Автогенератор. Устройството и как работи. Защо се нуждаете от генератор в кола? Къде е генераторът в кола?

Всяка кола е оборудвана с бордова електрическа мрежа, която отговаря за много задачи - от стартиране на двигателя с помощта на електрически стартер и генериране на искра, която запалва сместа въздух-гориво, до осигуряване на работата на фарове, радио, аларма и други устройства. Цялото горепосочено оборудване консумира електричество, което се генерира от два елемента - генератор и батерия. В тази статия ще говорим за това как работи и работи автомобилен генератор, какви са основните му неизправности и на какво трябва да обърнете внимание по време на работа.

За какво е генератор?

Захранването с електричество за захранване на бордовата мрежа до стартиране на двигателя се осъществява от акумулатора. Батерията обаче не може да генерира ток; тя само го съхранява в себе си, освобождавайки го при необходимост. Поради тази причина е невъзможно да се използва батерия, за да се гарантира постоянно работата на автомобилното електрическо оборудване - тя бързо ще се откаже от цялото електричество и ще бъде напълно разредена. Дори при стартиране на захранващия блок батерията се отказва от значителна част от заряда си, тъй като стартерът консумира много електроенергия.

Генераторът на автомобила осигурява възстановяване на заряда на батерията и захранване на всички консуматори, свързани към бордовата мрежа. Той не съхранява електричество като батерията, а непрекъснато го произвежда, докато двигателят работи. Но докато двигателят с вътрешно горене не работи, това устройство не работи и функцията за захранване на бордовата мрежа се изпълнява от батерията.

Работата на автомобилен генератор наподобява работата на електродвигател, само в обратна посока. Електрическият мотор получава енергия и я преобразува в механично действие, докато генераторът преобразува механичното въртене на ротора в електрическа енергия.

Накратко, принципът, по който работи автомобилният генератор, може да се обясни по следния начин: въртенето на ротора води до образуване на магнитно поле и то засяга намотката на статора. Това води до възникване на електрически ток в последния, който след това се подава към консуматори на енергия, свързани към бордовата мрежа на автомобила.

Работата на самогенератора обаче има някои характеристики, които трябва да се вземат предвид. Модерен електрически генератор, инсталиран в автомобили, има три фази и произвежда променлив ток, докато за захранване на бордовата мрежа е необходим постоянен ток. Освен това генерираният електрически ток трябва да има строго определени параметри, в противен случай има голяма вероятност той да повреди оборудването. За да се предотврати това, устройството е оборудвано с допълнителни елементи.

Устройството на автомобилен генератор

Автогенераторът включва няколко компонента:

• Ротор.
• Статор.
• Четка блок.
• Токоизправителен блок (диоден мост).

1 - заден лагер; 2 - токоизправителен блок; 3 - хлъзгащи пръстени; 4 - четка; 5 — четкодържач; 6 - корпус; 7 - диод; 8 — лагерна втулка; 9 - винт; 10 — заден капак; 11 — работно колело; 12 - винт; 13 - ротор; 14 — намотка на ротора; 15 — преден капак; 16 — вал на ротора; 17 — шайба; 18 - гайка; 19 - макара; 20 — преден лагер; 21 — намотка на ротора; 22 - статор.

Ротор

Ротор (от английски въртене) е движещата се част на самогенератор. Състои се от вал с разположена върху него възбудителна намотка, разположена между две полюсни половини. Последните са направени чрез щамповане, като всеки от тях има шест издатини с форма на клюн, разположени на върха на намотката. Тези половини образуват полюсна система и хлъзгащи пръстени. Целта на пръстените е да доставят електрически ток към намотката през нейните клеми.

Възбуждащата намотка е проектирана да създава магнитно поле. За да се реши този проблем, към него трябва да се приложи слаб електрически ток. Преди стартиране на захранващия блок батерията подава ток за образуване на магнитно поле. Когато двигателят с вътрешно горене работи и скоростта достигне необходимата стойност, генераторът ще подаде ток към намотката на възбуждане

В допълнение, роторът съдържа:

• Задвижваща шайба.
• Търкалящи лагери.
• Охлаждащо устройство (вентилатор).

Роторът е разположен вътре в статора, притиснат между капаците на корпуса. Капаците са оборудвани с гнезда, в които са поставени роторни лагери. В допълнение, капакът, разположен от страната на задвижващата ролка, има отвори за вентилация.

Вентилационна схема на генератора

Статор

Този елемент, за разлика от описания по-горе, е неподвижен (статичен), поради което получи името си. Неговата задача е да получи електрически ток с променлива величина, възникващ под въздействието на магнитното поле на ротора. Статорът се състои от намотки и сърцевина. Последният е изработен от листова стомана и има жлебове за полагане на три намотки (според броя на фазите). Намотките могат да бъдат положени по един от двата начина: цикъл или вълна. Схемата на свързването им също може да бъде различна - във формата на звезда или триъгълник.

1 - сърцевина; 2 - намотка; 3 - жлеб клин; 4 - жлеб; 5 - клема за свързване към токоизправителя.

При звездна връзка всички намотки са свързани заедно в единия край в обща точка. Вторите им краища служат за изводи. Веригата "триъгълник" включва свързване на намотките по различен принцип: 1-ви към 2-ри, 2-ри към 3-ти и 3-ти, на свой ред, към 1-ви. В този случай функцията на клемите се изпълнява от точките на свързване. И двете диаграми са ясно показани на фигурата.

