v 1.5amp to-218
  3. LM317AHV — 1.2-57v 1.5amp to-220

Мы используем lm317ahv с суффиксом ‘A’ код, а «HV» — высоковольтный корпус,

, поскольку микросхема регулятора выше может поддерживать входное напряжение до 60 В и выходное напряжение 57 В.

Шаг 4:

  • Мы не можем подавать 66 В напрямую в пакет lm317ahv, так как его вход составляет максимум 60 В.
  • Итак, мы используем ДИОДЫ, чтобы понизить напряжение батареи до безопасного напряжения для питания регулятора.
  • Нам нужно безопасно сбросить примерно 10 В с максимального входа регулятора, который составляет 60 В.
  • Следовательно, 60v-10v = 50v
  • Теперь безопасный максимальный вход регулятора от диодов должен быть 50 вольт.

Шаг 5:

  • Мы используем обычный диод 1n4007 для понижения напряжения батареи до 50 В,
  • Поскольку это кремниевый диод, падение напряжения на каждом из них составляет около 0,7 вольт.
  • Теперь посчитаем необходимое количество диодов, которые понизят напряжение батареи до 50 вольт.
  • напряжение батареи = 66 В
  • расчетное максимальное входное напряжение на микросхеме регулятора = 50 В
  • Итак, 66-50 = 16 В
  • Теперь 0,7 *? = 16v
  • Мы делим 16 на 0,7, что составляет 22,8, то есть 23.
  • Таким образом, нам нужно включить около 23 диодов, так как общее падение с этих значений составляет 16,1 В.
  • Теперь рассчитанное безопасное входное напряжение на стабилизатор составляет 66 В. — 16,1 В, что составляет примерно 49,9 В. 50 В

Шаг 6:

  • Мы подаем напряжение 50 В на микросхему регулятора и настраиваем выход на 13 В.
  • Для большей защиты мы используем ферритовые шарики, чтобы нейтрализовать любые нежелательные шумы на выходном напряжении.
  • Регулятор должен быть установлен на радиаторе подходящего размера, чтобы он оставался холодным.
  • Танталовый конденсатор, подключенный к 2153, является важным конденсатором, который обеспечивает плавное получение постоянного тока от регулятора.
  • Его значение можно безопасно уменьшить с 47 мкФ до 1 мкФ 25 В.

Шаг 7:

  • Остальная часть цепи получает напряжение 66 вольт, а сильноточные точки в цепи должны быть подключены с помощью толстых проводов.
  • Для трансформатора его первичная обмотка должна быть 5 + 5 витков, а вторичная 20 витков.
  • Частота 2153 должна быть установлена ​​на 60 кГц.

Шаг 8:

Цепь преобразователя переменного тока с высокой частоты в низкочастотную с использованием микросхемы irs2453d должна быть подключена соответствующим образом, как показано на схеме.

Наконец завершено .

Создание версии ШИМ

В следующей публикации обсуждается другая версия схемы синусоидального инвертора с ШИМ мощностью 5 кВА с использованием компактного трансформатора с ферритовым сердечником.Идея была предложена мистером Джавидом.

Технические характеристики

Уважаемый сэр, не могли бы вы изменить его выход с помощью источника ШИМ и облегчить использование такой недорогой и экономичной конструкции для нуждающихся во всем мире людей, таких как мы? Надеюсь, Вы учтете мою просьбу. Спасибо, Ваш любящий читатель.

Дизайн

В предыдущем посте я представил схему инвертора 5 кВА на основе ферритового сердечника, но, поскольку это прямоугольный инвертор, его нельзя использовать с различным электронным оборудованием, и поэтому его применение может быть ограничено только с резистивные нагрузки.

Тем не менее, та же конструкция может быть преобразована в синусоидальный инвертор, эквивалентный ШИМ, путем подачи ШИМ-сигнала в полевые транзисторы нижнего уровня, как показано на следующей диаграмме:

Вывод SD IC IRS2153 ошибочно показан связанным с Ct, пожалуйста, убедитесь, что подключили его к линии заземления.

