Автомобильный генератор


Автомобильный генератор

Содержание

Автомобильный генератор — устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор используется для зарядки автомобильного аккумулятора, а также для питания электропотребителей, таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и другие. К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надёжности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля.

Устройство и общий принцип работы

На первых автомобилях применяли коллекторные генераторы постоянного тока, коллекторный узел которых был малонадёжным. Но с появлением мощных выпрямительных полупроводниковых диодов от этой схемы ушли к более надёжному варианту.

В современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, а в выпрямителе применяют трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова.

Из-за переменной частоты вращения двигателя автомобиля и переключений электропотребителей в бортовой сети, становится необходимым поддержание уровня напряжения. Для этих целей используется регулятор напряжения, управляющий током в обмотке возбуждения генератора.

Для того, чтобы генератор после запуска двигателя начал вырабатывать электрическую энергию, необходимо подать напряжение на обмотку возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в положение «ON». Ток в обмотке возбуждения регулируется регулятором напряжения (в некоторых автомобилях — отдельный узел, установленный в моторном отсеке, во многих современных встроен непосредственно в генератор). Ротор генератора приводится в движение через шкив от клинового ремня. Создаваемое обмоткой возбуждения электромагнитное поле индуцирует электрический ток в силовой обмотке.

Напряжение бортовой сети при работающем генераторе и исправном регуляторе напряжения поддерживается на уровне 13,5-14,5 В. Это выше уровня напряжения аккумулятора, что вызывает небольшой выравнивающий ток осуществляющий заряд батареи.

Почему, кстати, 14 вольт? Аккумулятор ведь вроде 12-вольтовый, электрика вся тоже называется «двенадцативольтовой»? Дело в хитром устройстве аккумулятора. Если ограничить напряжение генератора 12 вольтами, аккумулятор будет постоянно стремиться отдать свой ток в сеть, естественно, постоянно разряжаясь. Слегка повышенное напряжение заставляет его … начать, наоборот, заряжаться от генератора.[1]

На автомобилях с дизельными двигателями напряжение бортовой сети составляет, как правило, 24 вольта. Устанавливаются соответственно 24-вольтовые генераторы. На старых автомобилях и мотоциклах напряжение в бортовой сети составляло 6 вольт, генераторы тоже были 6-вольтовые.

Генераторы постоянного тока

Двигатель автомобиля ГАЗ-63
Под цифрой 5 — генератор постоянного тока,
под цифрой 16 — реле-регулятор.

На старых автомобилях (ГАЗ-51, ГАЗ-69, ГАЗ-М-20 «Победа» и многих других) устанавливались генераторы постоянного тока.

На полюсах генератора (находятся на статоре), выполненных из электротехнической стали, находится обмотка возбуждения. На якоре генератора — силовая обмотка, с которой электрический ток снимается посредством коллектора с щётками. Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно, в цепь обмотки возбуждения включен реле-регулятор.

Реле-регулятор состоит из трёх электромагнитных реле:

1. Регулятор напряжения (на электрических схемах сокращённо обозначается РН) уменьшает магнитный поток в обмотке возбуждения (на статоре); обмотка реле включена последовательно с обмоткой возбуждения. При повышении напряжения на генераторе выше расчётного предела (например более 14,5 вольт) электромагнитное реле срабатывает и последовательно обмотке возбуждения включается дополнительное сопротивление, ограничивающее ток возбуждения, уменьшается магнитный поток, и, следовательно, напряжение на генераторе уменьшится. При уменьшении напряжения ниже расчётного электромагнитное реле шунтирует дополнительное сопротивление, ток в обмотке возбуждения возрастает, возрастает магнитный поток и напряжение на генераторе повышается. Поскольку процесс протекает с большой частотой, напряжение в бортовой сети автомобиля остаётся почти постоянным.

2. Ограничитель тока (сокращённо ОТ) — электромагнитное реле, не позволяющее току генератора превышать расчётную величину. Обмотка ограничителя тока включена последовательно между генератором и потребителями. При достижении током расчётной силы, а значит и в обмотке ограничителя тока реле срабатывает и в цепь обмотки возбуждения включается дополнительное сопротивление, уменьшается ток возбуждения, уменьшается напряжение на генераторе, а следовательно, уменьшается ток, отдаваемый генератором. При отключении потребителей ограничитель тока поддерживает постоянную величину зарядного тока аккумуляторной батареи. При включении потребителей электроэнергии зарядный ток будет уменьшаться в зависимости от сопротивления нагрузки. При этом, если ток внешней цепи превышает максимально допускаемый ограничителем тока, то, кроме тока генератора, во внешнюю цепь пойдёт ток из аккумуляторной батареи, то есть батарея будет разряжаться.