Верига звезда и триъгълник

Четка блок

Задачата на този компонент на генератора е да предава електричество към намотката на възбуждане. Структурно блокът е корпус с чифт пружинни графитни четки, разположени в него. Последните се притискат към контактните пръстени с помощта на пружини, но не са здраво закрепени към тях.

Регулаторът е необходим, за да се поддържа изходното напрежение в установените граници. Това е необходимо, тъй като количеството ток, както и неговите параметри, зависят от оборотите на двигателя, а издръжливостта на батерията е пряко свързана с приложената потенциална разлика. Недостатъчното напрежение ще доведе до „хронично“ недозареждане на батерията, а излишното напрежение ще доведе до презареждане. И в първия, и във втория случай животът на батерията значително ще намалее. Съвременните автомобили са оборудвани с електронни полупроводникови регулатори.

Диоден мост (изправителен блок)

Задачата на този елемент е да преобразува подавания към него променлив ток в постоянен ток, необходим за захранване на бордовата мрежа. Структурно се състои от топлоотвеждащи плочи, в които са монтирани 6 диода - по 2 за всяка намотка на статора (на "+" и на "-").

Принципът на работа на автомобилния генератор

Нека сега да разберем как работи автогенераторът. Когато завъртите ключа в ключа за запалване, напрежението се подава към намотката, преминавайки през контактните пръстени, както и през блока на четката. Резултатът е появата на магнитно поле около намотката на възбуждане. Постоянно се върти с ротора, действайки върху намотките на статора. На клемите на последния се появява променлив електрически ток, който след това се подава към диодния мост. На изхода на токоизправителния блок токът вече има постоянна стойност. След това се подава към регулатора на напрежението, от който отива към графитните четки, осигурява захранване на потребителите, включени в бордовата мрежа, и презарежда батерията.

Изходното напрежение на устройството се регулира, както следва. Регулаторът, работещ заедно с четковия блок, променя количеството на напрежението, подадено към намотката. Това води до промяна в параметрите на магнитното поле, както и количеството генерирана електроенергия. В допълнение, регулаторът извършва термична компенсация, чиято същност е, че напрежението се променя обратно пропорционално на температурата (колкото по-ниско е, толкова по-голяма е потенциалната разлика и обратно).

Основни неизправности на автомобилен генератор

Това устройство е доста надеждно и, ако се използва правилно, не се разпада дълго време. Въпреки това все още възникват повреди и причините за проблемите могат да бъдат от електрическо или механично естество.

Електрически повреди

Такива проблеми се срещат по-често от механичните, доста е трудно правилното им идентифициране и отстраняване. Това може да бъде късо съединение на възбуждащите намотки на статора или ротора, тяхното счупване, повреда на регулатора на напрежението или повреда на диодите на токоизправителя. Такива проблеми също са опасни, защото влияят негативно на батерията, докато не бъдат идентифицирани и коригирани. Така че неуспешният регулатор на напрежението ще доведе до постоянно презареждане на батерията. В същото време практически няма външни признаци на неизправност, най-често се открива по време на сложна диагностика, чрез измерване на изходното напрежение на автогенератора или подозрение за нещо нередно, когато батериите се повредят една след друга след работа само няколко месеца.

Прекъсване или късо съединение в намотките на възбуждането може да се елиминира чрез пренавиване. Други електрически повреди се коригират чрез подмяна на повредената част.

Механични проблеми

Причината за механичните проблеми, като правило, е износването на графитните четки, задвижващата шайба или четките, както и прекъсване на задвижващия ремък на генератора. Тези неизправности са доста лесни за диагностициране чрез външния шум, който се чува, когато генераторът работи. Тези проблеми се елиминират чрез замяна на неработещия елемент.

И накрая, остава да се даде съвет за периодична диагностика на генератора, проверка на неговите компоненти за износване и измерване на напрежението на изхода на устройството. Това ще ви позволи незабавно да идентифицирате и отстраните всички възникнали неизправности, като по този начин избягвате проблеми с батерията и електрическите устройства, включени в бордовата мрежа на автомобила.

Тъй като работата на всеки двигател с вътрешно горене изисква електрическа енергия, а възможностите на батерията не са неограничени и батерията стига само за стартиране, автомобилният генератор произвежда електричество. В допълнение към факта, че това устройство осигурява всички потребители с електричество, част от генерирания ток се губи за зареждане на батерията и самовъзбуждане на ротора. Нека да разгледаме как работи генераторът и как е проектиран.

Предназначение

В допълнение към захранването на бордовата мрежа с електричество, автомобилният генератор е необходим и за възстановяване на захранването с електричество, което батерията е загубила при стартиране на двигателя. Първоначално намотката се възбужда от постоянен ток към батерията. След това генераторът сам произвежда електричество. Въртенето се предава към генератора от коляновия вал чрез шайба и ремъчно задвижване.

Без правилно работещ генератор колата няма да може да запали. Но той няма да стигне далеч. Може да не е възможно да запалите колата следващия път - батерията не е презаредена и просто няма достатъчно капацитет, за да запали двигателя следващия път.