Предложение: каскад IRS2153 может быть легко заменен каскадом IC 4047, если IRS2153 трудно достать.

Как мы можем видеть в приведенной выше схеме инвертора 5 кВА на основе ШИМ, конструкция в точности аналогична нашей более ранней оригинальной схеме инвертора 5 кВА, за исключением указанного каскада питания буфера ШИМ с МОП-транзисторами нижнего уровня ступени драйвера Н-моста.

Включение питания ШИМ может быть получено через любую стандартную схему генератора ШИМ с использованием IC 555 или с помощью транзисторного нестабильного мультивибратора.

Для более точной репликации ШИМ можно также выбрать генератор ШИМ осциллятора Bubba для получения ШИМ с показанной выше схемой синусоидального инвертора 5 кВА.

Процедуры построения для вышеуказанной конструкции не отличаются от первоначальной конструкции, единственное отличие состоит в интеграции буферных каскадов BC547 / BC557 BJT с МОП-транзисторами нижнего уровня полного мостового каскада ИС и входом в него ШИМ.

Другой компактный дизайн

Небольшой осмотр показывает, что на самом деле верхняя ступень не должна быть такой сложной.

Схема генератора постоянного тока 310 В может быть построена с использованием любой другой схемы на основе альтернативного генератора. Ниже показан пример конструкции, где в качестве двухтактного генератора используется полумост IC IR2155.

310 V DC to 220V AC Converter circuit 310 V DC to 220V AC Converter circuit

Опять же, нет никакой конкретной конструкции, которая может быть необходима для каскада генератора на 310 В, вы можете попробовать любую другую альтернативу в соответствии с вашими предпочтениями, некоторые распространенные примеры: IC 4047, IC 555, TL494, LM567 и т. Д.

Детали индуктора для вышеуказанного ферритового трансформатора от 310 В до 220 В

ferrite inductor winding for 330V DC from 12V battery ferrite inductor winding for 330V DC from 12V battery

Упрощенная конструкция

До сих пор в приведенных выше конструкциях мы обсуждали довольно сложный бестрансформаторный инвертор, который включал в себя два тщательно продуманных этапа для получения конечной выходной мощности сети переменного тока. На этих этапах сначала необходимо преобразовать постоянный ток батареи в 310 В постоянного тока через инвертор с ферритовым сердечником, а затем 310 В постоянного тока необходимо переключить обратно на 220 В среднеквадратичное значение через полную мостовую сеть 50 Гц.

Как предположил один из заядлых читателей в разделе комментариев (г-н Анкур), двухэтапный процесс является излишним и просто не требуется. Вместо этого, секция ферритового сердечника может быть модифицирована соответствующим образом для получения требуемой синусоидальной волны 220 В переменного тока, а секция полного моста MOSFET может быть исключена.

На следующем изображении показана простая установка для выполнения описанной выше техники:

ПРИМЕЧАНИЕ. Трансформатор представляет собой трансформатор с ферритовым сердечником, размер которого должен быть . подключен для генерации базовых колебательных сигналов с частотой 50 Гц для переключения MOSFET.Мы также можем видеть каскад операционного усилителя, в котором этот сигнал извлекается из схемы синхронизации RC RC в форме треугольных волн 50 Гц и подается на один из его входов для сравнения сигнала с сигналами быстрой треугольной волны от другой IC 555. нестабильная схема. Эти быстрые треугольные волны могут иметь частоту от 50 до 100 кГц.

Операционный усилитель сравнивает два сигнала для генерации синусоидальной эквивалентной модулированной частоты SPWM. Этот модулированный SPWM подается на базы BJT драйвера для переключения полевых МОП-транзисторов со скоростью SPWM 50 кГц, модулированных с частотой 50 Гц.

MOSFE, в свою очередь, переключают подключенный трансформатор с ферритовым сердечником с той же модулированной частотой SPWM, чтобы генерировать намеченный чистый синусоидальный сигнал на вторичной обмотке трансформатора.

