Автомобильный генератор. Как он работает?
Генератор — основной источник электроэнергии автомобиля. В данной статье поговорим про автомобильный генератор, как он работает, из чего состоит и рассмотрим его устройство.
Как работает генератор автомобиля?
При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается.
Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения.
Генератор является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если генератор не будет работать, то аккумулятор очень быстро разрядиться.
Автомобильный генератор 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) 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 вольтметра.
К автомобильному генератору предъявляют следующие требования:
- 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.
Привод и крепление генератора
Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.
На современных автомобилях 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 натяжными роликами при неподвижном генераторе.
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.
По своему конструктивному исполнению генераторы можно разделить на две группы — традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора.
Устройство автомобильного генератора
Из чего состоит генератор автомобиля? Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый 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. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы ‘компактной’ конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.
На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.
Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное — только передняя.
При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.
Статор генератора: 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем
Статор генератора набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой ‘на ребро’. 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. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.
Ротор автомобильного генератора: а — в сборе, б — полюсная система в разобранном виде, 1,3- полюсные половины, 2 — обмотка возбуждения, 4 — контактные кольца, 5 — вал
Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора.
Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. 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.
Валы роторов выполняются 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 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 поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.
Щеточный узел — это 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.
Выпрямительные узлы применяются двух типов — либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются 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.
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, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. 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.
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.
Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов 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.
Система охлаждения генераторов: а — генераторы обычной конструкции, б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве, в — генераторы компактной конструкции.
Стрелками показано направление воздушных потоковНа автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. У генераторов ‘компактной’ конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.
Для чего нужен регулятор напряжения?
Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Они имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование.
Все генераторы современных машин 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.
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 имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).
|
Генератор рассчитывается так, что вырабатывает напряжение 40 — 50 Вольт, но регулятор обрезает его, поддерживая при любых оборотах и любом токе на заданном уровне. 14, 2 Вольта.
Технология – CarGenerator
Technology
У вас уже есть 75% резервного генератора, стоящего прямо у вас на подъездной дорожке! Добавьте CarGenerator™ к своему автомобилю, и вы получите самое надежное в мире, самое долговечное, сверхлегкое, не требующее обслуживания решение для резервного питания.
Начнем с инвертора, вроде тех, что продаются в местном хозяйственном магазине или домашнем складе примерно за 299 долларов. Наше высококачественное чистое синусоидальное устройство коммерческого класса необходимо для безопасного питания вашей печи, холодильника и т. д.
Затем мы добавляем изготовленные на заказ бустерные кабели из чистой бескислородной меди, сверхпрочные для работы с мощностью и изготовленные из специального термостойкого материала, способного выдерживать сильный нагрев вашего двигателя.
Затем мы добавляем регулировочный ремень и прорезиненную подкладку, чтобы вы могли безопасно повесить его на переднюю часть автомобиля. Плюс измеритель мощности с инструкциями, чтобы вы точно знали, какую мощность вы можете получить от своего автомобиля безопасно и без его повреждения.
ЭТО… наш CarGenerator DRY unit, $460 Этот крошечный 9-фунтовый гаджет будет питать предметы первой необходимости в вашем доме во время отключения электричества в течение 50-70 часов на типичном автомобильном бензобаке.
НО ТОГДА… мы добавляем наше волшебство и упаковываем все это в специально спроектированный защищенный от дождя/льда/снега/погоды и хорошо вентилируемый корпус, чтобы получить наш флагманский продукт, CarGeneratorAllweather, сверхлегкий всего за 16 фунтов, 795 долларов.
Никакого обслуживания, никаких хлопот, никаких грязных и опасных канистр с газом, сверхнизкий уровень выбросов, и такой же плавный и тихий, как ваш автомобиль, урчащий на холостом ходу.
Легкий и удобный
Это крошечное устройство, вес которого начинается всего с 9 фунтов, подключается за минуту и обеспечивает питание вашего дома в течение нескольких дней.