Принцип на работа

Работата на автомобилния генератор се основава изцяло на физичните закони на електромагнитната индукция. Използвайки това явление, е възможно да се трансформира механичната енергия в електрическа. Подобен ефект ще се появи, ако намотка от медни жици се постави в зона, изложена на променливо магнитно поле.

Това ще създаде електрическа сила в намотката и проводниците, което ще накара електроните да се движат. След това чрез това движение ще се появи ток на клемите на намотката. На контактите на проводниците ще се появи напрежение. Но нивото му зависи от това колко бързо се променя магнитното поле. Полученото напрежение в резултат на работата на генератора е променливо и ще се подава към външни консуматори.

Спецификации

Скоростните характеристики на автомобилните генератори са отговорни за процеса на осигуряване на всички потребители с електрическа енергия в генератора. Това е зависимостта на максималния ток от скоростта на въртене на котвата. В този случай трябва да знаете колко ток в ампери може да достави инсталацията. Възможностите варират от 55-120 ампера. Ако по време на работен режим устройството не произвежда достатъчно количество ток, то е дефектно.

Има и външни, регулиращи, характеристики на натоварването и индикатори за скорост на празен ход.

устройство

Дизайнът на автомобилен генератор всъщност е прост. За да създаде магнитно поле, той използва специален елемент - статор. Този елемент е намотка. Роторът или котвата на генератора се върти в магнитното поле, създадено от статора. Роторът е специално проектиран вал. Освен това е оборудван с намотки. Последните са свързани към пръстените - те са необходими за подаване на напрежение към ротора.

Закопчаване

Дори начинаещ може лесно да намери автомобилен генератор в двигателното отделение. Той е закрепен към двигателя с помощта на болтови връзки. Корпусът е оборудван с монтажни крачета и специално ухо за опъване, което служи за затягане на задвижващия ремък.

Кадър

Корпусът съдържа почти всички блокове и компоненти на такова устройство. Корпусите за генератори са изработени от сплави, едно от свойствата на които е ниското тегло. Често основният компонент на такива сплави е алуминият. Той е отличен за тези задачи - алуминият се справя добре и ефективно с отделянето на топлина в атмосферата. Тялото се състои от две части. Това е капакът и крайната капачка.

Към предната част са прикрепени четка и диоден мост, служещ за токоизправител. Всеки от капаците образува една цялостна конструкция един с друг чрез болтова връзка със специални болтове. И двата капака здраво държат външната част на вала на ротора отвътре.

Корпусът съдържа и още две важни части - лагери. Повечето генератори използват два лагера: един отзад и един отпред. И двата лагера осигуряват способността на вала на ротора да се върти.

Как е конструиран роторът?

Роторният възел е структура от електромагнити и възбуждаща намотка. Тези два елемента са монтирани на един вал. Последният е направен главно от легирани стомани с малко съдържание на добавки под формата на олово.

Валът на ротора също така съдържа пръстени и четки за събиране на ток с пружинни контакти. Плъзгащите пръстени са необходими, за да позволят на тока да тече към ротора.

Статор

Продължаваме да изучаваме структурата на автомобилния генератор. Статорът е единица, която представлява сърцевина с голям брой слотове. В повечето модели има 36 такива жлебове.В тях се вмъкват проводници от три намотки. Намотките са свързани една с друга под формата на звезда или триъгълник. Ядрото или магнитната верига е направена под формата на кръг. Изработена е от метални пластини. Плочите са свързани помежду си с помощта на нитове или заваряване. Ядрото е монолитна единица.

За да се увеличи нивото на напрежение, по време на производството на плочи върху намотките на статора се използва специално трансформаторно желязо. Има подобрени магнитни характеристики, за разлика от обикновените.

Волтажен регулатор

Регулаторите на напрежението за автомобилни генератори се използват за компенсиране на нестабилността по време на въртене на ротора, който е свързан към коляновия вал на двигателя чрез задвижващ ремък. Коляновият вал работи в широк диапазон на скоростта. Регулаторът е свързан с графитни четки и е предназначен да стабилизира постоянното изходно напрежение, което влиза в електрическата мрежа на автомобила.

Без регулатор ще бъде невъзможно да стартирате генератора. Освен това, дори ако стартирането е успешно, ще бъде невъзможно да се контролира текущото захранване. Регулаторите могат да поддържат ток на определени интервали.

Принцип на действие на релейния регулатор

Ако свържете намотка без реле-регулатор към източник на електричество, нивото на DC ще бъде високо. С помощта на реле във веригата този параметър се изравнява, така че електрическото оборудване в автомобила да не се повреди. По същество реле-регулаторът на автомобилния генератор е нещо като превключвател. Ако напрежението се повиши до 13-14 волта, устройството автоматично изключва намотката и го включва, когато токът е по-нисък. В резултат на това редовното свързване/изключване на кабелите позволява на генератора да произвежда по-високо напрежение.

Колко трябва да произвежда едно такова устройство не е важно. След като енергията вече е генерирана, тя трябва да бъде коригирана. За тези цели генераторът е оборудван с диоден мост. Тъй като напреженията са високи, регулаторът влиза в действие, елементът незабавно реагира на промените в силата на тока. След това тази информация се изпраща на устройството за сравнение. Необходимо е да се анализират показанията и да се сравнят с току-що получените. Ако напрежението на автомобилния генератор е ниско, регулаторът ще увеличи постоянния ток във веригата, като по този начин ще го увеличи до необходимото ниво.