Из-за высокочастотного переключения эта синусоидальная волна может содержать нежелательные гармоники, которые фильтруются и сглаживаются через конденсатор 3 мкФ / 400 В для получения достаточно чистого синусоидального выхода переменного тока с желаемой мощностью, в зависимости от трансформатора. и характеристики заряда батареи.

Правая сторона IC 555, которая генерирует сигналы несущей 50 Гц, может быть заменена любой другой подходящей ИС генератора, такой как IC 4047 и т. Д.

Конструкция инвертора с ферритовым сердечником с использованием транзисторной нестабильной схемы может быть построен с использованием пары нестабильных схем на основе обычных транзисторов и ферритового трансформатора.

Эта идея была предложена несколькими преданными последователями этого блога, а именно мистером Рашидом, мистером Сандипом, а также еще несколькими читателями.

Принципиальная схема

Сначала я не мог понять теорию, лежащую в основе этих компактных инверторов, которые полностью устраняют громоздкие трансформаторы с железным сердечником.

Однако после некоторых размышлений мне кажется, что мне удалось обнаружить очень простой принцип, связанный с работой таких инверторов.

В последнее время китайские преобразователи компактного типа стали довольно известными именно благодаря своим компактным и гладким размерам, которые делают их исключительно легкими и в то же время чрезвычайно эффективными с учетом их характеристик выходной мощности.

Первоначально я думал, что эта концепция неосуществима, потому что, по моему мнению, использование крошечных ферритовых трансформаторов для применения низкочастотных инверторов казалось совершенно невозможным.

Инверторам для бытового использования требуется 50/60 Гц, а для реализации ферритового трансформатора нам потребуются очень высокие частоты, поэтому идея выглядела очень сложной.

Поразмыслив, я был поражен и счастлив, обнаружив простую идею реализации дизайна. Все дело в преобразовании напряжения батареи в сетевое напряжение 220 или 120 с очень высокой частотой и переключении выхода на 50/60 Гц с помощью двухтактного МОП-транзистора.

Как это работает

Глядя на рисунок, мы можем просто увидеть и понять всю идею. Здесь напряжение батареи сначала преобразуется в высокочастотные импульсы ШИМ.

Эти импульсы передаются в повышающий ферритовый трансформатор, имеющий требуемый соответствующий номинал. Импульсы подаются с использованием МОП-транзистора, чтобы можно было оптимально использовать ток батареи.

Ферритовый трансформатор повышает напряжение на выходе до 220В. Однако, поскольку это напряжение имеет частоту от 60 до 100 кГц, его нельзя напрямую использовать для работы с бытовой техникой, и поэтому требуется дальнейшая обработка.

На следующем этапе это напряжение выпрямляется, фильтруется и преобразуется в 220 В постоянного тока. Этот высоковольтный постоянный ток, наконец, переключается на частоту 50 Гц, чтобы его можно было использовать для работы бытовых приборов.

Пожалуйста, обратите внимание, что, хотя схема была специально разработана мной, она не тестировалась на практике, делайте это на свой страх и риск и продолжайте, если вы достаточно уверены в данных объяснениях.

Принципиальная схема

Список деталей для цепи компактного инвертора с ферритовым сердечником от 12 В до 220 В переменного тока.
  • R3 — R6 = 470 Ом
  • R9, R10 = 10K,
  • R1, R2, C1, C2 = вычислить для генерации частоты 100 кГц.
  • R7, R8 = 27K
  • C3, C4 = 0,47 мкФ
  • T1 —- T4 = BC547,
  • T5 = любой 30 В, 20 А N-канальный МОП-транзистор,
  • T6, T7 = любой, 400 В, 3 А. MOSFET — описание производителя.
  • Диоды = быстрое восстановление, быстродействующий тип.
  • TR1 = первичный, 13 В, 10 ампер, вторичный = 250-0-250, 3 ампер. Ферритовый трансформатор с электронным сердечником …. обратитесь за помощью к опытному разработчику намоточного устройства и трансформатора.

Усовершенствованная версия вышеуказанной конструкции показана ниже. Выходной каскад здесь оптимизирован для лучшего отклика и большей мощности.