Увеличенное время работы
Вы получаете 50-70 часов работы от бензобака вашего автомобиля по сравнению с заправкой бака небольшого газогенератора каждые 4-6 часов.
Электрические/гибридные автомобили
Электрические/гибридные автомобили отлично работают с CarGenerator, а в случае полностью электрического автомобиля вы вообще не используете бензин.
Экологичность
Газогенераторы известны тем, что они шумные и вонючие по той причине, что у них почти нет контроля выбросов или фильтров. Ваш автомобиль, с другой стороны, имеет тысячи долларов контроля загрязнения и управления двигателем, с регулярными государственными испытаниями выбросов.
Меньше газа
Сюрприз! При работе компактного седана на холостом ходу расходуется меньше бензина, чем при работе генератора. Генератор Honda мощностью 1000 Вт, 0,19 галлона/час, компактный седан, 2-литровый двигатель, 0,16 галлона/час Источник: energy.gov
Сверхнадежный и простой
Готов, когда вам это нужно. Если ваша машина заводится, у вас есть мощность. Беспроблемный, никогда не требует технического обслуживания или замены масла.
Технические характеристики
| Вес нетто *11 фунтов (5 кг) | Размеры *5 х 11 х 20 дюймов (13,97 х 29,21 х 52,07 см) |
| Температура хранения -22-104°F +/- 5°F (-30-40°C +/- 3°C) | Рабочая температура -4-104°F +/- 5°F (-20-40°C +/- 3°C) |
| Цвет Черный | Гарантия 24 месяца с возможностью продления до 36 и 60 месяцев |
| Тип выходной мощности Чистая синусоида чистая мощность переменного тока | КПД преобразования энергии Номинальная эффективность преобразования 90% |
| Выходная мощность переменного тока 1000 Вт при работе, 2000 пусковых импульсов | Экологические характеристики Полностью защищен от дождя, атмосферостойкий, полностью подходит для зимнего снега и льда |
Входная мощность постоянного тока
Номинальное 12 вольт, рабочий диапазон 13,3-14,8 вольт, 74 ампера при 13,5 вольт постоянного тока. | |
| Мониторы дисплея Водонепроницаемый вольтметр постоянного тока, установленный на передней панели, показывает состояние 12 В автомобиля. ЖК-экран диагностического состояния | Выходная мощность 120 В переменного тока, 60 Гц, 8,33 А (1000 Вт / 120 В) |
| Выход USB-A 5 В постоянного тока, 2,4 А, макс. 12 Вт на порт |
Когда отключается электроэнергия, единственный надежный способ получения необходимой энергии — это двигатель. Почему бы не использовать мотор, который у вас уже есть?
Отзывы клиентов
Как работает генератор вашего автомобиля?
Генератор переменного тока вашего автомобиля — это замечательное инженерное решение, которое делает гораздо больше, чем вы можете себе представить.
Например, многие люди не знают, что генератор переменного тока поднимает тяжести во время движения автомобиля, а также помогает поддерживать заряд аккумулятора.
Распространено ошибочное мнение, что батарея активно питает всю электронику вашего автомобиля во время движения, но это не так. Читайте дальше, чтобы узнать, как работают генераторы переменного тока и какую работу они выполняют, чтобы сделать ваш автомобиль прекрасным местом для жизни.
Что такое генератор?
Генератор переменного тока представляет собой небольшой электрический генератор, который преобразует механическую энергию вращающегося двигателя вашего автомобиля в электрическую энергию. Он вырабатывает электроэнергию, которую будут использовать вспомогательные системы вашего автомобиля. Генератор переменного тока также заряжает аккумулятор автомобиля во время работы двигателя автомобиля, потому что аккумулятор сильно разряжается, когда он приводит в действие стартер при запуске автомобиля.
Многие думают, что во время движения автомобиля единственным источником питания фар, дворников, радио и т.