Видове регулатори

Различните генератори използват различни видове релейни регулатори. Това са устройства на две нива, електронни устройства, три нива, много нива.

Първите двустепенни релета вече се считат за остарели. Но автомобилните ентусиасти, въпреки това, продължават активно да ги използват в схемите за свързване на автомобилни генератори. Този двустепенен регулатор се основава на електрически магнит, свързан към сензор на намотката. Пружините действат като елемент за настройка - има няколко от тях. Подвижният лост действа като сравнителен компонент - той също превключва окабеляването. Основният недостатък на този тип регулатори е малкият им ресурс.

Електронните модели на регулатори с максимален ток на автомобилен генератор до 40 A са полупроводникови. Имат голям ресурс. Що се отнася до техните неизправности, в сравнение с техните двустепенни аналози, повреди тук са по-рядко срещани.

Решенията на три нива практически не се различават от регулаторите, разгледани по-горе. Единствената разлика тук е, че тези устройства имат и допълнително съпротивление.

Многостепенните решения са друг вид релейни регулатори. Те имат три или дори пет съпротивления. Освен това в продажба се предлагат модели с режим на проследяване.

Диоден мост или генераторен токоизправител

Тъй като нормалната работа на автомобилното електрическо оборудване изисква постоянен ток, изходът на автомобилния генератор захранва електрическата мрежа чрез специален блок, монтиран върху токоизправителни диоди.

Дизайнът е трифазен токоизправител. Има шест диода - три са свързани към маса, а още три са свързани към положителния контакт на блока. Те са предназначени за преобразуване на променливо напрежение в постоянно напрежение.

Монтаж на четката на генератора

Този елемент е пластмасова конструкция. Необходимо е да се предаде напрежение към контактните пръстени на ротора. Вътре има няколко части. Основните сред тях обаче са четки с пружина. Те могат да бъдат електрографитни или по-износоустойчиви - медно-графитни.

Структурно в съвременните генератори четковият възел е едно цяло с релеен регулатор.

Охлаждане

По време на работа генераторът може да стане доста горещ. Излишната топлина се отстранява от вентилатор, който е монтиран на вала на ротора. Генераторите с четки, регулатор и токоизправител са разположени извън корпуса със защитен кожух. Устройствата поемат студен въздух през прорези.

Режими на работа

За да разберете как работи самогенераторът, трябва да имате малка представа за режимите, в които работи. Има само два такива режима - това е началният етап в момента на стартиране на двигателя и режимът на работа.

Когато захранващият блок стартира, основното устройство, което консумира електроенергия, е стартерът. Генераторът все още не е стартирал и не произвежда ток. Поради факта, че стартерът консумира ток, батерията трябва интензивно да губи енергия.

След като двигателят достигне основния си работен режим, генераторът ще започне да осигурява електричество на всички потребители. Той ще генерира тока, необходим за работата на основните консуматори. В същото време мощността на автомобилния генератор е достатъчна за презареждане на батерията. Тъй като по-мощните консуматори влизат в действие, генераторът може да не е достатъчен. Тогава енергията също идва от батерията. В този случай зарядът на батерията се изразходва много бързо.

Ремонт на генератор

Повредите на генератора могат да бъдат много различни. В един случай за ремонт е достатъчно да смените диодния мост, в друг - да смените по-значими части.

И така, сред основните неизправности е повредата на веригата. Това могат да бъдат прекъсвания, късо съединение или други нарушения. В този случай ремонтът на автомобилен генератор се състои в проверка какъв ток и какво напрежение произвежда генераторът. След това се избира решение. Също така, една от повредите е износването на графитните четки или диоди в токоизправителния мост. Всички тези неизправности могат лесно да бъдат коригирани със собствените ви ръце.

Шумът по време на работа на генератора показва дефекти в лагерните възли, както и недостатъчно смазване. Възможно е и износване на сепараторите и обръщане на пръстените. С виещи звуци можете да забележите повреда като късо съединение между завои на намотките на статора. В такива случаи е по-добре да поверите ремонта на устройството на професионалисти.

Заключение

И така, разбрахме какво е генератор. Както можете да видите, това е доста важен и необходим елемент във всяка кола.

Всеки автомобил има собствена електрическа мрежа, която изпълнява няколко функции: стартиране на двигателя със стартер, осигуряване на стабилно изхвърляне на искри за запалване на бензиновата смес, звукови и светлинни аларми, както и осветление и създаване на комфортни условия в кабината.

За осигуряване на електрическа енергия на потребителите на автомобилната електрическа мрежа са предвидени два източника на енергия: генератор и, който доставя енергия на бордовата мрежа до стартиране на двигателя. Неговата особеност е невъзможността да генерира електрически ток, а само да го задържа в себе си и да го отдава на потребителите, когато е необходимо. Следователно само батерията няма да може да осигурява електричество към мрежата на автомобила за дълго време, тъй като бързо ще се разреди, като се откаже от цялата енергия. Колкото по-често стартира двигателят и се използват мощни консуматори на ток, толкова по-бързо ще настъпи разреждането му.