Улучшенная версия

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схема переключения между сетью и генератором

В сообщении объясняется простая конфигурация, которая может использоваться в качестве схемы автоматического переключения для переключения сети переменного тока на сеть генератора во время сбоев или отключений электроэнергии.

Описанная схема будет эффективно переключать подключенные устройства к сети генератора во время сбоя питания, однако она не сможет автоматически включить запуск генератора, это нужно будет сделать вручную, потому что большинство генераторов связано со сложной процедурой механического срабатывания.

Как это работает

Обращаясь к данной схеме, мы можем увидеть простую схему, состоящую из реле TP (трехполюсное реле), как показано ниже, и цепи бестрансформаторного источника питания.

Вход схемы бестрансформаторного питания подключается к входу сети 220В или 120В.

При наличии сетевого питания подключенное реле срабатывает с этим питанием и включает нагрузку или устройства через свои замыкающие контакты.

И наоборот, при пропадании сетевого питания реле деактивируется и соединяется с замыкающими контактами, которые могут быть подключены к сети генератора.

Теперь, как только генератор запущен, сеть проходит через подключенные замыкающие контакты реле к приборам.

Третий набор контактов используется для включения и выключения блока CDI генератора, так что при восстановлении сети генератор автоматически останавливается.

Простой, но эффективный …..

Принципиальная схема

Схема переключения трехфазной сети на генератор

На следующей схеме показано, как переключение трехфазной сети на генератор может быть реализовано с использованием пары трехфазных контакторов.

О Swagatam

Я инженер-электроник (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Генератор импульсного напряжения / Генератор Маркса — принципиальная схема, принцип работы и применение

В электронике скачки напряжения — очень важная вещь, и это кошмар для любого разработчика схем. Эти скачки обычно называются импульсами, которые можно определить как высокое напряжение , обычно в несколько кВ, которые существуют в течение короткого периода времени .Характеристики импульсного напряжения можно заметить по времени спада высокого или низкого напряжения, за которым следует очень большое время нарастания напряжения. Молния является примером естественной причины, вызывающей импульсное напряжение. Поскольку это импульсное напряжение может серьезно повредить электрическое оборудование, важно протестировать наши устройства на работу против импульсного напряжения. Здесь мы используем генератор импульсного напряжения, который генерирует выбросы высокого напряжения или тока в контролируемой испытательной установке. В этой статье мы узнаем о работе и применении генератора импульсного напряжения .Итак, приступим.

Как было сказано ранее, импульсный генератор производит эти кратковременные всплески с очень высоким напряжением или очень большим током. Таким образом, существует два типа генераторов импульсов: генератор импульсного напряжения и генератор импульсного тока . Однако в этой статье мы обсудим генераторы импульсного напряжения.

Форма волны импульсного напряжения

Чтобы лучше понять импульсное напряжение, давайте взглянем на форму волны импульсного напряжения.На изображении ниже показан одиночный пик формы импульса высокого напряжения

Impulse Voltage Waveform

Как видите, волна достигает своего 100-процентного пика за 2 мкс. Это очень быстро, но высокое напряжение теряет свою силу почти на 40 мкс. Следовательно, импульс имеет очень короткое или быстрое время нарастания , тогда как очень медленное или длинное время спада . Длительность импульса называется хвостовой частью волны , которая определяется разницей между 3-й временной меткой ts3 и ts0.

Генератор одноступенчатых импульсов

Чтобы понять работу генератора импульсов , давайте взглянем на принципиальную схему одноступенчатого генератора импульсов , которая показана ниже

Single Impulse Stage Generator

Схема выше состоит из двух конденсаторов и двух сопротивлений. Искровой зазор (G) — это электрически изолированный зазор между двумя электродами, в котором возникают электрические искры. Источник питания высокого напряжения также показан на изображении выше.Любая схема генератора импульсов требует, по меньшей мере, одного большого конденсатора, который заряжается до соответствующего уровня напряжения и затем разряжается нагрузкой. В приведенной выше схеме CS — это зарядный конденсатор . Обычно это высоковольтный конденсатор с номиналом более 2 кВ (зависит от желаемого выходного напряжения). Конденсатор CB — это емкость нагрузки , которая разряжает зарядный конденсатор. Резистор и RD и RE управляют формой волны.