п. является автомобильный аккумулятор. Это огромное заблуждение, и правда в том, что если бы ваша батарея выполняла всю эту работу сама по себе, она не смогла бы снова завести машину при следующей попытке завести ее. Вместо этого генератор переменного тока питает все эти вещи, вырабатывая электричество, которое также заряжает автомобильный аккумулятор, и способ, которым он вырабатывает электричество, завораживает.
Как работает генератор?
Генератор переменного тока использует ротор (в основном электромагнит), первоначально питаемый от автомобильного аккумулятора, который вращается внутри неподвижной части, называемой статором. Статор содержит медную проводку, которая подвергается воздействию переменного тока, когда электромагнит ротора вращается внутри него. Транспортное средство создает эту электрическую генерацию, приводя в действие генератор переменного тока через вал, соединенный с вспомогательным ремнем автомобиля через шкив.
Это помогает генератору переменного тока создавать ток, пока работает двигатель автомобиля, и как только генератор набирает скорость, некоторые генераторы переменного тока могут самостоятельно питать электромагнит.
Однако есть разные вещи, которые нужно уладить. Во-первых, тип тока, который производит генератор переменного тока, является переменным током (AC), но транспортному средству требуется постоянный ток (DC). Таким образом, генератор переменного тока имеет часть, называемую выпрямителем, которая «выпрямляет» переменный ток в постоянный ток, который фактически может использовать автомобиль. Это делается с помощью диодов, которые пропускают ток только в одном направлении.
Другая проблема заключается в том, что частота вращения двигателя транспортного средства может изменяться. Если двигатель вращается намного быстрее, генератор переменного тока будет производить более высокое напряжение, чем необходимо, и, если это не регулируется, генератор переменного тока может в конечном итоге сжечь электронику вашего автомобиля и, возможно, аккумулятор. Чтобы справиться с этим, генераторы переменного тока оснащены системой регулирования, которая модулирует величину тока, получаемого электромагнитом, и, в свою очередь, регулируется сила магнита.
Это означает, что, контролируя силу электромагнита, можно контролировать величину тока, производимого при вращении магнита внутри статора. В противном случае магнит вращался бы на полную мощность в сочетании с резким ускорением транспортного средства. Самое замечательное то, что, несмотря на то, что двигатель может вращаться с переменной скоростью, напряжение остается регулируемым, тем самым защищая оборудование, питаемое генератором переменного тока.
Неисправный генератор может вызвать множество проблем, одна из которых — недостаточная зарядка аккумулятора вашего автомобиля. Это, очевидно, огромная проблема, потому что, если генератор переменного тока не заряжает аккумулятор, вы не сможете завести свой автомобиль в следующий раз, когда попытаетесь его включить. Однако неисправный генератор также вызывает множество симптомов, которые могут быть ужасающими, если вы не знаете, с чем имеете дело. Некоторые распространенные из них — это огни, которые внезапно тускнеют без причины.
Это происходит из-за того, что ваш генератор переменного тока неправильно заряжает аккумулятор, что приводит к тому, что аккумулятор не справляется с нагрузкой, которую от него требует автомобиль. Радио также может перестать работать, как и множество других электронных устройств в вашем автомобиле, которые не будут работать должным образом или вообще не будут работать. По сути, все, что нуждается в электричестве в вашем автомобиле, начнет вести себя странно, если ваш генератор выйдет из строя.
Лучше всего доставить свой автомобиль к квалифицированному механику, как только вы начнете замечать какие-либо легкие симптомы (например, фары внезапно тускнеют без причины), прежде чем симптомы перерастут в серьезные проблемы. Авторитетный механик сможет просканировать ваш автомобиль с помощью хорошего приложения OBD2, чтобы лучше понять, что означают коды неисправностей, и сможет определить разницу между умирающим аккумулятором и неисправным генератором.
Неисправный генератор также может проявляться в виде проблем с запуском автомобиля из-за слабого автомобильного аккумулятора 12 В.