За възстановяване на заряда на батерията и осигуряване на електричество на останалите консуматори на автомобила се използва автомобилен генератор, който непрекъснато произвежда електричество, докато двигателят работи.

Видове автогенератори

Има два вида генератори, използвани в автомобилите:

1. DC генератор не се използва в съвременните автомобили. Не изисква текуща корекция, за да работи. Използван преди това на Победа, ГАЗ-51 и някои други марки, произведени преди 1960 г.
2. Алтернаторният ток се използва широко в автомобилите в наши дни. Първите такива генератори са разработени в Америка през 1946 г. Това е по-надежден и модерен дизайн. Изходът на генератора е вграден.

Проектиране и експлоатация

И двата вида генератори се използват за генериране на електрически ток, необходим за работата на превозното средство. Техният дизайн и принцип на работа имат отличителни черти, тъй като произвеждат различни видове ток. Нека разгледаме конструктивните характеристики и принципа на работа, които има всеки тип автомобилен генератор.

Автомобилен DC генератор

Такъв автомобилен генератор има много недостатъци:

• Ниска оперативна ефективност.
• Недостатъчна мощност.
• Несъвършена схема на свързване.
• Необходимо е постоянно наблюдение.
• Честа поддръжка.
• Кратък експлоатационен живот.

Подобни конструкции, които включват колектор, могат едновременно да работят в режим на генератор или двигател. Те се използват широко в хибридните автомобили.

Разликата им от самогенераторите с променлив ток е, че създаващите електромагнити са абсолютно неподвижни. Електродвижещата сила се намира във въртящите се намотки на ротора. Електрическият ток се отстранява от половин пръстени, изолирани един от друг. Всяка четка има напрежение с еднакъв поляритет.

Автомобилен алтернатор

Това е популярен модел на съвременните самогенератори. Всеки дизайн на самогенератор включва намотка, разположена в неподвижен статор, който е фиксиран между два капака: заден и преден. Отстрани на задния капак има плъзгащи пръстени на ротора. Отстрани на предния капак има задвижване с шайба. Автомобилният генератор е разположен пред двигателя и е завинтен към специални скоби. Ухото за опъване и монтажните крачета са разположени върху капаците на генератора.

Капаци за генератори направени чрез леене на алуминиеви сплави. Имат прозорци за вентилация на корпуса на генератора. В различни конструкции такива прозорци могат да бъдат направени както в крайната част на генератора, така и върху цилиндричната част над намотките на статора.

На задния капак има четка, комбинирана с регулатор на напрежението, както и токоизправител. Капаците на генератора се затягат с дълги винтове, затягайки корпуса на статора с намотките заедно.

Статор на генераторасъстои се от:

Статорът е изработен от стоманена ламарина с дебелина 1 мм. За да спестят метал, дизайнерите създадоха статор, състоящ се от отделни сегменти във формата на подкова. Листовете на статора са закрепени заедно в една конструкция с помощта на нитове или заваряване. Всички основни типове дизайни на статори съдържат 36 слота, в които е разположена намотката. Слотовете на статора са изолирани с епоксидно съединение или специален филм.

Ротор на генераторасъстои се от:

Автомобилният генератор има специален тип система полюси на ротора , състоящ се от две половини с човковидни издатини. Всяка половина има шест стълба, които са направени чрез щамповане. Половинките на стълбовете се притискат към вала. Между тях е монтирана втулка, върху която е разположена намотката на възбуждане. Вал на ротораобикновено изработени от свободна стомана с ниска твърдост. Но когато се използва ролков лагер, който работи на края на вала от страната на задния капак, валът е изработен от твърда легирана стомана, а шийката на вала е подложена на закаляване. Краят на вала има резба и шпонков канал за фиксиране на шайбата.

В съвременните генератори не се използва ключ. Макарата се фиксира върху вала чрез затягане на гайката. За да се улесни разглобяването, валът има шестоъгълна издатина за ключ или вдлъбнатина.

Четки за автогенератор разположени в четката и притиснати към пръстените с помощта на пружини.

Автомобилният генератор може да бъде оборудван с два вида четки:

1. Медно-графитни.
2. Електрографит.

Вторият тип има значителна загуба на напрежение при контакт с пръстена. Това се отразява негативно на изходните параметри на генератора. Положителният аспект е дългият експлоатационен живот на пръстените и четките.

Устройство за изправянесе използват два вида:

1. Радиаторни плочи, в които са пресовани силовите диоди на токоизправителя.
2. Дизайн с големи охлаждащи ребра, върху които са запоени диоди тип хапчета.

Спомагателният токоизправител включва диоди в пластмасов корпус с форма на грахово зърно или цилиндър и може да бъде произведен и като отделен херметизиран блок, свързан към веригата със специални шини.

Късо съединение на радиаторните плочи на положителните и отрицателните полюси може да причини голяма опасност за генератора. Това може да се случи поради случаен контакт с метален предмет или проводяща мръсотия. В този случай възниква късо съединение във веригата на батерията, което може да доведе до пожар. За да не се случи това, много проводими елементи на токоизправителя са покрити със слой изолация.

Генераторът използва радиални сачмени лагери с еднократно смазване и уплътнение. Ролкови лагери понякога се използват при вносни генератори.

Генераторът се охлажда от лопатки на вентилатора, прикрепени към вала. В дупките на задния капак се засмуква въздух. Има и други методи за охлаждане.