Если внимательно присмотреться к изображению выше, можно обнаружить, что искровой разрядник не имеет электрического соединения.Тогда как емкость нагрузки получает высокое напряжение? Вот уловка, и по этой схеме вышеупомянутая схема действует как генератор импульсов. Конденсатор заряжается до тех пор, пока напряжение заряда конденсатора не станет достаточным для прохождения искрового промежутка. Электрический импульс, генерируемый через искровой промежуток, и высокое напряжение передается от вывода левого электрода к выводу правого электрода искрового промежутка, образуя таким образом подключенную цепь.

Время отклика схемы можно контролировать, изменяя расстояние между двумя электродами или изменяя напряжение полностью заряженного конденсатора.Расчет выходного импульсного напряжения может быть выполнен путем расчета формы выходного напряжения с помощью

v (t) = [V  0  / C  b  R  d  (α - β)] (e  - α   t  - e  - β   t ) 

Где,

α = 1 / R  d  C  b 
β = 1 / R  e  C  z  

Недостатки одноступенчатого импульсного генератора

Основным недостатком схемы одноступенчатого генератора импульсов является физический размер .В зависимости от номинального высокого напряжения компоненты становятся больше в размерах. Кроме того, для генерации высокого импульсного напряжения требуется высокое постоянное напряжение . Следовательно, для схемы одноступенчатого импульсного генератора напряжения довольно сложно добиться оптимального КПД даже после использования больших источников питания постоянного тока.

Сферы, которые используются для соединения зазора, также должны быть очень большого размера. Корону, которая разряжается в результате генерации импульсного напряжения, очень трудно подавить и изменить форму.Срок службы электрода сокращается и требует замены после нескольких циклов повторения.

Генератор Маркса

Эрвин Отто Маркс в 1924 году предоставил схему многоступенчатого импульсного генератора . Эта схема специально используется для генерации высокого импульсного напряжения от источника питания низкого напряжения. Схема генератора мультиплексированных импульсов или обычно называемая схема Маркса , может быть замечена на изображении ниже.

Marx Generator

В приведенной выше схеме используются 4 конденсатора (может быть n конденсаторов), которые заряжаются источником высокого напряжения в режиме параллельной зарядки с помощью зарядных резисторов R1 — R8.

Marx generator

Во время разрядки искровой разрядник, который был разомкнутой цепью во время зарядки, действует как переключатель и соединяет последовательный путь через батарею конденсаторов, а генерирует очень высокое импульсное напряжение на нагрузке. Состояние разряда показано на изображении выше фиолетовой линией. Напряжение первого конденсатора должно быть превышено в достаточной степени, чтобы пробить искровой промежуток и активировать схему генератора Маркса .

Когда это происходит, первый разрядник соединяет два конденсатора (C1 и C2). Следовательно, напряжение на первом конденсаторе удваивается на два напряжения C1 и C2. Впоследствии третий разрядник автоматически выходит из строя, потому что напряжение на третьем разряднике достаточно велико, и он начинает добавлять напряжение третьего конденсатора C3 в батарею, и это продолжается до последнего конденсатора. Наконец, когда достигается последний и последний искровой промежуток, напряжение достаточно велико, чтобы разорвать последний искровой промежуток на нагрузке, которая имеет больший промежуток между свечами зажигания.

Конечное выходное напряжение на конечном промежутке будет nVC (где n — количество конденсаторов, а VC — напряжение заряда конденсатора), но это верно для идеальных схем. В реальных сценариях выходное напряжение схемы генератора импульсов Маркса будет намного ниже фактического желаемого значения.

Однако у этой последней точки искры должны быть большие промежутки, потому что без этого конденсаторы не перейдут в полностью заряженное состояние.Иногда выделения делают намеренно. Есть несколько способов разрядить батарею конденсаторов в генераторе Маркса.