Ограничитель тока и регулятор напряжения работают не одновременно. Пока ток, отдаваемый генератором не достигнет допускаемой максимальной величины, работает только регулятор напряжения. Когда ток генератора достигнет предельной величины, ограничитель тока включает дополнительное сопротивление, а регулятор напряжения перестаёт работать.

3. Реле обратного тока (сокращённо РОТ). При длительном прохождении тока из батареи через генератор могут перегреться обмотки, кроме того, бесполезно разряжается аккумулятор. Назначение реле обратного тока — автоматически отключать генератор от внешней цепи, когда его напряжение станет меньше напряжения батареи и включать генератор, как только напряжение генератора превысит расчётную величину.

Если на панели приборов установлена контрольная лампа работы генератора (зажигается при низком напряжении генератора, когда расходуется энергия аккумулятора) — устанавливается четвёртое реле (обычно выполняется в отдельном корпусе) — реле включения контрольной лампы.

В СССР серийно выпускались только вибрационные реле-регуляторы (с электромагнитными реле), в 1970-е — 1980-е годы отмечено появление радиолюбительских конструкций на полупроводниковых приборах (публиковались в журналах «Радио», «За рулём», «В помощь радиолюбителю».

Генераторы переменного тока

Автомобильный генератор переменного тока. Приводной ремень снят.

На современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные генераторы переменного тока с встроенным полупроводниковым трёхфазным выпрямителем.

Ротор автомобильного генератора переменного тока имеет обмотку возбуждения (у генератора постоянного тока обмотка возбуждения находится на сердечниках полюсов), ток подводится через щётки и контактные кольца. Статор имеет три обмотки, соединённые «звездой». Снимаемый со статора ток выпрямляется шестью полупроводниковыми диодами (встроены в выпрямительный щит) и становится постоянным. Далее выпрямленный ток поступает в бортовую электросеть автомобиля.

Регулятор напряжения регулирует ток обмотки возбуждения таким образом, чтобы напряжение, снимаемое с генератора было как можно более стабильным.

Регуляторы напряжения генераторов переменного тока могут быть вибрационные (только электромагнитные реле), контактно-транзисторные (электромагнитные реле, управляемые транзисторной схемой) или бесконтактные (электромагнитное реле отсутствует, ток регулирует электронный ключ на транзисторах). Конструктивное исполнение — выполненные в отдельном корпусе или встроенные в генератор.

Например, на автомобиле ГАЗ-53 применяется контактно-транзисторный регулятор напряжения РР-362 (генератор Г-250), на ВАЗ-2101 — вибрационный регулятор напряжения РР-380 (генератор Г-221), а на автомобиле Москвич-2140 — бесконтактный регулятор напряжения РР-362А, встроенный в генератор Г-250Ж.

Ограничитель тока, реле обратного тока и реле включения контрольной лампы генератора как таковые отсутствуют, с их работой справляются полупроводниковые диоды выпрямителя.

Применение генераторов переменного тока позволяет уменьшить габаритные размеры, вес генератора, повысить его надёжность, сохранив или даже увеличив его мощность по сравнению с генераторами постоянного тока.

Например, генератор постоянного тока Г-12 (автомобиль ГАЗ-69) весит 11 кг, номинальный ток 20 ампер, а генератор переменного тока Г-250П2 (автомобиль УАЗ-469) при массе 5,2 кг выдаёт номинальный ток 28 ампер.


Генераторы на мото- и сельскохозяйственной технике

Трактор СХТЗ 15/30:
1 — магнето
2 — генератор постоянного тока с самовозбуждением (на тракторе не было аккумулятора)
3 — пусковая рукоятка («кривой стартер»)
4 — свечи зажигания (видны только три, четвёртая за генератором)
Расположение генератора на мотоциклах BMW (вверху) и ИЖ-56 (внизу)

На тракторах и иной сельскохозяйственной технике, не имеющей аккумуляторных батарей, устанавливаются генераторы с самовозбуждением (на основе постоянных магнитов). Так, на тракторе СХТЗ 15/30 (выпускался в 1930-е годы) устанавливался генератор постянного тока (двигатель запускался вручную, рукояткой); на тракторе ДТ-75 — генератор переменного тока (двигатель запускался бензиновым «пускачом». Регуляторы напряжения также устанавливались, иначе без них при высоких оборотах двигателя перегорали бы лампы накаливания.

На мототехнике с батарейной системой зажигания устройство и принцип действия генераторов не отличается от автомобильных. На старых мотоциклах стояли 6-вольтовые генераторы постоянного тока, на новых — 12-вольтовые генераторы переменного тока.