При автомобили, където двигателното отделение е твърде плътно и има висока температура, се използват генератори със специален корпус, през който отделно протича хладен въздух за охлаждане.

Волтажен регулатор

Служи за поддържане на напрежението на автогенератора в необходимия диапазон за нормална работа на електрообзавеждането на автомобила.

Такива регулатори работят на базата на полупроводникови елементи. Дизайнът им може да е различен, но принципът на действие е един и същ.

Регулаторите на напрежение имат свойства за температурна компенсация. Това е възможността за промяна на напрежението в зависимост от температурата на работното пространство за най-добро зареждане на батерията. Колкото по-хладен е въздухът, толкова по-високо трябва да бъде напрежението, подадено към батерията.

Генераторна работа

При стартиране на автомобилен двигател основният консуматор на електроенергия е стартерът. В този случай силата на тока може да достигне няколкостотин ампера. В този режим електрическото оборудване работи само с батерия, която е подложена на силно разреждане. След стартиране на двигателя автомобилният генератор е основният източник на енергия.

Докато двигателят работи, акумулаторът се презарежда непрекъснато и се осигурява работата на електрически консуматори, свързани към бордовата мрежа на автомобила. Ако генераторът се повреди, батерията бързо ще се разреди. След зареждане напрежението на батерията и генератора се различава леко, така че зарядният ток намалява.

Когато мощните електрически уреди на автомобила работят и оборотите на двигателя са ниски, общото потребление на ток става по-високо от капацитета на генератора, така че релето за напрежение превключва захранването към акумулатора.

Монтаж и задвижване

Генераторът се задвижва от шайба на двигателя чрез ремъчно задвижване. Скоростта на въртене на генератора зависи от диаметъра на шайбата на генератора и шайбата на коляновия вал на двигателя.

Съвременните автомобили са оборудвани със змиевиден ремък, защото е по-гъвкав и може да задвижва ролки с малък диаметър. Това ви позволява да получите високи скорости на генератора. Коланът може да бъде опънат по различни начини, в зависимост от марката на автомобила и конструкцията на обтегача. Най-често като обтегач се използват специални ролки.

Неизправности

Автогенераторите са надеждно устройство, но също така изпитват някои неизправности, които са разделени на два вида:

1. Механичните повреди най-често възникват поради износване на части: шайба, задвижващ ремък, търкалящи лагери, медно-графитни четки. Такива неизправности се откриват лесно, тъй като от генератора се появяват външни шумове и шумове. Тези повреди се елиминират чрез подмяна на износени части, тъй като те не могат да бъдат възстановени.
2. Електрическите повреди са много по-чести. Те могат да се изразят в късо съединение на намотките на статора или ротора, повреда на регулатора на напрежението, повреда на токоизправителя и др. Докато не бъдат идентифицирани неизправностите, такива повреди могат да повлияят неблагоприятно на батерията. Например, счупен регулатор на напрежението постоянно ще зарежда батерията. Няма специални външни признаци. Това може да се определи само чрез измерване на изходното напрежение на генератора.

Електрическите неизправности също могат да бъдат коригирани чрез замяна на дефектните части с нови. Късо съединение в намотките изисква пренавиването им, което значително увеличава разходите за ремонт. В търговската верига можете да намерите резервни части за генератори, включително корпуса на статора с намотките.

Автомобилният генератор, който със сигурност е част от оборудването на всяко превозно средство, може да бъде сравнен с ролята на електроцентрала за доставка на енергия за нуждите на националната икономика.

Той е основният (при работещ двигател) източник на електричество в автомобила и е проектиран чрез електрически проводници, които оплитат целия автомобил отвътре, да поддържа зададено и стабилизирано напрежение на електрическата мрежа на автомобила. Принципът на работа на автомобилния генератор се основава на теоретичната концепция за работата на класически електрически генератор, който преобразува неелектрически видове енергия в електрическа енергия.

В конкретния случай на автомобилен генератор генерирането на електрическа енергия става чрез трансформиране на механичното въртеливо движение на коляновия вал на моторния блок.

Общ принцип на работа

Теоретичните предпоставки, залегнали в схемата на работа на електрическите генератори, се основават на добре познатия случай на електромагнитна индукция, която трансформира един вид енергия (механична) в друга (електрическа). Този ефект се проявява, когато медни проводници се поставят под формата на намотка и се поставят в магнитно поле с променлив магнитуд.

Това допринася за появата на електродвижеща сила в проводниците, която привежда електроните в движение. Това движение на електрически частици генерира и в крайните контакти на проводниците възниква електрическо напрежение, нивото на което зависи пряко от скоростта, с която се променя магнитното поле. Така генерираното променливо напрежение трябва да се подаде към външна мрежа.

В автомобилен генератор, за да се създаде магнитно явление, се използват статорни намотки, в които котвата на ротора се върти под въздействието на поле. На арматурния вал има проводими намотки, свързани към специални контакти под формата на пръстени. Тези пръстеновидни контакти също са фиксирани към вала и се въртят с него. Електрическото напрежение се отстранява от пръстените с помощта на проводими четки и генерираната енергия се подава към електрическите консуматори на автомобила.