Методы разряда конденсаторов в генераторе Маркса:

Импульсный дополнительный пусковой электрод : Импульсный дополнительный пусковой электрод — это эффективный способ преднамеренного запуска генератора Маркса во время полной зарядки или в особом случае. Дополнительный пусковой электрод называется Тригатроном.Существуют тригатроны разных форм и размеров с различными характеристиками.

Ионизация воздуха в зазоре : Ионизированный воздух — эффективный путь, по которому проходит искровой промежуток. Ионизация осуществляется с помощью импульсного лазера.

Снижение давления воздуха внутри зазора : Снижение давления воздуха также эффективно, если искровой промежуток спроектирован внутри камеры.

Недостатки генератора Маркса

Длительное время зарядки: В генераторе Маркса для зарядки конденсатора используются резисторы.Таким образом, время зарядки увеличивается. Конденсатор, который находится ближе к источнику питания, заряжается быстрее, чем другие. Это связано с увеличением расстояния из-за повышенного сопротивления между конденсатором и источником питания. Это главный недостаток генератора Маркса.

Потеря эффективности: По той же причине, что описана ранее, поскольку ток течет через резисторы, эффективность схемы генератора Маркса низкая.

Короткий срок службы разрядника: Повторяющийся цикл разряда через разрядник сокращает срок службы электродов разрядника, который необходимо время от времени заменять.

Время повторения цикла зарядки и разрядки: Из-за большого времени зарядки время повторения генератора импульсов очень низкое. Это еще один серьезный недостаток схемы генератора Маркса.

Применение цепи генератора импульсов

Основное применение схемы импульсного генератора — это испытание высоковольтных устройств. . Грозозащитные разрядники, предохранители, TVS-диоды, различные типы устройств защиты от перенапряжения и т. Д. Испытываются с помощью генератора импульсного напряжения.Не только в области испытаний, но и схема генератора импульсов также является важным инструментом, который используется в ядерно-физических экспериментах , а также в производстве лазеров, термоядерных и плазменных устройств.

Генератор Маркса используется для моделирования эффектов молнии на линиях электропередач и в авиационной промышленности. Он также используется в аппаратах X-Ray и Z. Другие применения, такие как испытание изоляции . электронных устройств также испытываются с использованием схем импульсного генератора.

Что такое генератор функций? Определение, блок-схема и работа

Определение : Генератор функций — это, по сути, генератор сигналов, который выдает различные типы сигналов на выходе . Он имеет возможность генерировать формы волны, такие как синусоидальная волна, прямоугольная волна, треугольная волна, пилообразная волна и т. Д. Регулируемый диапазон частот обеспечивается функциональным генератором, который находится в диапазоне от Гц до нескольких 100 кГц .

Существуют различные генераторы функций, которые могут одновременно генерировать две разные формы сигналов с помощью двух разных выходных клемм.

Генератор функций

— это универсальный прибор , поскольку он генерирует большое количество частот и форм сигналов. Различные формы сигналов, генерируемые функциональным генератором, подходят для различных приложений. Он обеспечивает настройку формы волны, частоты, величины и смещения, но требует подключения нагрузки перед настройкой.

Этот прибор не только изменяет характеристики формы сигнала, но также имеет возможность добавлять к сигналу смещение постоянного тока .В большинстве случаев они могут работать только на низкой частоте, но некоторые дорогостоящие модели также могут работать и на более высокой частоте.

Как мы уже говорили ранее, он может генерировать 2 различных сигнала одновременно на двух разных терминалах. Таким образом, это может быть полезной функцией, поскольку для определенных приложений требуются разные выходные данные. Это обеспечивает еще одну важную функцию, поскольку они имеют возможность фазовой синхронизации от внешнего источника.

Это означает, что функциональный генератор может синхронизировать по фазе другой функциональный генератор, и выходной сигнал обоих может смещаться по фазе.

Блок-схема и работа функционального генератора

На рисунке ниже показана блок-схема генератора функций

.

block diagram of function generator

Здесь используется схема управления частотой, частота которой регулируется изменением величины тока. Источники тока 1 и 2 приводят в действие интегратор.

Используя генератор функций, мы можем получить широкий спектр сигналов, частота которых изменяется от 0,01 Гц до 100 кГц. Два источника тока регулируются частотно-регулируемым напряжением.

