В хибридните превозни средства генераторът функционира като стартерен генератор и се използва в някои други стоп-старт системи.
По дизайн автомобилните генератори могат да бъдат компактни или традиционни. Те се различават главно само по разположението на вентилатора, дизайна на корпуса, токоизправителните елементи и задвижващата шайба. Почти всеки генератор се състои от: ротор, статор, корпус, регулатор на напрежението и токоизправител и четка.
1 – затягаща втулка, 2 – втулка, 3 – буферна втулка, 4 – заден капак, 5 – винт за закрепване на токоизправителния блок, 6 – токоизправителен блок, 7 – вентил (изправителен диод), 8 – заден лагер, 9 – контактни пръстени, 10 – вал на ротора, 11 – четки, 12 – клема “30” 13 – четкодържач, 14 – клема “67”, 15 – щепсел за неутрален проводник, 16 – монтажен щифт на генератора, 17 – работно колело на вентилатора, 18 – шайба, 19 – пластини , 20 – пръстен, 21 – преден лагер, 22 – намотка на ротора, 23 – ротор, 24 – намотка на статора, 25 – статор, 26 – преден капак
За VAZ 2110:
1 – корпус, 2 – клема “B+” за свързване на консуматори? 3 – капацитет за потискане на шума 2,2 μF, 4 – общ извод на допълнителни токоизправители (свързан към извод „D+“ на блока на регулатора на напрежението), 5 – държач на положителни токоизправителни диоди, 6 – държач на отрицателни диоди, 7 – клеми на намотката на статора, 8 – регулатор на напрежението, 9 – четкодържач, 10 – заден капак, 11 – преден капак, 12 – сърцевина на статора, 13 – намотка на статора, 14 – дистанционен пръстен, 15 – шайба, 16 – конусна шайба, 17 – макара, 18 – гайка, 19 – вал на ротора, 20 – лагер на предния вал на ротора, 21 – клюновидни полюсни части на ротора, 22 – намотка на ротора, 23 – втулка, 24 – винт за опъване, 25 – лагер на заден ротор, 26 – втулка на лагера, 27 – контактни пръстени, 28 – отрицателен диод, 29 – положителен диод, 30 – допълнителен диод, 31 – клема “D” (обща клема на допълнителни диоди)
1 – батерия; 2.3 – отрицателен и допълнителен диод; 4 – генератор; 5 – положителен диод; 6 – намотка на статора; 7 – регулатор на напрежението; 8 – намотка на ротора; 9 – капацитет за потискане на радиосмущения; 10 – монтажен блок; 11 – контролна лампа индикатор за зареждане на батерията; 12 – волтметър волтметър; 13,14 – реле и ключ за запалване;
За таблото на ВАЗ 2107
1 - батерия; 2 - отрицателен диод; 3 - допълнителен диод; 4 - генератор; 5 - положителен диод; 6 - намотка на статора; 7 - регулатор на напрежението; 8 - намотка на ротора; 9 - капацитет за потискане на радиосмущения; 10 - монтажен блок; 11 - индикаторна лампа за зареждане на батерията в инструменталната група; 12 - волтметър; 13 - реле за запалване; 14 - ключ за запалване.
Схема на свързване на генераторната система G-222 |
За автомобил ВАЗ 2105
1 – генератор; 2 и 3 – отрицателен и положителен диод; 4 – намотка на статора; 5 – регулатор на напрежението; 6 – намотка на ротора; 7 – капацитет за потискане на радиосмущения; 8 – батерия; 9 – реле за предупредителна лампа за зареждане на батерията; 10 – монтажен блок; 11 – индикаторна лампа за зареждане на батерията в арматурното табло; 12 – волтметър; 13 – реле за запалване; 14 – ключ за запалване
За автомобил ВАЗ 2107
1 - генератор;
2 - отрицателен диод;
3 - положителен диод;
4 - намотка на статора;
5 – регулатор на напрежението;
6 – намотка на ротора;
7 – кондензатор за потискане на радиосмущенията;
8 - батерия;
9 - реле за предупредителна лампа за зареждане на батерията;
10 - монтажен блок;
11 - индикаторна лампа за зареждане на батерията в инструменталната група;
12 - волтметър;
13 - реле за запалване;
14 - ключ за запалване
Основи на генератора |
Ротор - създава въртящо се магнитно поле, за целта на вала има намотка за възбуждане. Разположен е в две половини на полюса, всяка от които има шест издатини - те се наричат човки. На вала има и два контактни пръстена и през тях се захранва намотката на възбуждането. Пръстените обикновено са медни, но понякога се срещат стомана и месинг. Изводите на възбуждащата намотка са свързани към пръстените.
Валът на ротора има едно или две работни колела на вентилатора и е прикрепена задвижвана задвижвана ролка. Два сачмени лагера, които не се нуждаят от поддръжка, образуват лагерния възел на ротора. От страната на плъзгащия пръстен на вала често има ролков лагер.
Статорът се използва за генериране на променлив ток; състои се от метална сърцевина и намотка; сърцевината е сглобена от стоманени плочи и има тридесет и шест гнезда за навиване на намотките; три намотки са разположени в слотовете, образувайки трифазен Връзка. Има два метода за полагане на намотки в слотовете на статора - методът на вълната и методът на контура. Намотките са свързани помежду си по схема звезда и триъгълник.
По-голямата част от структурните компоненти на генератора са разположени в корпуса. Калъфът се състои от два алуминиеви капака - преден и заден. Предната част е разположена от страната на задвижващата ролка, задната от страната на хлъзгащия пръстен. Капаците са завинтени заедно. На повърхността на капаците има вентилационни отвори и фиксиращи щифтове. В зависимост от броя на краката се разграничава монтиране на генератор с едно или две крака.
Монтажът на четката е проектиран да осигури пренос на възбуждащ ток към контактните пръстени. Устройството се състои от 2 графитни четки и притискащи пружини, както и четкодържател. Обикновено четкодържателят се намира с регулатора на напрежението в един модул.
Токоизправителят е предназначен да преобразува синусоидалното напрежение, генерирано от генератора, в постоянно напрежение за бордовата мрежа на автомобила. Модулът съдържа 6 мощни полупроводникови диода, т.е. за всяка фаза има по два токоизправителя, единият за „положителната“, а другият за „отрицателната“ клема.
При повечето съвременни генератори възбуждащата намотка е свързана чрез отделна контактна група, състояща се от два диода. Тези диоди предотвратяват протичането на разрядния ток на акумулатора през намотката, когато двигателят не работи. Ако намотките са свързани в звезда, два допълнителни мощностни диода са разположени на нулевия извод, осигурявайки увеличение на мощността на генератора до 15%. Токоизправителят е свързан към веригата с помощта на специални контактни подложки с помощта на запояване, заваряване или винтови връзки.
Регулатор на напрежението - необходим за поддържане на напрежението от изхода на генератора в зададените параметри. регулатори на напрежението. Предлага се в хибридни и интегрални версии.
Стабилизирането на напрежението се извършва при промяна на скоростта на коляновия вал на двигателя. Регулаторът на напрежението контролира честотата на повторение и продължителността на импулсите. В допълнение, той променя напрежението за зареждане на батерията с термична компенсация в зависимост от температурата на околната среда. Колкото по-висока е температурата, толкова по-ниско е напрежението, подадено към батерията.
С помощта на ремъчно задвижване роторът се върти със скорост два до три пъти по-висока от скоростта на коляновия вал. В зависимост от конструкцията на генератора се използва поликлинов или клинов ремък.
Има и индукторен генератор, тоест безчетков. Състои се от ротор, направен от серия компресирани тънки плочи от трансформаторно желязо. Статорът има възбуждаща намотка. Чрез промяна на магнитната проводимост на въздушната междина между ротора и статора.
Ако завъртим ключа в ключа за запалване на автомобила, токът протича към възбуждащата намотка през четката и контактните пръстени. Създава се в намотката. Роторът на генератора започва да се движи заедно с въртенето на коляновия вал. Намотките на статора са проникнати от магнитното поле на ротора. На клемите на намотките на статора се появява променливо напрежение. При достигане на дадена скорост на въртене възбуждащата намотка се захранва от генератора, т.е. генераторът е в режим на самовъзбуждане.
Променливото напрежение се изправя в постоянно напрежение. В това състояние генераторът генерира необходимия ток за зареждане на захранването на консуматорите и акумулатора. Регулаторът на напрежението е свързан към работа, когато натоварването и скоростта на вала се променят. Времето за превключване на намотката на възбуждане намалява с намаляване на натоварването и увеличаване на скоростта на генератора. Времето се увеличава с увеличаване на натоварването и намаляване на скоростта на въртене. Когато токът на потвърждение надвишава възможностите на генератора, батерията започва да работи. На предното арматурно табло има предупредителна лампа, която показва състоянието на генератора.
След изминаването на първите 2000 км и на всеки следващи 15 000-20 000 км е необходимо да се провери състоянието и напрежението на клиновия ремък на задвижващия генератор. За да направите това, натиснете силно с палец колана приблизително в средата. В същото време не трябва да се огъва с повече от 5 mm, а ако е нов, тогава не повече от 2 mm. Ако разстоянието на отклонение е по-малко от клиновия ремък трябва да се затегне или смени.
За да премахнете ремъка, някои модели автомобили изискват да разхлабите задържащите винтове, след което да използвате лост или тежка отвертка, за да преместите алтернатора към двигателя и да свалите ремъка. При модели автомобили с опъваща ролка, натиснете ролката и с помощта на съединителната глава разхлабете напрежението и свалете ремъка.
За да увеличите напрежението на колана, трябва да разхлабите фиксиращите винтове, да използвате отвертка, за да завъртите леко генератора от двигателя и да затегнете отново винта. При модели с опъваща ролка, последната независимо регулира напрежението на колана.
Когато проверявате V- или V-образния ремък, уверете се, че последният не е протрит и няма пукнатини или счупвания. Ако са налице, коланът трябва да се смени с нов. Ако двигателят е оборудван с двоен клинов ремък, двойката трябва да се смени заедно.
Неизправности на генератора. Ако се появи доста силен метален шум, трябва да проверите дали гайките на шайбата са разхлабени. Ако те не са причината, лагерите може да са повредени или да възникне междувинтово късо към маса.
Когато свързвате батерията, проверете дали щифтовете за полярност са свързани правилно. Освен това акумулаторът не трябва да се изключва от бордовата мрежа при включен двигател и изключени консуматори. Следователно, по време на всяка поддръжка на генератора, е необходимо да се провери изправността на веригата за зареждане на батерията.
Не позволявайте на проводниците да влизат в контакт с корпуса на регулатора на напрежението. Най-добре е да ги поставите на разстояние 3-5 см. Тъй като регулаторът може да се нагрее много по време на работа и да се повреди изолацията на проводниците. Капакът на регулатора винаги трябва да бъде притиснат много плътно към тялото, а уплътнението между капака и тялото трябва идеално да изолира пространството под капака.
Смяна на четки на генератора. Четките на генератора трябва да се проверят след 50 000-60 000 км. За да направите това, не е необходимо да демонтирате генератора, а просто:
Изключете отрицателния кабел от акумулатора, след което развийте регулатора на напрежението. Ако износените четки стърчат на по-малко от 5 мм от четкодържача, те трябва да се сменят с нови. Преди да монтирате регулатора с нов четкодържач, е необходимо да почистите гнездото на четкодържача от натрупания въглероден прах. За да смените четките, разпоете свързващите проводници и, ако е необходимо, почистете контактната повърхност и проверете контактната сила на контактните пружини.
След като поставите нови четки, проверете дали се движат свободно в държача. След това леко закрепете регулатора на напрежението с фиксиращия винт и с натиск, но много внимателно, го поставете в крайната му позиция и го затегнете здраво. Не забравяйте да свържете заземителния кабел към батерията след завършване на процеса на смяна на четките на генератора.
Понякога в нова кола предупредителната лампа на таблото може погрешно да показва „без зареждане на батерията“. Това се случва, защото четките на новия генератор все още не са имали време да се смила.
Основният източник на електрическа енергия във всяко превозно средство е генераторът. Благодарение на това устройство цялото електрическо оборудване на автомобила се захранва, така че винаги трябва да работи. Каква е схемата на свързване на генератора, каква е неговата структура и принцип на работа и как да се диагностицира устройството? Ще говорим за това по-долу.
[Крия]
Конструкция и принцип на действие
Както знаете, основната цел на генераторното устройство е да преобразува механичната енергия в електрическа. Благодарение на това устройството възстановява капацитета на батерията и ви позволява да захранвате всичко. Генераторното устройство е разположено в предната част на силовия агрегат и се задвижва от коляновия вал.
Повече подробности за основните елементи и принципа на работа:
- Ротационен механизъм. Този елемент е вал с инсталирана възбуждаща намотка. И двете половини на дадена намотка са разположени в противоположните полюсни половини на модула. Роторният механизъм се задвижва от ремъчна предавка.
- Плъзгащите пръстени се използват за захранване на намотката.
- Статорен механизъм - състои се от намотка и сърцевина. Този елемент е предназначен да генерира променлив ток. Токът, генериран от механизма, се подава през пръстените по-нататък по електрическата верига.
- За да може генерираният възбудителен ток успешно да достигне до пръстените, се използват четки. Тези елементи, както показва практиката, често се провалят поради износване.
- Токоизправителен блок. Този компонент е проектиран да преобразува AC напрежение. Структурно това устройство се състои от плочи с инсталирани диодни елементи. В зависимост от разпределението на блока, схемата за свързване на автомобилно генераторно устройство може да включва отделна двойка намотъчни диоди. В този случай напрежението няма да може да премине през акумулатора, когато двигателят е изключен.
- Реле на регулатора. Този елемент е предназначен да поддържа определено ниво на напрежение в бордовата мрежа в нормални граници. Регулаторното реле влияе пряко върху честотата, както и върху продължителността на текущите сигнали. Самият регулатор структурно включва контролери, както и изпълнителни компоненти. Целта им е да определят времето, през което намотката трябва да бъде свързана към мрежата. Ако релето на регулатора по някаква причина се повреди, стабилизирането на входящото напрежение към батерията се губи.
- Тялото на устройството, в което са разположени основните части и компоненти на устройството. Самото тяло обикновено е изработено от алуминий, така че теглото му е относително малко. Корпусът на инсталацията позволява бързо разсейване на топлината, в резултат на което температурата не достига критично ниво. Освен това корпусът е немагнитен (авторът на видеото за принципа на работа на устройството е Михаил Нестеров).
Проверка на дефектен генератор
Нека разгледаме основните неизправности, характерни за автомобилните генератори:
- Отворена верига, късо съединение и други повреди. За да диагностицирате такава неизправност, трябва да проверите броя на амперите, както и нивото на напрежение на изхода на устройството. В съответствие с получените данни се избира решение на този проблем.
- Често нашите сънародници се сблъскват с такъв проблем като износване на графитни четки, регулатор на напрежение и диоден мост. Всички износени и повредени елементи могат да бъдат ремонтирани, но обикновено се сменят. Отделно трябва да се каже за регулатора - както бе споменато по-горе, той осигурява оптимално зареждане на батерията в съответствие с температурата в двигателното отделение. По този начин устройството автоматично разпознава броя волта за батерията при текущи условия.
В зависимост от модела на генераторния комплект може да се използва регулатор с ръчно превключване в съответствие с времето на годината, в този случай минусовите температури няма да бъдат вредни за устройството. Счупеното реле може да се покаже чрез нестабилно напрежение в системата - например слаби фарове, които стават по-ярки, когато натиснете педала за газ. - Повреда на лагера. Повредата на тези елементи може да бъде показана чрез повишен шум, но същият знак показва и недостатъчно смазване.
- Шуй и вой. Ако се появят такива симптоми, разделителните елементи, каналите и контактните пръстени трябва да се проверят за въртене. Също така, такъв симптом може да показва възможно късо съединение между намотките в намотките на статорния механизъм или тяговото реле. По принцип, когато се появят звуци от трети страни, трябва да диагностицирате и състоянието на контактите.
- Температурата на работещ генератор може да достигне до 90 градуса, но ако има очевидно прегряване, трябва да се диагностицира диодният мост. Също така трябва да се уверите, че няма много допълнителни устройства и устройства, свързани към бордовата мрежа на автомобила. Когато температурата се повиши критично, изолационната намотка на статорния механизъм първо ще потъмнее, освен това може да се стопи.
- Износен ремък на генераторния комплект. Ако ремъкът на генератора се износи и скъса, това ще доведе до неправилна работа на агрегата като цяло, тоест всички консуматори на енергия в автомобила ще се захранват от акумулатора. Ако коланът се скъса, генераторът спира да функционира, така че водачът има само време да стигне до най-близкия сервиз или гараж, за да отстрани проблема. Пренапреженията в бордовата мрежа на автомобила могат да показват износване.
Необходимо е да се провери целостта на каишката и да се обърне внимание на нейното състояние - не се допускат пукнатини и други видове повреди на каишката. Ако те присъстват, тогава трябва да разберете, че коланът ще трябва да бъде сменен скоро.
Фотогалерия „Неизправности на главния генератор“
Неизправност на уреда може да се покаже и чрез твърде малко зареждане на батерията или липса на напрежение на нейните клеми. Също така признак за неизправност на устройството е неправилното функциониране на дисплея и оборудването.
Възможни начини за свързване на възел
Как да инсталирате и как да свържете устройството? Като цяло схемата на свързване на устройството е подобна за всички пътнически превозни средства. Незначителните разлики са свързани с качеството на производство на инсталацията, нейната мощност, както и местоположението на компонентите в двигателното отделение. Всички превозни средства са оборудвани с генератори за променлив ток, оборудвани с регулатор на напрежението.
Заключение
Самият генератор е доста сложен възел по дизайн и принцип на работа, чиято работа до голяма степен определя работата на автомобила като цяло. Поради факта, че блокът захранва цялото електрическо оборудване в автомобила, той се счита за основния елемент в бордовата мрежа на автомобила. Когато се появят първите признаци на неизправност в работата му, трябва да диагностицирате и отстраните проблемите възможно най-бързо, тъй като това може да доведе до сериозни последици. Можете да поверите ремонта на специалисти или да го направите сами - нашият уебсайт съдържа много статии по тази тема.
Най-основното генераторна функция – заряд на батериятаакумулатор и захранване за електрическо оборудване на двигателя.
Затова нека разгледаме по-отблизо генераторна верига, как да го свържете правилно и също така дайте някои съвети как да го проверите сами.
Генератор- механизъм, който преобразува механичната енергия в електрическа. Генераторът има вал, на който е монтирана шайба, чрез която получава въртене от коляновия вал на двигателя.
Автомобилният генератор се използва за захранване на електрически консуматори, като запалителната система, бордовия компютър, автомобилното осветление, диагностичната система, а също така има възможност за зареждане на автомобилен акумулатор. Мощността на генератор за лек автомобил е приблизително 1 kW. Автомобилните генератори са доста надеждни в експлоатация, тъй като осигуряват непрекъсната работа на много устройства в автомобила и следователно изискванията към тях са подходящи.
Генераторно устройство
Дизайнът на автомобилен генератор предполага наличието на собствен токоизправител и верига за управление. Генериращата част на генератора, използвайки неподвижна намотка (статор), генерира трифазен променлив ток, който след това се коригира от серия от шест големи диода и постоянният ток зарежда батерията. Променливият ток се индуцира от въртящото се магнитно поле на намотката (около намотката на възбуждането или ротора). След това токът се подава към електронната верига през четките и контактните пръстени.
Структура на генератора: 1.гайка. 2. Шайба. 3.Ролка 4. Преден капак. 5. Дистанционен пръстен. 6.Ротор. 7.Статор. 8.Заден капак. 9.Корпус. 10. Уплътнение. 11.Защитен ръкав. 12. Токоизправителен блок с кондензатор. 13. Резе държач с регулатор на напрежението.
Генераторът се намира в предната част на двигателя на автомобила и се стартира с помощта на коляновия вал. Схемата на свързване и принципът на работа на автомобилния генератор са еднакви за всяка кола. Има, разбира се, някои разлики, но те обикновено са свързани с качеството на произведения продукт, мощността и разположението на компонентите в двигателя. Всички съвременни автомобили са оборудвани с генератори за променлив ток, които включват не само самия генератор, но и регулатор на напрежението. Регулаторът разпределя равномерно тока в намотката на възбуждане и поради това мощността на самия генератор се колебае в момент, когато напрежението на изходните клеми на мощността остава непроменено.
Новите автомобили най-често са оборудвани с електронен блок на регулатора на напрежението, така че бордовият компютър може да контролира количеството натоварване на генераторния комплект. На свой ред при хибридните автомобили генераторът изпълнява работата на стартер-генератора; подобна схема се използва в други конструкции на системата за спиране и стартиране.
Принципът на работа на автомобилния генератор
Схема на свързване на генератора VAZ 2110-2115
Схема на свързване на генератора AC включва следните компоненти:
- Батерия.
- Генератор.
- Блок с предпазители.
- Запалване.
- Табло.
- Изправителен блок и допълнителни диоди.
Принципът на работа е доста прост: когато запалването е включено плюс през ключалката, запалването преминава през кутията с предпазители, електрическата крушка, диодния мост и преминава през резистор към минус. Когато светлината на таблото светне, тогава плюсът отива към генератора (към намотката на възбуждане), след това по време на процеса на стартиране на двигателя шайбата започва да се върти, арматурата също се върти, поради електромагнитна индукция, електродвижеща сила се генерира и се появява променлив ток.
Най-опасното за генератора е късото съединение на радиаторните плочи, свързани към „земята“ и клемата „+“ на генератора от случайно попаднали между тях метални предмети или проводящи мостове, образувани от замърсяване.
След това диодът преминава плюс в токоизправителния блок през синусоида в лявото рамо и минус в дясното рамо. Допълнителни диоди на крушката режат минусите и се получават само позитиви, след това отива в комплекта на таблото, а диода който е там пропуска само минуса, в резултат на което гасне лампата и след това отива плюса през резистора и отива на минус.
Принципът на работа на автомобилния DC генератор може да се обясни по следния начин: през възбуждащата намотка започва да тече малък постоянен ток, който се регулира от управляващия блок и се поддържа от него на ниво малко над 14 V. Повечето генераторите в колата могат да генерират поне 45 ампера. Генераторът работи на 3000 оборота и повече - ако погледнете съотношението на размера на ремъците на вентилатора за шайбите, то ще бъде две или три към едно спрямо честотата на двигателя.
За да се избегне това, плочите и другите части на токоизправителя на генератора са частично или напълно покрити с изолационен слой. Радиаторите са обединени в монолитна конструкция на токоизправителния блок основно чрез монтажни плочи от изолационен материал, подсилени със свързващи пръти.
Схема на свързване на генератора за VAZ 2107
Схемата за зареждане на VAZ 2107 зависи от това какъв тип генератор се използва. За да презаредите батерията на автомобили като VAZ-2107, VAZ-2104, VAZ-2105, които имат карбураторен двигател, ще ви е необходим генератор тип G-222 или негов еквивалент с максимален изходен ток 55A. От своя страна, автомобилите VAZ-2107 с инжекционен двигател използват генератор 5142.3771 или неговия прототип, който се нарича високоенергиен генератор, с максимален изходен ток 80-90A. Възможно е и инсталирането на по-мощни генератори с изходен ток до 100А. Абсолютно всички видове генератори за променлив ток имат вградени токоизправителни блокове и регулатори на напрежението, те обикновено са направени в един корпус с четки или са подвижни и монтирани на самия корпус.
Схемата за зареждане на VAZ 2107 има малки разлики в зависимост от годината на производство на автомобила. Най-важната разлика е наличието или отсъствието на индикаторна лампа за зареждане, която се намира на арматурното табло, както и методът за свързването му и наличието или отсъствието на волтметър. Такива вериги се използват главно при автомобили с карбуратор, докато при автомобили с инжекционни двигатели веригата не се променя, тя е идентична с тези автомобили, които са били произведени преди това.
Обозначения на генераторен комплект:
- “Плюс” на токоизправителя: “+”, V, 30, V+, WAT.
- „Земя“: „-“, D-, 31, B-, M, E, GRD.
- Изход на възбудителната намотка: Ш, 67, DF, F, EXC, E, FLD.
- Изход за връзка към лампа за изправност: D, D+, 61, L, WL, IND.
- Фазов изход: ~, W, R, STA.
- Изход на нулева точка на намотката на статора: 0, MP.
- Изход на регулатора на напрежението за свързването му към бордовата мрежа, обикновено към “+” на батерията: B, 15, S.
- Изход на регулатора на напрежението за захранване от контактния ключ: IG.
- Изход на регулатор на напрежението за свързване към бордовия компютър: FR, F.
Генераторна верига VAZ-2107 тип 37.3701
- Акумулаторна батерия.
- Генератор.
- Волтажен регулатор.
- Монтажен блок.
- Ключ за запалване на.
- Волтметър.
- Индикаторна лампа за зареждане на батерията.
Когато запалването е включено, плюсът от ключалката отива към предпазител № 10 и след това отива към релето на индикаторната лампа за зареждане на батерията, след което отива към контакта и към изхода на бобината. Вторият извод на бобината взаимодейства с централния извод на стартера, където са свързани и трите намотки. Ако контактите на релето се затворят, контролната лампа светва. Когато двигателят стартира, генераторът генерира ток и на намотките се появява променливо напрежение от 7V. През бобината на релето преминава ток и арматурата започва да се привлича и контактите се отварят. Генератор No15 пропуска ток през предпазител No9. По същия начин възбуждащата намотка получава захранване през генератора на напрежение на четката.
Схема за зареждане на VAZ с инжекционни двигатели
Тази схема е идентична със схемите на други модели VAZ. Различава се от предишните по метода на възбуждане и наблюдение на изправността на генератора. Може да се извърши с помощта на специална контролна лампа и волтметър на арматурното табло. Освен това през зарядната лампа генераторът се възбужда първоначално в момента, в който започне да работи. По време на работа генераторът работи „анонимно“, т.е. възбуждането идва директно от щифт 30. Когато запалването е включено, захранването през предпазител № 10 отива към лампата за зареждане на арматурното табло. След това преминава през монтажния блок до щифт 61. Три допълнителни диода осигуряват захранване на регулатора на напрежението, който от своя страна го предава на възбудителната намотка на генератора. В този случай индикаторната лампа ще светне. Именно в този момент, когато генераторът работи върху плочите на токоизправителния мост, напрежението ще бъде много по-високо от това на батерията. В този случай контролната лампа няма да свети, тъй като напрежението от нейната страна на допълнителните диоди ще бъде по-ниско, отколкото от страната на намотката на статора и диодите ще се затворят. Ако контролната лампа свети, докато генераторът работи, това може да означава, че допълнителните диоди са счупени.
Проверка на работата на генератора
Има няколко начина за използване на определени методи, например: можете да проверите изходния ток на генератора, спада на напрежението на проводника, който свързва токовия изход на генератора към батерията, или да проверите регулираното напрежение.
За да проверите, ще ви трябва мултицет, акумулатор за кола и лампа със запоени проводници, проводници за връзка между генератора и батерията, а също така можете да вземете бормашина с подходяща глава, тъй като може да се наложи да завъртите ротора с гайката на ролката.
Основна проверка с електрическа крушка и мултицет
Схема на свързване: изходна клема (B+) и ротор (D+). Лампата трябва да бъде свързана между главния изход на генератора B+ и контакт D+. След това вземаме захранващите проводници и свързваме „минуса“ към отрицателния извод на батерията и към масата на генератора, „плюса“ съответно към плюса на генератора и към изхода B+ на генератора. Фиксираме го на менгеме и го свързваме.
„Земята“ трябва да бъде свързана най-накрая, за да не се получи късо съединение на батерията.
Включваме тестера в режим DC, прикрепяме една сонда към батерията към „плюс“, а втората също, но към „минус“. След това, ако всичко е в изправност, тогава светлината трябва да светне, напрежението в този случай ще бъде 12,4V. След това вземаме бормашина и започваме да въртим генератора, съответно крушката ще спре да гори в този момент и напрежението вече ще бъде 14,9V. След това добавяме товар, вземаме хологенна лампа H4 и я закачаме на клемата на батерията, трябва да светне. След това свързваме бормашината в същия ред и напрежението на волтметъра ще покаже 13,9V. В пасивен режим батерията под крушката дава 12.2V, а като я въртим с бормашина дава 13.9V.
Тестова верига на генератора
- Проверете функционалността на генератора чрез късо съединение, тоест „да искри“.
- Също така е нежелателно генераторът да работи без включени консуматори, също така е нежелателно да работи с изключена батерия.
- Свържете клема “30” (в някои случаи B+) към маса или клема “67” (в някои случаи D+).
- Извършете заваръчни работи по каросерията на автомобила със свързани проводници на генератора и батерията.
Генераторът е основният източник на електричество за машината. Ще ви кажем как работи, от какво се състои структурата му.
Как работи той?
При стартиране на двигателя основният потребител на електроенергия е стартерът, токът достига стотици ампери, което води до значителен спад на напрежението на батерията. В този режим консуматорите се захранват само от батерията, която бързо се разрежда. Веднага след стартиране на двигателя генераторът става основен източник на захранване.Генераторът е източник на постоянно зареждане на акумулатора при работещ двигател. Ако не работи, батерията ще се изтощи бързо. Той осигурява необходимия ток за зареждане на батерията и работа на електрически уреди. След презареждане на батерията, генераторът намалява зарядния ток и работи нормално.
При включване на мощни консуматори (например размразител на задното стъкло, фарове) и ниски обороти на двигателя общото потребление на ток може да бъде по-голямо от това, което генераторът може да достави. В този случай товарът ще падне върху батерията и тя ще започне да се разрежда.
Задвижване и монтаж
Задвижването се осъществява от шайбата на коляновия вал чрез ремъчно задвижване. Колкото по-голям е диаметърът на шайбата на коляновия вал и колкото по-малък е диаметърът на шайбата, толкова по-висока е скоростта на генератора и съответно той може да достави повече ток към потребителите.При съвременните машини задвижването се осъществява от поликлинов ремък. Поради по-голямата си гъвкавост, той позволява генераторът да бъде оборудван с макара с малък диаметър и следователно с високи предавателни числа. Опъване на клиновиден ремъкизвършва се от опъващи ролки при неподвижен генератор.
Какво представлява устройството и от какво се състои?
Всеки генератор съдържа статор с намотка, поставена между два капака - предния, от страната на задвижването, и задния, от страната на контактния пръстен. Генераторите са завинтени към предната част на двигателя на специални скоби. Монтажните крачета и ухото за опъване са разположени върху капаците.
Капаците, излети от алуминиеви сплави, имат вентилационни прозорци, през които въздухът се издухва от вентилатор. Генераторите с традиционен дизайн са оборудвани с вентилационни прозорци само в крайната част, докато тези с "компактен" дизайн са оборудвани с вентилационни прозорци върху цилиндричната част над челните страни на намотката на статора.
Монтаж на четка, който е комбиниран с регулатор на напрежението, и модул на токоизправител са прикрепени към капака от страната на контактния пръстен. Капаците обикновено се затягат заедно с три или четири винта, а статорът е притиснат между капаците, чиито опорни повърхности покриват статора по външната повърхност.
Статор на генератора: 1 - сърцевина, 2 - намотка, 3 - слот клин, 4 - слот, 5 - клема за свързване към токоизправителя
Статорът е изработен от стоманени листове с дебелина 0,8...1 mm, но по-често се навива "на ръба". Когато се прави статорен пакет чрез навиване, статорното хомут над жлебовете обикновено има издатини, по които позицията на слоевете един спрямо друг се фиксира по време на навиване. Тези издатини подобряват охлаждането на статора поради по-развитата външна повърхност.
Необходимостта от пестене на метал доведе до създаването на статорна опаковка, съставена от отделни сегменти с форма на подкова. Отделните листове на статорния пакет са закрепени заедно в монолитна конструкция чрез заваряване или нитове. Почти всички масово произвеждани автомобилни генератори имат 36 слота, в които е разположена намотката на статора. Жлебовете са изолирани с филмова изолация или напръскани с епоксидно съединение.
Ротор на автомобилния генератор:а - сглобени; b - разглобена полюсна система; 1,3 - полюсни половини; 2 - намотка на възбуждане; 4 - хлъзгащи пръстени; 5 - вал
Особеност на автомобилните генератори е типът на полюсната система на ротора. Съдържа две половини на стълбове с издатини - клюновидни стълбове, по шест на всяка половина. Половинките на стълбовете са щамповани и може да имат издатини. Ако няма издатини при натискане върху вала, между половините на полюсите се монтира втулка с намотка за възбуждане, навита върху рамката, и навиването се извършва след монтиране на втулката вътре в рамката.
Роторните валове са изработени от мека автоматична стомана. Но когато се използва ролков лагер, чиито ролки работят директно в края на вала от страната на хлъзгащите пръстени, валът е направен от легирана стомана, а шийката на вала е закалена. В резбования край на вала е изрязан жлеб за ключа за закрепване на шайбата.
Много съвременни дизайни нямат ключ. В този случай крайната част на вала има вдлъбнатина или издатина под формата на шестоъгълник. Това ви позволява да предпазите вала от завъртане при затягане на закрепващата гайка на шайбата или при разглобяване на генератора, когато е необходимо да свалите ролката и вентилатора.
Четка- това е структурата, в която са поставени четките, т.е. плъзгащи се контакти. В автомобилните генератори се използват два вида четки - медно-графитни и електрографитни. Последните имат повишен спад на напрежението при контакт с пръстена в сравнение с медно-графитните. Те осигуряват значително по-малко износване на контактните пръстени. Четките се притискат към пръстените с пружинна сила.
Токоизправителни блоковеИзползват се два вида. Това са или радиаторни плочи, в които са пресовани диодите на токоизправителя, или структури със силно развити ребра и диодите са запоени към радиаторите. Диодите на допълнителния токоизправител обикновено имат цилиндричен или граховиден пластмасов корпус или са направени под формата на отделен запечатан блок, включването на който се осъществява във веригата чрез шини.
Най-опасно е късото съединение на радиаторните плочи, свързани към „земята“ и клемата „+“ на генератора от случайно попаднали между тях метални предмети или проводящи мостове, образувани от замърсяване, т.к. В този случай възниква късо съединение във веригата на батерията и е възможен пожар. За да се избегне това, плочите и другите части на токоизправителя на генератора са частично или напълно покрити с изолационен слой. Радиаторите са обединени в монолитна конструкция на токоизправителния блок основно чрез монтажни плочи от изолационен материал, подсилени със свързващи пръти.
Генераторни лагерни възлиТова обикновено са сачмени лагери с дълбок канал с еднократна, доживотна грес и едно- или двупосочни уплътнения, вградени в лагера. Ролковите лагери се използват само от страната на плъзгащия пръстен и доста рядко, главно от американски компании. Прилягането на сачмените лагери на вала от страната на плъзгащите пръстени обикновено е плътно, от страната на задвижването - плъзгащо се, в седалката на капака, напротив - от страната на плъзгащите се пръстени - плъзгащо се, от страната на задвижването - стегнати.
Генераторът се охлажда от един или два вентилатора, монтирани на вала му. В този случай, в традиционния дизайн на генераторите, въздухът се засмуква от центробежен вентилатор в капака от страната на контактните пръстени. За генератори, които имат четков възел, регулатор на напрежението и токоизправител извън вътрешната кухина и са защитени от корпус, въздухът се засмуква през прорезите на този корпус, насочвайки въздуха към най-горещите места - към токоизправителя и регулатора на напрежението. 
Охладителна система:а - устройства с конвенционален дизайн; b - за повишена температура в двигателното отделение; c - устройства с компактен дизайн. Стрелките показват посоката на въздушните потоци
При автомобили с плътно двигателно отделение се използват генератори със специален корпус, през който влиза студен външен въздух. За генератори с „компактен“ дизайн охлаждащият въздух се поема както от задния, така и от предния капак.
За какво се използва регулатор на напрежение?
Регулаторите поддържат напрежението на генератора в определени граници за оптимална работа на електрическите уреди, включени в бордовата мрежа на автомобила. Генераторите са оборудвани с вградени в корпуса полупроводникови електронни регулатори на напрежението. Техните модели на изпълнение и дизайн могат да варират, но принципът на работа е един и същ. Регулаторите на напрежението имат свойството на термична компенсация - промяна на напрежението, подавано към акумулатора, в зависимост от температурата на въздуха в двигателното отделение за оптимално зареждане на акумулатора. Колкото по-ниска е температурата на въздуха, толкова по-голямо напрежение трябва да се подаде към батерията и обратно. Стойността на термичната компенсация достига до 0,01 V на 1°C. Някои модели дистанционни регулатори имат ръчни превключватели за нивото на напрежението (зима/лято).
Устройството на автомобилен генератор
от дизайнГенериращите комплекти могат да бъдат разделени на две групи:
- генератори с традиционен дизайн с вентилатор на задвижващата ролка,
- генератори с компактен дизайн с два вентилатора във вътрешната кухина на генератора.
Обикновено „компактните“ генератори са оборудвани със задвижване с повишено предавателно отношение чрез поликлинов ремък и следователно, според терминологията, приета от някои компании, се наричат високоскоростни генератори.
Според оформлението на четковия възел те се разграничават:
- генератори, при които четковият възел е разположен във вътрешната кухина на генератора между полюсната система на ротора и задния капак,
- генератори, където контактните пръстени и четките са разположени извън вътрешната кухина (фиг. 1). В този случай генераторът има корпус, под който има четков възел, токоизправител и, като правило, регулатор на напрежението.
Ориз. 1. Алтернатор
Алтернаторът съдържа статорс намотки, притиснат между двама капаци- отпред, от страната на задвижването, и отзад, отстрани хлъзгащи пръстени. Капаците, излети от алуминиеви сплави, имат вентилационни прозорци, през които въздухът се издухва от вентилатор през генератора.
Основни изисквания към автомобилните генератори
1. Генераторът трябва да осигурява непрекъснато захранване с ток и да има достатъчна мощност за:
- едновременно захранване с електричество на работещи потребители и зареждане на батерията;
- когато всички редовни консуматори на електроенергия бяха включени при ниски обороти на двигателя, батерията не беше силно разредена;
- напрежението в бордовата мрежа беше в определени граници в целия диапазон на електрически натоварвания и скорости на ротора.
2. Генераторът трябва да има достатъчна якост, дълъг експлоатационен живот, малко тегло и размери, ниско ниво на шум и радиосмущения.
Принцип на работа на генератора
Работата на генератора се основава на ефекта на електромагнитната индукция.Ако намотка, например, изработена от медна жица, е проникната от магнитен поток, тогава, когато се промени, на клемите на намотката се появява променливо електрическо напрежение. Обратно, за генериране на магнитен поток е достатъчно да премине електрически ток през намотката.
- По този начин, за да се произведе променлив електрически ток, е необходима бобина, през която протича постоянен електрически ток, образувайки магнитен поток, наречен намотка на полето, и система от стоманени стълбове, чиято цел е да доставя магнитния поток към намотките , наречена намотка на статора, в която се индуцира променливо напрежение.
Тези бобинипоставени в жлебовете на стоманената конструкция, магнитна верига(железен пакет) статор. Оформя се статорната намотка с нейната магнитна сърцевина статор на генератора (фиг. 3, поз. 1) - неподвижна част, в която се генерира електрически ток, и възбудителна намоткас стълбова системаи някои други подробности ( вал, контактни пръстени) - ротор , въртяща се част.
Възбуждащата намотка може да се захранва от самия генератор. В този случай генераторът работи на самовъзбуждане. В този случай остатъчният магнитен поток в генератора, т.е. потокът, който се образува от стоманените части на магнитната верига при липса на ток в намотката на възбуждането, е малък и осигурява самовъзбуждане на генератора само при високи скорости на въртене. Следователно, такава външна връзка се въвежда във веригата на генераторния комплект, където възбуждащите намотки не са свързани към батерията, обикновено чрез лампа за здраве на генераторния комплект.
- Токът, протичащ през тази лампа в намотката на възбуждане след включване на ключа за запалване, осигурява първоначалното възбуждане на генератора. Силата на този ток не трябва да бъде твърде висока, за да не се разреди батерията, но не и твърде ниска, тъй като в този случай генераторът се възбужда при твърде високи скорости, така че производителите определят необходимата мощност предупредителна лампа- обикновено 2...3 W.
Когато роторът се върти срещу намотките на намотката на статора, "северният" и "южният" полюс на ротора се появяват последователно, т.е. посоката на магнитния поток, преминаващ през бобината, се променя, което причинява появата на променливо напрежение в него. Честотата на това напрежение f зависи от скоростта на ротора на генератора н и броя на неговите двойки полюси Р :
f=p*n/ 60
С редки изключения генераторите от чуждестранни компании, както и местните, имат шест „южни“ и шест „северни“ полюса в магнитната система на ротора. В този случай честотата f 10 пъти по-малка от скоростта на въртене на ротора на генератора.
Тъй като роторът на генератора получава своето въртене от коляновия вал на двигателя, честотата на коляновия вал на двигателя може да бъде измерена чрез честотата на променливото напрежение на генератора.
- За да направите това, на генератора се прави статорна намотка, към която е свързан тахометърът. В този случай напрежението на входа на тахометъра има пулсиращ характер, тъй като се оказва, че е свързан паралелно с диода на токоизправителя на генератора.
Като се вземе предвид предавателното отношение аз ремъчно задвижване от двигателя към честотата на сигнала на генератора на входа на тахометъра f t свързани с оборотите на двигателя n врати съотношение:
f t =p*n dv (i)/ 60
Разбира се, ако задвижващият ремък се приплъзне, това съотношение леко се нарушава и затова трябва да се внимава ремъкът винаги да е достатъчно опънат.
При Р =6 , (в повечето случаи) горната връзка е опростена f t =n dv (i) /10 . Бордовата мрежа изисква подаване на постоянно напрежение към нея. Следователно намотката на статора захранва бордовата мрежа на автомобила токоизправител , вграден в генератора.
Намотка на статора генератори на чужди фирми, както и местни - трифазни. Състои се от три части, наречени фазови намотки или просто фази, напрежението и токовете в които са изместени един спрямо друг с една трета от периода, т.е. с 120 0 (фиг. 2). Фазите могат да бъдат свързани в звезда или триъгълник. В този случай се разграничават фазови и линейни напрежения и токове. Фазови напрежения U f действат между краищата на фазовите намотки и токовете I f поток в тези намотки, линейните напрежения U l действайте между проводниците, свързващи намотката на статора с токоизправителя. В тези проводници протичат линейни токове J l . Естествено, токоизправителят коригира стойностите, които се подават към него, т.е. линейни.
Ориз. 2. Електрическа схема на генератор за променлив ток с токоизправител
Статорът на генератора (фиг. 3) е изработен от стоманени листове с дебелина 0,8...1 mm, но по-често се извършва чрез навиване „на ръба“. Този дизайн осигурява по-малко отпадъци по време на обработка и висока технологичност. Когато се прави статорен пакет чрез навиване, статорното хомут над жлебовете обикновено има издатини, по които позицията на слоевете един спрямо друг се фиксира по време на навиване. Тези издатини подобряват охлаждането на статора поради по-развитата му външна повърхност. Необходимостта от пестене на метал също доведе до създаването на статорна опаковка, съставена от отделни подковообразни сегменти. Отделните листове на статорния пакет са закрепени заедно в монолитна конструкция чрез заваряване или нитове.
Ориз. 3. Статор на генератора:
1 - сърцевина, 2 - намотка, 3 - слот клин, 4 - слот, 5 - клема за свързване към токоизправителя
Почти всички масово произвеждани автомобилни генератори имат 36 слота, в които е разположена намотката на статора. Жлебовете са изолирани с филмова изолация или напръскани с епоксидно съединение.
Ориз. 4. Диаграма на намотката на статора на генератора:
A - разпределена верига, B - концентрирана вълна, C - разпределена вълна
------- 1-ва фаза, - - - - - - 2-ра фаза, -..-..-..- 3-та фаза
Слотовете съдържат намотката на статора, направена съгласно схемите (фиг. 4) под формата на разпределена верига (фиг. 4, A) или концентрирана вълна (фиг. 4, B), разпределена вълна (фиг. 4, C) намотки. Контурната намотка се отличава с факта, че нейните секции (или полусекции) са направени под формата на намотки с връзки от край до край от двете страни на статорния пакет един срещу друг. Вълновата намотка наистина прилича на вълна, тъй като нейните челни връзки между страните на секцията (или полусекция) са разположени последователно от едната или другата страна на статорния пакет. При разпределена намотка участъкът е разделен на две полусекции, излизащи от един и същ слот, като едната полусекция излиза наляво, а другата - надясно. Разстоянието между страните на секцията (или полусекция) на всяка фазова намотка е 3 деления на слота, т.е. ако едната страна на секцията лежи в жлеба, условно приет за първи, тогава втората страна се вписва в четвъртия жлеб. Намотката е закрепена в жлеба с жлебов клин от изолационен материал. Задължително е импрегнирането на статора с лак след полагане на намотката.
Особеност на автомобилните генератори е типът на роторната полюсна система (фиг. 5). Съдържа две половини на стълбове с издатини - стълбове с форма на клюн, шест на всяка половина. Половинките на стълбовете са направени чрез щамповане и могат да имат издатини - полувтулки. Ако няма издатини при натискане върху вала, между половините на полюсите се монтира втулка с намотка за възбуждане, навита върху рамката, и навиването се извършва след монтиране на втулката вътре в рамката.
Ориз. 5. Ротор на автомобилен генератор: а - сглобен; b - разглобена полюсна система; 1,3 - полюсни половини; 2 - намотка на възбуждане; 4 - хлъзгащи пръстени; 5 - вал
Ако полюсните половини имат полувтулки, тогава възбуждащата намотка е предварително навита върху рамката и се монтира, когато полюсните половини са натиснати, така че полувтулките да паснат вътре в рамката. Крайните бузи на рамката имат задържащи издатини, които се вписват в междуполюсните пространства в краищата на полюсните половини и предотвратяват въртенето на рамката върху втулката. Притискането на полюсните половини към вала се придружава от тяхното уплътняване, което намалява въздушните междини между втулката и полюсните половини или полувтулки и има положителен ефект върху изходните характеристики на генератора. При уплътняване металът се влива в жлебовете на вала, което затруднява пренавиването на възбуждащата намотка, ако тя изгори или се счупи, тъй като полюсната система на ротора става трудна за разглобяване. Възбуждащата намотка, сглобена с ротора, е импрегнирана с лак. Полюсните човки по краищата обикновено са скосени от едната или от двете страни, за да се намали магнитният шум от генераторите. В някои конструкции със същата цел под острите конуси на човките, разположени над намотката на възбуждане, се поставя противошумов немагнитен пръстен. Този пръстен предотвратява колебанията на човките при промяна на магнитния поток и следователно излъчването на магнитен шум.
След сглобяването роторът се балансира динамично, което се извършва чрез пробиване на излишния материал в полюсните половини. На вала на ротора има и контактни пръстени, най-често от мед, гофрирани с пластмаса. Изводите на възбуждащата намотка са запоени или заварени към пръстените. Понякога пръстените са изработени от месинг или неръждаема стомана, което намалява износването и окисляването, особено при работа във влажна среда. Диаметърът на пръстените, когато контактната единица на четката е разположена извън вътрешната кухина на генератора, не може да надвишава вътрешния диаметър на лагера, монтиран в капака от страната на хлъзгащите пръстени, тъй като по време на монтажа лагерът преминава върху пръстените. Малкият диаметър на пръстените също помага за намаляване на износването на четката. Именно за условията на монтаж някои компании използват ролкови лагери като опора на задния ротор, т.к. топките със същия диаметър имат по-кратък експлоатационен живот.
Валовете на ротора са изработени, като правило, от мека свободно изрязана стомана, но когато се използва ролков лагер, чиито ролки работят директно в края на вала от страната на плъзгащите пръстени, валът е направен от сплав стомана, а шийката на вала е циментирана и закалена. В резбования край на вала е изрязан жлеб за ключа за закрепване на шайбата. Въпреки това, в много съвременни дизайни ключът липсва. В този случай крайната част на вала има вдлъбнатина или издатина под формата на шестоъгълник. Това ви позволява да предпазите вала от въртене при затягане на закрепващата гайка на ролката или по време на разглобяване, когато е необходимо да свалите ролката и вентилатора.
Четка- това е пластмасова конструкция, в която са поставени четки, т.е. плъзгащи се контакти. В автомобилните генератори се използват два вида четки: медно-графитни и електрографитни. Последните имат повишен спад на напрежението при контакт с пръстена в сравнение с медно-графитните, което се отразява неблагоприятно на изходните характеристики на генератора, но осигуряват значително по-малко износване на контактните пръстени. Четките се притискат към пръстените с пружинна сила. Обикновено четките се монтират по радиуса на плъзгащите пръстени, но има и така наречените реактивни четкодържачи, при които оста на четките образува ъгъл с радиуса на пръстена в точката на контакт на четката. Това намалява триенето на четката във водачите на държача на четката и по този начин осигурява по-надежден контакт на четката с пръстена. Често държачът на четката и регулаторът на напрежението образуват неделима единица.
Токоизправителните модули се използват в два типа - или това са радиаторни плочи, в които са пресовани (или запоени) диоди за токоизправител на мощност, или върху които са запоени и запечатани силициевите връзки на тези диоди, или това са структури със силно развити ребра, в които диодите , обикновено от типа таблет, са запоени към радиатори. Диодите на допълнителния токоизправител обикновено имат цилиндричен или граховиден пластмасов корпус или са направени под формата на отделен запечатан блок, включването на който се осъществява във веригата чрез шини. Включването на токоизправителни блокове в генераторната верига се извършва чрез разпояване или заваряване на фазовите клеми върху специални монтажни подложки на токоизправител или с винтове. Най-опасното нещо за генератора и особено за окабеляването на бордовата мрежа на автомобила е свързването на радиаторните плочи, свързани към „масата“ и клемата „+“ на генератора от метални предмети, случайно попаднали между тях или проводими мостове, образувани от замърсяване, т.к В този случай възниква късо съединение във веригата на батерията и е възможен пожар. За да се избегне това, плочите и другите части на токоизправителя на генераторите на някои компании са частично или напълно покрити с изолационен слой. Радиаторите са обединени в монолитна конструкция на токоизправителния блок основно чрез монтажни плочи от изолационен материал, подсилени със свързващи пръти.
Генераторните лагери обикновено са сачмени лагери с дълбок канал с еднократна грес за цял живот и едно- или двупосочни уплътнения, вградени в лагера. Ролковите лагери се използват само от страната на плъзгащия пръстен и доста рядко, главно от американски компании. Прилягането на сачмените лагери на вала от страната на плъзгащите пръстени обикновено е плътно, от страната на задвижването - плъзгащо се, в седалката на капака, напротив - от страната на плъзгащите се пръстени - плъзгащо се, от страната на задвижването - стегнати. Тъй като външният пръстен на лагера от страната на хлъзгащите пръстени има способността да се върти в гнездото на капака, лагерът и капакът може скоро да се повредят, карайки ротора да докосне статора. За да се предотврати въртенето на лагера, в леглото на капака се поставят различни устройства - гумени пръстени, пластмасови чаши, гофрирани стоманени пружини и др.
Конструкцията на регулаторите на напрежение до голяма степен се определя от технологията на тяхното производство. Когато се прави схема с дискретни елементи, регулаторът обикновено има печатна платка, на която са разположени тези елементи. В същото време някои елементи, например резистори за настройка, могат да бъдат направени по технология с дебел филм. Хибридната технология предполага, че резисторите са направени върху керамична плоча и са свързани с полупроводникови елементи - диоди, ценерови диоди, транзистори, които в неопакован или опакован вид са запоени върху метална основа. В регулатор, направен върху единичен кристал от силиций, цялата верига на регулатора е разположена в този кристал. Хибридните регулатори на напрежение и едночиповите регулатори на напрежение не могат да се разглобяват или ремонтират.
Генераторът се охлажда от един или два вентилатора, монтирани на вала му. В този случай, в традиционния дизайн на генераторите (фиг. 7, а), въздухът се засмуква в капака от центробежен вентилатор от страната на контактните пръстени. За генератори, които имат четков възел, регулатор на напрежението и токоизправител извън вътрешната кухина и са защитени от корпус, въздухът се засмуква през прорезите на този корпус, насочвайки въздуха към най-горещите места - към токоизправителя и регулатора на напрежението. При автомобили с плътно разположение на двигателното отделение, в което температурата на въздуха е твърде висока, се използват генератори със специален корпус (фиг. 7, б), прикрепен към задния капак и оборудван с тръба с маркуч, през който студът и чист външен въздух влиза в генератора. Такива дизайни се използват например при автомобили BMW. За генератори с „компактен“ дизайн охлаждащият въздух се поема както от задния, така и от предния капак.
Ориз. 7. Система за охлаждане на генератора.
а - генератори с конвенционален дизайн; b - генератори за повишени температури в двигателното отделение; c - генератори с компактен дизайн.
Стрелките показват посоката на въздушните потоци
Генераторите с висока мощност, инсталирани на специални превозни средства, камиони и автобуси, имат някои разлики. По-специално, те съдържат двуполюсни роторни системи, монтирани на един вал и, следователно, две възбуждащи намотки, 72 слота на статора и т.н. Въпреки това, няма фундаментални разлики в конструкцията на тези генератори от разглежданите проекти.
Генераторно задвижване
Генераторите се задвижват от ремъчната шайба на коляновия вал. Колкото по-голям е диаметърът на шайбата на коляновия вал и колкото по-малък е диаметърът на шайбата на генератора (съотношението на диаметрите се нарича предавателно отношение), толкова по-висока е скоростта на генератора и съответно той може да достави повече ток на потребителите .
Задвижването с клиновиден ремък не се използва при предавателни числа по-големи от 1,7-3. На първо място, това се дължи на факта, че при малки диаметри на шайбата клиновият ремък се износва повече.
При съвременните модели, като правило, задвижването се извършва от поликлинов ремък. Благодарение на по-голямата си гъвкавост, той позволява монтирането на макара с малък диаметър на генератора и следователно по-високи предавателни числа, т.е. използването на високоскоростни генератори. Опъването на поликлиновия ремък се извършва, като правило, от опъващи ролки, когато генераторът е неподвижен.
Монтаж на генератор
Генераторите са завинтени към предната част на двигателя на специални скоби. Монтажните крака и ухото за опъване на генератора са разположени върху капаците. Ако закрепването се извършва с две лапи, те се намират на двата капака, ако има само една лапа, тя се намира на предния капак. В отвора на задната лапа (ако има две монтажни лапи) обикновено има дистанционна втулка, която елиминира празнината между конзолата на двигателя и седалката на лапата.
Токоизправител 1 съдържа шест диода VD1 - VD6, образуващи две рамена: в едното анодите на три диода VD1 - VD3 са свързани към клемата "+" на генератора, а в другото катодите на диодите VD4 - VD6 са свързан към клема „-“. В еднопроводната верига, приета за автомобили, отрицателният извод е свързан към маса. Изводите на фазовите намотки на статора на генератора са свързани към токоизправителя (фигурата показва звездна връзка). Индуцираните във фазовите намотки променливи напрежения ip1 - ipz се изместват с 1/3 от периода, което е типично за трифазна система.
AC токоизправител
Когато трифазното напрежение се променя с течение на времето, диодите на токоизправителя преминават от затворено състояние в отворено състояние; в резултат на това токът на натоварване има само една посока - от клемата "+" на генератора към клемата "-" .
Ориз. 8. Диаграма на генераторния агрегат (a) и диаграми на напрежението (b):
1-фазен мостов токоизправител; 2-допълнителен токоизправител; 3-регулатор на напрежението
Както може да се види от Фигура 8 b, в момент 0 няма напрежение в намотката L1; в намотката L3 е положителен, а в намотката L2 е отрицателен. Посоката на стрелката към средната точка 0 на намотката на статора се приема за положително напрежение. Ректифицираният ток се подава към потребителите по посока на стрелките през диодите VD3 и VD4, които са в отворено състояние.
В момент t1 в намотката L2 няма напрежение, в намотката L1 е положително, а в намотката L3 е отрицателно. Ректифицираният ток се подава към потребителите чрез диоди VD1 и VD5. Във всяко рамо на токоизправителя един диод е отворен за приблизително 1/3 от периода.
Мрежовото напрежение за свързване звезда е 1,73 пъти по-голямо от това за свързване триъгълник. Следователно при свързване в триъгълник трябва да има повече навивки в намотката на статора, отколкото при свързване в звезда. Но фазовият ток при свързване в триъгълник е 1,73 пъти по-малък от този при свързване в звезда. Свързването на намотката на статора в триъгълник за генератори с висока мощност позволява тя да бъде направена от по-тънък проводник.
Токоизправителите на някои генератори имат допълнително рамо, свързано към средната точка 0 на намотката на статора. Тази схема ви позволява да увеличите мощността на генератора с 15...20% поради действието на третите хармонични компоненти на фазовото напрежение.
Изправеното напрежение Ud има пулсиращ характер. GB батерията служи като вид филтър, който изглажда коригираното напрежение на генератора, докато токът на батерията се оказва пулсиращ.
При вентилния генератор токоизправителните диоди не провеждат ток от батерията към намотката на статора и следователно няма нужда от реле за обратен ток. Това значително опростява схемата на генераторния комплект. Когато паркирате колата за дълго време, акумулаторът може да се разреди до възбуждащата намотка. Следователно при някои модели автомобилни генератори възбуждащата намотка е свързана към допълнителен токоизправител 2. Допълнителният токоизправител е направен от три диода VD7-VD9, чиито аноди са свързани към клема D. В този случай само напрежението от генераторът се захранва към намотката на възбуждане през допълнителния токоизправител 2 и рамото на токоизправителя 1 с диоди VD4-VD6.
Използването на допълнителен токоизправител има и отрицателна страна, свързана със самовъзбуждането на генератора. Генераторът може да се самовъзбуди, ако в него има остатъчен магнитен поток и достатъчно ниско съпротивление на възбудителната верига. Следователно, за да се създаде напрежение в работния диапазон на скоростите на въртене на неговия ротор, веригата използва контролна лампа HL, която осигурява надеждно възбуждане на генератора.
Значителен недостатък на четковите генератори е наличието на контактна единица, състояща се от електрически четки и пръстени, през които се подава ток към въртящата се намотка на възбуждане. Това устройство подлежи на износване. Прах, мръсотия, гориво и масло, попадащи върху контактното устройство, бързо го повреждат.
Регулатори на напрежението
Регулаторите поддържат напрежението на генератора в определени граници за оптимална работа на електрическите уреди, включени в бордовата мрежа на автомобила. Всички регулатори на напрежение имат измервателни елементи, които са сензори за напрежение и изпълнителни механизми, които го регулират.
При вибрационните контролери измервателният и задействащ елемент е електромагнитно реле. При контактно-транзисторните регулатори електромагнитното реле е разположено в измервателната част, а електронните елементи са в задействащата част. Тези два вида регулатори вече са напълно заменени от електронни.
Полупроводниковите безконтактни електронни контролери обикновено се вграждат в генератора и се комбинират с четковия възел. Те променят тока на възбуждане чрез промяна на времето за включване на намотката на ротора към захранващата мрежа. Тези регулатори не подлежат на неправилна настройка и не изискват никаква поддръжка, освен наблюдение на надеждността на контактите.
Регулаторите на напрежението имат свойството на термична компенсация - промяна на напрежението, подавано към акумулатора, в зависимост от температурата на въздуха в двигателното отделение за оптимално зареждане на акумулатора. Колкото по-ниска е температурата на въздуха, толкова по-голямо напрежение трябва да се подаде към батерията и обратно. Стойността на термичната компенсация достига до 0,01 V на 1°C. Някои модели дистанционни регулатори (2702.3702, PP-132A, 1902.3702 и 131.3702) имат стъпаловидни ръчни превключватели за ниво на напрежението (зима/лято).
Принцип на действие на регулатора на напрежението
Понастоящем всички генераторни комплекти са оборудвани с полупроводникови електронни регулатори на напрежението, обикновено вградени вътре в генератора. Техните конструкции и дизайн могат да бъдат различни, но принципът на работа на всички регулатори е един и същ. Напрежението на генератор без регулатор зависи от скоростта на въртене на неговия ротор, магнитния поток, създаден от намотката на полето, и следователно от силата на тока в тази намотка и количеството ток, подаван от генератора към потребителите. Колкото по-висока е скоростта на въртене и токът на възбуждане, толкова по-голямо е напрежението на генератора; колкото по-голям е токът на натоварването му, толкова по-ниско е това напрежение.
Функцията на регулатора на напрежението е да стабилизира напрежението при промяна на скоростта на въртене и натоварването, като влияе на тока на възбуждане. Разбира се, можете да промените тока във веригата на възбуждане чрез въвеждане на допълнителен резистор в тази верига, както беше направено в предишните регулатори на вибрационно напрежение, но този метод е свързан със загуба на мощност в този резистор и не се използва в електронни регулатори . Електронните регулатори променят тока на възбуждане чрез включване и изключване на намотката на възбуждане от захранващата мрежа, като същевременно променят относителната продължителност на времето на включване на намотката на възбуждане. Ако за стабилизиране на напрежението е необходимо да се намали тока на възбуждане, времето за превключване на намотката на възбуждане се намалява; ако е необходимо да се увеличи, то се увеличава.
Удобно е да се демонстрира принципът на работа на електронния регулатор, като се използва доста проста диаграма на регулатор тип EE 14V3 от Bosch, показан на фиг. 9:
Ориз. 9. Диаграма на регулатора на напрежение EE14V3 от BOSCH:
1 - генератор, 2 - регулатор на напрежението, SA - ключ за запалване, HL - предупредителна лампа на арматурното табло
За да разберем работата на веригата, трябва да помним, че, както е показано по-горе, ценеровият диод не пропуска ток през себе си при напрежения под стабилизиращото напрежение. Когато напрежението достигне тази стойност, ценеровият диод "пробива" и през него започва да тече ток. По този начин ценеровият диод в регулатора е стандартът за напрежение, с който се сравнява напрежението на генератора. Освен това е известно, че транзисторите пропускат ток между колектора и емитера, т.е. отворен, ако ток тече във веригата база-емитер, и не позволявайте на този ток да премине, т.е. затворен, ако базовият ток е прекъснат. Напрежението към ценеровия диод VD2 се подава от изхода на генератора "D+" през делител на напрежение на резистори R1 (R3 и диод VD1, който извършва температурна компенсация. Докато напрежението на генератора е ниско и напрежението на ценеровия диод е по-ниско от неговото стабилизиращо напрежение, ценеровият диод е затворен, през него и следователно, и не протича ток в основната верига на транзистора VT1, транзисторът VT1 също е затворен.В този случай токът през резистора R6 от "D+ ” терминалът влиза в базовата верига на транзистора VT2, който се отваря и токът започва да тече през неговия емитер-колекторен възел в основата на транзистора VT3 , който също се отваря. В този случай възбуждащата намотка на генератора е свързана към мощността верига през прехода емитер-колектор VT3.
Връзката на транзисторите VT2 и VT3, в която техните колекторни клеми са комбинирани и базовата верига на един транзистор се захранва от емитер на другия, се нарича схема на Дарлингтън. С тази връзка и двата транзистора могат да се разглеждат като един композитен транзистор с голямо усилване. Обикновено такъв транзистор е направен върху един силициев кристал. Ако напрежението на генератора се е увеличило, например поради увеличаване на скоростта на въртене на неговия ротор, тогава напрежението на ценеровия диод VD2 също се увеличава, когато това напрежение достигне стойността на стабилизиращото напрежение, ценеровият диод VD2 „пробива“, токът през него започва да тече в основната верига на транзистора VT1, който Преходът емитер-колектор отваря и свързва накъсо базовия изход на композитния транзистор VT2, VT3 към земята. Композитният транзистор се затваря, прекъсвайки захранващата верига на възбуждащата намотка. Токът на възбуждане пада, напрежението на генератора намалява, ценеровият диод VT2 и транзисторът VT1 се затварят, композитният транзистор VT2, VT3 се отваря, намотката на възбуждане се свързва отново към силовата верига, напрежението на генератора се увеличава и процесът се повтаря. По този начин напрежението на генератора се регулира от регулатора дискретно чрез промяна на относителното време на включване на намотката на възбуждане в силовата верига. В този случай токът във възбудителната намотка се променя, както е показано на фиг. 10. Ако скоростта на въртене на генератора се е увеличила или натоварването му е намаляло, времето за включване на намотката намалява; ако скоростта на въртене намалее или натоварването се увеличи, то се увеличава. Веригата на регулатора (виж фиг. 9) съдържа елементи, характерни за веригите на всички регулатори на напрежение, използвани в автомобилите. Диод VD3, при затваряне на композитния транзистор VT2, VT3, предотвратява опасни пренапрежения на напрежението, произтичащи от отворена верига на намотката на възбуждане със значителна индуктивност. В този случай токът на намотката на възбуждането може да бъде затворен през този диод и не възникват опасни скокове на напрежението. Следователно диодът VD3 се нарича диод за охлаждане. Съпротивлението R7 е съпротивлението на твърдата обратна връзка.
Ориз. 10. Промяна в силата на тока в възбуждащата намотка JB за време t по време на работа на регулатора на напрежението:
ton, toff - съответно времето на включване и изключване на възбуждащата намотка на регулатора на напрежението; n1 n2 - скорост на ротора на генератора, като n2 е по-голямо от n1; JB1 и JB2 - средни стойности на тока в намотката на възбуждането
Когато композитният транзистор VT2, VT3 е отворен, той е свързан паралелно към съпротивлението R3 на делителя на напрежението, докато напрежението на ценеровия диод VT2 рязко намалява, това ускорява превключването на регулаторната верига и увеличава честотата на това превключване, което има благоприятен ефект върху качеството на напрежението на генераторната установка. Кондензаторът C1 е вид филтър, който предпазва регулатора от влиянието на импулси на напрежение на неговия вход. Като цяло, кондензаторите във веригата на регулатора или предотвратяват преминаването на веригата в осцилационен режим и възможността за външни високочестотни смущения, влияещи върху работата на регулатора, или ускоряват превключването на транзисторите. В последния случай кондензаторът, зареждащ се в един момент, се разрежда в базовата верига на транзистора в друг момент, ускорявайки превключването на транзистора с разрядния ток и следователно намалявайки неговото нагряване и загуба на енергия в него .
От фиг. 9 ясно се вижда ролята на лампата HL за наблюдение на работното състояние на генераторния агрегат (лампа за следене на зареждането на арматурното табло на автомобила). Когато двигателят на автомобила не работи, затварянето на контактите на ключа за запалване SA позволява на тока от батерията GA да тече през тази лампа в намотката на възбуждане на генератора. Това осигурява първоначалното възбуждане на генератора. В същото време лампата светва, сигнализирайки, че няма прекъсване във веригата на намотката на възбуждане. След стартиране на двигателя на клемите на генератора “D+” и “B+” се появява почти същото напрежение и лампата изгасва. Ако генераторът не развие напрежение при работещ двигател на автомобила, лампата HL продължава да свети в този режим, което е сигнал за повреда на генератора или скъсан задвижващ ремък. Въвеждането на резистор R в генераторния комплект спомага за разширяване на диагностичните възможности на лампата HL. Ако този резистор е налице, в случай на прекъсване на веригата на възбуждащата намотка при работещ двигател на автомобила, лампата HL светва. В момента все повече и повече компании преминават към производство на генераторни комплекти без допълнителен токоизправител за намотка на възбуждане. В този случай изходът на фазата на генератора се подава в регулатора. Когато двигателят на автомобила не работи, на изхода на фазата на генератора няма напрежение и регулаторът на напрежението в този случай преминава в режим, който предотвратява разреждането на батерията към намотката на възбуждане. Например, когато ключът за запалване е включен, веригата на регулатора превключва своя изходен транзистор в осцилационен режим, при който токът в намотката на възбуждането е малък и възлиза на части от ампера. След стартиране на двигателя сигналът от изхода на фазата на генератора превключва веригата на регулатора към нормална работа. В този случай веригата на регулатора управлява и лампата за наблюдение на работното състояние на генераторния комплект.
Ориз. 11. Температурна зависимост на напрежението, поддържано от регулатора Bosch EE14V3 при скорост на въртене 6000 min-1 и ток на натоварване 5A
За надеждната си работа батерията изисква при понижаване на температурата на електролита напрежението, подавано към батерията от генераторния комплект, леко да се повишава, а при повишаване на температурата да намалява. За автоматизиране на процеса на промяна на нивото на поддържаното напрежение се използва сензор, поставен в електролита на батерията и включен във веригата на регулатора на напрежението. Но това е само за напреднали автомобили. В най-простия случай термичната компенсация в регулатора е избрана по такъв начин, че в зависимост от температурата на охлаждащия въздух, влизащ в генератора, напрежението на генераторната установка се променя в определени граници. Фигура 11 показва температурната зависимост на напрежението, поддържано от регулатора Bosch EE14V3 в един от режимите на работа. Графиката също така показва обхвата на толеранс за това напрежение. Падащият характер на зависимостта осигурява добър заряд на батерията при отрицателни температури и предотвратява повишеното кипене на нейния електролит при високи температури. По същата причина на автомобили, проектирани специално за използване в тропиците, регулаторите на напрежението са инсталирани с умишлено по-ниско напрежение на настройка, отколкото за умерен и студен климат.
Работа на генератора в различни режими
При стартиране на двигателя основният потребител на електроенергия е стартерът, токът достига стотици ампери, което причинява значителен спад на напрежението на клемите на акумулатора. В този режим консуматорите на електроенергия се захранват само от батерията, която се разрежда интензивно. Веднага след стартиране на двигателя генераторът става основен източник на захранване. Той осигурява необходимия ток за зареждане на батерията и работа на електрически уреди. След презареждане на батерията разликата между нейното напрежение и генератора става малка, което води до намаляване на зарядния ток. Източникът на захранване все още е генераторът, а батерията изглажда вълните на напрежението на генератора.
Когато са включени мощни консуматори на електроенергия (например размразител на задното стъкло, фарове, вентилатор на парното и др.) и ниска скорост на ротора (ниски обороти на двигателя), общото потребление на ток може да бъде по-голямо от това, което генераторът може да достави . В този случай товарът ще падне върху батерията и тя ще започне да се разрежда, което може да се наблюдава чрез показания от допълнителен индикатор за напрежение или волтметър.
Когато монтирате батерията в автомобила, уверете се, че полярността на свързване е правилна. Грешка ще доведе до незабавна повреда на токоизправителя на генератора и може да възникне пожар. Същите последствия са възможни при стартиране на двигателя от външен източник на ток (светене), ако полярността на свързване е неправилна.
Когато управлявате превозно средство, трябва:
- следете състоянието на електрическото окабеляване, особено чистотата и надеждността на свързването на контактите на проводниците, подходящи за генератора и регулатора на напрежението. Ако контактите са лоши, бордовото напрежение може да надхвърли допустимите граници;
- изключете всички проводници от генератора и от акумулатора, когато заварявате електрически части на автомобила;
- Уверете се, че ремъкът на алтернатора е добре обтегнат. Слабо опънатият ремък не осигурява ефективна работа на генератора; твърде стегнатият ремък води до разрушаване на лагерите му;
- Незабавно разберете причината за светването на предупредителната лампа на генератора.
Следните действия са неприемливи:
- оставете колата с включен акумулатор, ако подозирате неизправност на токоизправителя на генератора. Това може да доведе до пълно разреждане на батерията и дори до пожар в електрическата инсталация;
- проверете функционалността на генератора, като окъсите клемите му към земята и един към друг;
- проверете изправността на генератора чрез изключване на акумулатора при работещ двигател поради възможността от повреда на регулатора на напрежението, електронните елементи на инжекционните системи, запалването, бордовия компютър и др.;
- не позволявайте електролит, антифриз и др. да влизат в контакт с генератора.