Генераторът се стартира с помощта на задвижващ ремък от фрикционното колело на коляновия вал на моторния блок, който се стартира от източник на батерия, за да започне работа. За да се осигури ефективна трансформация на произведената енергия, диаметърът на шайбата на генератора трябва да бъде значително по-малък от диаметъра на триещото колело на коляновия вал. Това осигурява по-високи скорости на вала на генераторния агрегат. При тези условия той работи с повишена ефективност и осигурява повишени токови характеристики.

Изисквания

За да се осигури безопасна работа в даден диапазон от характеристики на целия комплекс от електрически устройства, работата на автомобилния генератор трябва да отговаря на високи технически параметри и да гарантира производството на ниво на напрежение, което е стабилно във времето.

Основното изискване за автомобилните генератори е стабилно генериране на ток с необходимите мощностни характеристики. Тези параметри са предназначени да осигурят:

• презареждане;
• едновременна работа на цялото включено електрическо оборудване;
• стабилно мрежово напрежение в широк диапазон от скорости на въртене на роторния вал и динамично свързани товари;

В допълнение към горните параметри, генераторът е проектиран, като се вземе предвид работата му при условия на критично натоварване и трябва да има издръжлив корпус, да е с малко тегло и приемливи общи размери, както и да има ниски и приемливи нива на индустриални радиосмущения.

Проектиране и проектиране на автомобилен генератор

Закопчаване

Генераторът на автомобила може лесно да бъде намерен в двигателното отделение, като повдигнете капака. Там той е закрепен с болтове и специални ъгли към предната част на двигателя. Тялото на генератора съдържа монтажни крака и ухо за опъване на устройството.

Кадър

Почти всички възли на агрегата са монтирани в кутията на генератора. Произведен е от леки метални сплави на базата на алуминий, което е отлично за задачата за разсейване на топлината. Дизайнът на корпуса е комбинация от две основни части:

• преден капак от страната на хлъзгащите пръстени;
• крайна капачка от страната на задвижването;

Предният капак съдържа четки, регулатор на напрежението и токоизправителен мост. Капаците са комбинирани в една конструкция на корпуса с помощта на специални болтове.

Вътрешните повърхности на капаците фиксират външната повърхност на статора, осигурявайки неговата позиция. Също така важни структурни компоненти на конструкцията на корпуса са предните и задните лагери, които осигуряват правилни работни условия на ротора и го закрепват към капака.

Ротор

Конструкцията на роторния възел се състои от електромагнитна верига с възбуждаща намотка, монтирана на опорния вал. Самият вал е изработен от легирана стомана, допълнена с оловни добавки.

Медни плъзгащи пръстени и специални контакти с четки с пружина също са прикрепени към вала на ротора. Плъзгащите пръстени са отговорни за подаването на ток към ротора.

Статор

Статорният възел е структура, състояща се от сърцевина с множество прорези (в повечето използвани случаи техният брой е 36), в които са положени навивките на три намотки, имащи електрически контакт помежду си или в „звезда“, или в модел "триъгълник". Сърцевината, наричана още магнитна верига, е направена под формата на кух сферичен кръг от метални пластини, свързани заедно с нитове или заварени в единичен монолитен блок.

За да се увеличи нивото на силата на магнитното поле върху намотките на статора по време на производството на тези плочи, се използва трансформаторно желязо с подобрени магнитни параметри.

Волтажен регулатор

Този електронен блок е предназначен да компенсира нестабилността на въртене на вала на ротора, който е свързан с коляновия вал на силовия агрегат на автомобила, работещ в широк диапазон от вариации на скоростта. Регулаторът на напрежението е свързан към графитни токоприемници и спомага за стабилизирането на дадено постоянно изходно напрежение, подавано към електрическата мрежа на машината. Това гарантира непрекъсната работа на електрическото оборудване.

Според конструктивното си решение регулаторите се разделят на две групи:

• отделен;
• интегрална;

Първият тип включва електронни блокове, на структурната платка на които са монтирани радиоелементи, разработени по дискретна (опакована) технология, характеризираща се с неоптимална плътност на разположение на елементите.

Вторият тип включва най-съвременните електронни блокове за регулиране на напрежението, разработени, като се вземе предвид интегралният метод за подреждане на радиоелементи, направени на базата на тънкослойна микроелектронна технология.

Токоизправител

Поради факта, че за правилното функциониране на бордовите устройства е необходимо постоянно напрежение, изходът на генератора захранва мрежата на автомобила чрез електронен блок, сглобен на мощни токоизправителни диоди.

Този трифазен токоизправител, състоящ се от шест полупроводникови диода, три от които са свързани към отрицателния извод (земя), а другите три са свързани към положителния извод на генератора, е предназначен да трансформира променливото напрежение в постоянно напрежение. Физически токоизправителният блок се състои от подковообразен метален радиатор с поставени върху него токоизправителни диоди.

Четка

Този възел изглежда като пластмасова конструкция и е проектиран да пренася напрежение към контактните пръстени. Той съдържа няколко елемента вътре в корпуса, основните от които са плъзгащи се контакти с четки с пружинно натоварване. Предлагат се в две модификации:

• електрографит;
• медно-графит (по-устойчив на износване).

Структурно четката често се прави в един блок с регулатор на напрежението.