Постоянный ток подается на интегратор от источника 1 тока. Благодаря этому напряжение интегратора растет линейно во времени. Этот линейный рост соответствует уравнению напряжения выходного сигнала: eq1 Любое увеличение или уменьшение тока приведет к увеличению или уменьшению крутизны напряжения на выходе и, таким образом, контролирует частоту.

Присутствующий здесь мультивибратор компаратора напряжения вызывает изменение состояния выходного напряжения интегратора на предварительно определенном максимальном уровне.Из-за этого изменения состояния подача тока от источника 1 прекращается и переключается на источник питания 2.

Обратный ток подается на интегратор от источника тока 2. Этот обратный ток вызывает линейное со временем падение выходного сигнала интегратора. Как и раньше, когда выходной сигнал достигает заданного уровня, компаратор снова меняет свое состояние и переключается на источник питания 1.

Таким образом, у нас будет треугольная волна на выходе интегратора, частота которой зависит от тока источников питания, как мы можем видеть на блок-схеме, показанной выше.На выходе компаратора получается прямоугольный сигнал.

Схема диодов сопротивления , используемая в схеме , изменяет наклон треугольной волны с искажением менее 1%. Таким образом, выходной усилитель помогает выдавать две волны на выходе одновременно. Этот захваченный сигнал можно отобразить с помощью осциллографа.

Приложения функционального генератора

Функциональный генератор обеспечивает широкий спектр приложений, таких как операции, связанные с радиочастотами, автомобильные приложения, в образовательной, медицинской и промышленной областях и т. Д.

Генератор функций ICL 8083

Компания Intersil производит микросхему IC 8083, известную как ICL 8083 , имеет огромные возможности для генерации сигналов различных типов. Он использует 3 отдельных выходных терминала в диапазоне частот от 0,0001 Гц до 1 МГц

Частота цепи контролируется внешним напряжением и может определяться подключенной внешне комбинацией резистор-конденсатор.

8083 в основном представляет собой релаксационный осциллятор , который выдает треугольный сигнал .Компараторы напряжения и устройства хранения цифрового типа затем внутренне преобразуют треугольные импульсы в прямоугольную форму волны. Когда есть необходимость преобразовать треугольную волну в синусоидальную волну , необходимо использовать 16 внутренних транзисторов .

Давайте посмотрим на схему выводов ICL 8083, показанную ниже:

pin diagram of function generator

Контакты 1 и 12 регулировки синусоиды :

Они используются для подключения внешних резисторов для минимизации синусоидального искажения формы сигнала.

Контакты 4 и 5 регулировки рабочего цикла и частоты :

Они используются для подключения внешних резисторов к внешним конденсаторам C, известным как временный конденсатор, подключенным к выводу 10 для определения рабочего цикла и частоты выходов.

fixed freq.function generator

Контакт 8 входа развертки FM :

Этот вывод подключен к внешнему напряжению для регулировки выходной частоты.

NC-контакты 13 и 14 :

Эти два контакта обозначают отсутствие соединения.

Итак, мы можем сделать вывод, что генератор функций — это электронное оборудование, которое генерирует различные электрические сигналы. Они охватывают работу как звуковых, так и радиочастотных частот.

Venn Diagram Maker — 100+ потрясающих типов диаграмм — Vizzlo

Что такое диаграмма Венна?

Диаграмма Венна показывает все возможные логические отношения между различными наборами или группами данных. На диаграмме Венна каждый круг описывает множество. Перекрывающиеся круги создают пересечения, открывая общие элементы для двух или более групп.Диаграмма также известна как «Установить диаграмму» или «Логическая диаграмма».
Главный интерес диаграмм Венна — это пересечения. Диаграммы Венна могут состоять из множества наборов кругов. Чаще всего используется трехкружная или тройная диаграмма Венна.

Краткая история диаграммы Венна

Диаграмма Венна, которую мы знаем сегодня, была разработана английским математиком Джоном Венном. Венн предложил модификацию диаграммы Эйлера, чтобы она стала более полной визуализацией вероятности.Однако название «диаграмма Венна» было придумано американским философом Кларенсом Ирвингом лишь несколько лет спустя, в 1918 году.