На мототехнике, не имеющей аккумуляторных батарей (например, мотоциклы «Минск», «Восход»), устанавливаются генераторы переменного тока с самовозбуждением.

На мотоциклах с продольным расположением двигателя (мотоциклы «Урал», «Днепр» и др.) генератор находится снаружи на картере, вращение от коленвала через шестерёнчатую или ременную передачу.

На мотоциклах с поперечным расположением двигателя (например, мотоциклы «ИЖ») ротор генератора насажен на передний конец коленчатого вала (правый по ходу движения), генератор находится в совмещённом картере двигателя и коробки передач, закрыт крышкой. Обычно с деталями генератора объединены детали системы зажигания (контакты прерывателя или датчик момента искрообразования бесконтактной электронной системы зажигания)

«Прикуривание»

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

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

Для безопасного «прикуривания» рекомендуется на автомобиле-доноре отсоединять аккумуляторную батарею или останавливать двигатель.

Интересные факты

  1. На автомобилях с дизельными двигателями, имеющих гидравлический привод тормозной системы с вакуумным усилителем на заднем конце генератора установлен лопастной вакуумный насос. Дело в том, что на автомобилях с бензиновыми двигателями для работы усилителя используется разряжение, создающееся за дроссельной заслонкой, у дизелей этой заслонки, разумеется нет. Вакуумный насос включён в систему смазки двигателя.
  2. Мощность, затрачиваемая для питания обмотки возбуждения автомобильного генератора, как правило, составляет 1/20 часть его номинальной выходной мощности.
  3. Для вращения намагниченного ротора ненагруженного генератора и появления номинального напряжения на его выходе затрачивается еще примерно 1/20 часть его номинальной выходной мощности.
  4. Лишь под нагрузкой (лампы, магнитола, зарядка аккумулятора) вал генератора оказывает существенное сопротивление вращению, так как вокруг его обмотки статора появляется собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем ротора.
  5. Простой способ проверки работы регулятора напряжения — измерить электрическое напряжение на автомобильном аккумуляторе до и после запуска двигателя. До запуска напряжение составит 12 Вольт, после запуска должно быть несколько больше.
  6. На современных автомобилях блок управления двигателем автоматически поднимает обороты холостого хода при включении каких-либо потребителей электроэнергии.
  7. На тяжёлых автомобилях с дизельными двигателями устанавливается два 12-вольтовых аккумулятора, соединённых последовательно (там, где применена 24-вольтовая схема). Может оказаться так, что один аккумулятор перезаряжается (кипит), а другой недостаточно заряжается. Дело в том, что практически невозможно найти две совершенно одинаковых аккумуляторных батареи (по внутреннему сопротивлению). В таком случае бывает достаточно поменять батареи местами, чтобы восстановить нормальный заряд.

Литература

  • Корягин А. П., Соловьёв Г. М. Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.
  • Краткий автомобильный справочник, Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта, Москва, 1983 год.

Ссылки

Примечания


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Автомобильный генератор" в других словарях:

  • Генератор переменного тока — Эта страница требует существенной переработки. Возможно, её необходимо викифицировать, дополнить или переписать. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К улучшению/23 октября 2012. Дата постановки к улучшению 23 октября 2012 …   Википедия

  • Генератор — (от лат. generator  производитель)  устройство, аппарат или машина: производящие какие либо продукты (генератор ацетиленовый, лёдогенератор, парогенератор, газогенератор, генератор водорода) вырабатывающие электрическую энергию… …   Википедия

  • автомобильный (тракторный) генератор — Электромашинный генератор, предназначенный для питания электрооборудования автомобиля (трактора). [ГОСТ 27471 87] Тематики машины электрические вращающиеся в целом …   Справочник технического переводчика

  • Postal 2 — Обложка диска Postal 2 Разработчик …   Википедия

  • Постоянного тока машина — Машина постоянного тока  электрическая машина для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима. Машины постоянного тока могут быть… …   Википедия

  • Прикуривание — Эта статья предлагается к удалению. Пояснение причин и соответствующее обсуждение вы можете найти на странице Википедия:К удалению/22 ноября 2012. Пока процесс обсуждения не завершён, статью можно …   Википедия

  • Машина постоянного тока — Машина постоянного тока  электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машин …   Википедия

  • Система зажигания — Система зажигания  это совокупность всех приборов и устройств, обеспечивающих появление электрической искры, воспламеняющей топливовоздушную смесь в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в нужный момент. Эта система является частью общей… …   Википедия

  • Автогенератор (значения) — В Викисловаре есть статья «автогенератор» Автогенератор  генератор. При этом «авто » может трак …   Википедия

  • МАЗ-107 — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактирова …   Википедия

Книги