Охладителна система

Излишната топлина, която се генерира вътре в корпуса на генератора, се отстранява от вентилатори, монтирани на вала на ротора. Генераторите, чиито четки, регулатор на напрежение и токоизправител са разположени извън корпуса и защитени от специален корпус, поемат свеж въздух през специални охлаждащи отвори в него.

Работно колело за външно охлаждане на генератора

Устройството с класически дизайн, с разположението на горепосочените компоненти вътре в корпуса на генератора, осигурява потока на свеж въздух от страната на контактните пръстени.

Режими на работа

За да разберете принципа на работа на автомобилен генератор, е необходимо да разберете режимите му на работа.

• начален период на стартиране на двигателя;
• режим на работа на двигателя.

В началния момент на стартиране на двигателя основният и единствен консуматор на електрическа енергия е стартерът. Генераторът все още не участва в процеса на генериране на енергия, а доставката на електроенергия в този момент се осигурява само от батерията. Поради факта, че токът, консумиран в тази верига, е много висок и може да достигне стотици ампери, преди това съхранената електрическа енергия се изразходва интензивно.

След приключване на процеса на стартиране, двигателят се връща в работен режим и генераторът става пълноправен доставчик на енергия. Той генерира тока, необходим за функционирането на различни електрически съоръжения, свързани с работата. Заедно с тази функция генераторът зарежда батерията, докато двигателят работи.

След като батерията достигне необходимото ниво, необходимостта от презареждане намалява, потреблението на ток намалява значително и генераторът продължава да поддържа работата само на електрическо оборудване. Тъй като други ресурсоемки потребители на електроенергия се включват в експлоатация, мощността на генератора в определени моменти от време може да не е достатъчна, за да осигури общото натоварване, и тогава батерията се включва в общата работа, работата на която в този Режимът се характеризира с бърза загуба на заряд.

Заключение

Автомобилният генератор е проектиран и предназначен за захранване на стандартни електрически уреди и трансформиране на механичната енергия на коляновия вал на силовия агрегат в електрическа енергия.

Генераторът се намира под капака в предната част на двигателя. Конструкцията на генератора съдържа основните компоненти - корпус, статор, ротор, лагери, регулатор на напрежението, токоизправителен мост, четков възел и вентилатори.

Принципът на работа на автомобилния генератор не е никак труден за разбиране, ако разгледаме основните компоненти на това важно устройство за превозни средства, което преобразува механичната енергия, получена от двигателя на автомобила, в електрическа енергия.

Схема на автомобилния генератор - от какво се състои автомобилният генератор?

Този компонент на превозното средство е необходим за зареждане и осигуряване на електрическото оборудване с двигателя на превозното средство с необходимата електрическа мощност. Обикновено генераторът се намира в предната част на двигателя на автомобила. Днес има две опции за дизайн на устройството, което ни интересува:

• стандартен;
• компактен.

И първият, и вторият дизайн имат редица общи елементи. Те включват следните механизми:

• монтаж на четка;
• волтажен регулатор;
• статор;
• токоизправително устройство;
• кадър;
• ротор.

Разликата между стандартен и компактен генератор се крие в дизайна на техния корпус, задвижваща шайба, токоизправителен възел и вентилатор.Освен това те имат различни геометрични размери, което зависи не само от дизайна им, но и от производителя. В същото време работата на автомобилния генератор остава непроменена, независимо от формата, която инженерите-конструктори му дават.

Принципът на работа на автомобилен генератор - как точно работи?

Функционирането на устройството, което ни интересува, се основава на явлението електромагнитна индукция. Същността му е следната. Когато магнитният поток преминава през медна намотка, на нейните клеми се генерира напрежение. Големината му е пропорционална на скоростта, с която същият този поток се променя.

А за да се образува магнитен поток, според ефекта на индукция през намотката трябва да премине електрически ток. По същество, ако имате нужда от променлив електрически ток, достатъчно е да имате под ръка:

• намотка (променливото напрежение ще бъде премахнато от нея);
• източник на променливо магнитно поле.

Посоченият източник в модерно превозно средство е въртящ се ротор, състоящ се от вал, полюсна система и контактни пръстени. Но друг важен елемент - статорът - е необходим за генериране на електрически ток (променлив).Статорът се състои от сърцевина, която е съставена от стоманени плочи, и намотка.

Принципът на работа на автомобилен генератор - електрическа схема на блока

Не е достатъчно да знаете как работи автомобилният генератор като цяло, ако искате да разберете напълно как работи. Освен това трябва да проучите електрическата верига на генераторния блок, който включва следните компоненти:

• Ключ за запалване на;
• "маса";
• монтаж на четка;
• кондензатор, предназначен да потиска смущенията;
• диоди за навиване;
• положителен изход на механизма;
• токоизправителни диоди (силови) – отрицателни и положителни;
• мощност на намотката;
• волтажен регулатор;
• статорни намотки;
• сигнална лампа (тя сигнализира за неизправност на описаното устройство).

Постоянното напрежение се получава от променливо напрежение поради работата на токоизправителя, което позволява на генераторното устройство да захранва батерията с ток. Когато скоростта на коляновия вал и натоварването се променят, регулаторът на напрежението започва да работи. Неговата задача е да започне полевата намотка навреме. Както можете да видите, принципът на работа на генератора е доста прост и разбираем.