Как создать диаграмму Венна с помощью Vizzlo?

Создавайте высококачественные и красочные диаграммы Венна с множественными / неограниченными кругами и пересечениями. На этой диаграмме каждый кружок по умолчанию имеет свой цвет. Но есть также возможность изменить цвет всех кругов на одинаковый одним щелчком мыши.
Их световая прозрачность позволяет с первого взгляда визуализировать перекрестки.Взгляните на примеры, чтобы вдохновиться.

Генератор диаграмм Венна: основные характеристики
  • Для начала используйте один из четырех шаблонов.
  • Поверните набор вокруг его центра.
  • Продвигайте круги внутрь и наружу.
  • Измените яркость кругов.
  • Добавьте обводку ко всем кругам.
  • Неограниченное количество сетов / кругов.
  • Измените размер каждого круга отдельно.
  • Дайте вашим наборам название и описание.
  • Перетащите кружки и описания, чтобы переместить их.
  • Выделите перекрестки, щелкнув по ним.
  • Дополнительное подробное описание кругов и перекрестков
Ресурсы

Готовы создать свою собственную диаграмму Венна?

Диаграмма Венна: что нового?

25 мая 2020

Мы улучшили цветовой контраст при изменении прозрачности.

15 нояб.2019 г.

NEW Мы создали для вас шаблоны! Выберите, чтобы отобразить от 2 до 5 красиво расположенных кругов.

Вращайте и сдвигайте круги по своему усмотрению. Измените их ширину границы и прозрачность.

Генератор имен автомобилей | Список Cool Generator

Toggle navigation Cool Generator

  • Холодный генератор
  • Название
    • Генератор случайных имен
    • Генератор имен RAP
    • Генератор поддельных имен
    • Генератор фантазийных имен
    • Генератор бизнес-имен
    • Wu Tang Name Generator
    • Baby Name Generator
    • Генератор фамилий
    • Youtube Name Generator Генератор
  • Номер
    • Генератор случайных чисел
    • Генератор случайных чисел 1100
    • Генератор случайных чисел 1 10
    • Генератор лотерейных номеров
    • Генератор счастливых чисел
    • Генератор случайных последовательностей
    • Генератор ПИН-кодов
    • Генератор списка номеров
  • Слово

    • Генератор слов
    • Генератор букв
    • Генератор существительных
    • Генератор прилагательных
    • Генератор слов из 4 букв
    • Генератор слов в словаре
  • Текст
    • Генератор текста
    • Генератор фантазийного текста
    • Генератор текста с ошибками
    • Обратный текст (слова)
    • Генератор текста ASCII
    • Генератор текстовых изображений
    • Генератор текстовых дизайнов
    • Генератор текстовых изображений
    • Генератор текста в формате PNG 9016 Генератор
    • Генератор случайного текста
    • Генератор Lorem Ipsum
    • Генератор строк
  • Шрифт
    • Генератор шрифтов
    • Генератор каллиграфии
    • Генератор буквенных шрифтов
    • Генератор шрифтов Word
    • Генератор малых шрифтов
    • Генератор текстовых логотипов
  • Цвет
    • Генератор цветовой палитры
    • Генератор цветовой схемы
    • Генератор цветов
    • Генератор случайных цветов
    • Генератор цветовой палитры из изображения
    • Генератор цветов RGB
    • Генератор комбинации цветов
  • Кредитная карта
    • Генератор кредитных карт
    • Генератор карт Visa
    • Генератор Mastercard
    • Генератор дебетовых карт
    • Генератор кредитных карт Индия
    • Генератор поддельных кредитных карт
    • Генератор номеров кредитных карт
    • Бесплатный генератор кредитных карт
    • Кредитные карты
    • Генератор BIN
  • Пароль
  • Имя пользователя
  • Хештег

Сгенерировать новый

  • Renegade

3

  • 3

    3

  • 9163
  • Wish

  • Rune

  • Jazz

  • .

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *