Автомобильные генераторы характеристики и схема генератора – мощность автогенератора

Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора

В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.

1. Функции генератора
2. Виды генераторов
3. Устройство генератора переменного тока
4. Корпус
5. Привод
6. Ротор
7. Статор
8. Выпрямительный блок или диодный мост
9. Регулятор напряжения
10. Щеточный узел
11. Принцип работы
12. Параметры генератора
13. Мощность автогенератора
14. Основные неисправности
15. Механические неисправности
16. Электрические неисправности

Для чего в автомобиле нужен генератор?

Генератор используется для поддержания в бортовой сети определенных напряжения и тока. Основное назначение генератора автомобиля состоит в обеспечении устойчивого питания электрооборудования при работающем двигателе – в частности, для:

• Заряда аккумулятора.
• Питания всех потребителей электрического тока в нормальных условиях.
• Питания потребителей совместно с АКБ при экстремальной эксплуатации.

Применение автомобильного генератора позволяет восстанавливать заряд аккумулятора, который расходуется на запуск двигателя при помощи стартера. При этом напряжение в бортовой сети пребывает в строго установленных пределах, превышающих электрохимический потенциал пластин батареи.

Разобравшись в вопросе, для чего нужен генератор в автомобиле, необходимо понять, что в случае отказа агрегата двигатель проработает еще какое-то время за счет аккумулятора. Продлить этот период можно, отключив все второстепенные потребители: вентилятор отопителя, кондиционер, аудиосистему. По исчерпании заряда батареи двигатель заглохнет.

Как проверить исправность генератора?

Если есть сомнения, можно поехать в автосервис и провести диагностику. Проще и быстрее купить мультиметр и сделать диагностику самостоятельно. Переведите мультиметр в режим замера напряжения и постоянном токе и коснитесь клемм проводов АКБ. Нормальные показатели напряжения находятся в диапазоне от 13,8 до 14,8 В. Если цифра меньше нижней границы, то с генератором могут быть проблемы.

Тем же прибором коснитесь контакта генератора с маркировкой «30» («B+») чтобы измерить напряжение на выходе. Цифры там должны быть такими же — 13,8 до 14,8 В. Если у вас есть амперметр, замерьте силу тока на выходе генератора в разных условиях:

на холостых оборотах;
с обогревом сидений и стекол;
с включенным кондиционером;
при увеличении количество оборотов двигателя.
Полностью исправный генератор должен выдавать одинаковые показатели тока вне зависимости от условий.

Замеры напряжения на клеммах АКБ

Автомобильный генератор. Виды и устройство. Работа и особенности

Любой автомобиль имеет свою электрическую сеть, выполняющую несколько функций: запуск двигателя стартером, обеспечение стабильного образования разряда искр для воспламенения бензиновой смеси, звуковой и световой сигнализации, а также освещения и создания комфортных условий в салоне.

Для обеспечения электрической энергией потребителей автомобильной электрической сети предусмотрены два источника питания: генератор и аккумуляторная батарея, которая питает энергией бортовую сеть до момента запуска двигателя. Ее особенностью является неспособность выработки электрического тока, а только его удержания внутри себя, и отдачи потребителям при необходимости. Поэтому аккумуляторная батарея не сможет одна долго обеспечивать электроэнергией сеть автомобиля, так как быстро разрядится, отдав всю энергию. Чем чаще запускается двигатель, и используются мощные потребители тока, тем быстрее произойдет ее разряд.

Для восстановления заряда батареи и обеспечения электричеством остальных потребителей автомобиля применяется автомобильный генератор, который постоянно вырабатывает электроэнергию во время работы двигателя.

Виды автогенераторов

Существует два вида генераторов, применяемых на автомобилях:

1. Генератор постоянного тока на современных автомобилях не используется. Для его работы не требуется выпрямление тока. Ранее применялся на автомобилях Победа, ГАЗ-51 и некоторых других марках, выпущенных до 1960 года.
2. Генератор переменного тока широко применяется на автомобилях в настоящее время. Первые такие генераторы были разработаны в Америке в 1946 году. Это более надежная и современная конструкция. На выходе генератора встроен полупроводниковый выпрямитель.

Устройство и работа

Оба вида генераторов служат для выработки электрического тока, необходимого для эксплуатации автомобиля. Их устройство и принцип работы имеют отличительные особенности, так как они вырабатывают разные виды тока. Рассмотрим конструктивные особенности и принцип действия, которые имеет автомобильный генератор каждого вида.

Автомобильный генератор постоянного тока

Такой автомобильный генератор имеет много недостатков:

• Малая эффективность работы.
• Недостаточная мощность.
• Несовершенная схема подключения.
• Необходим постоянный контроль.
• Частое техническое обслуживание.
• Малый срок службы.

Аналогичные конструкции, включающие в себя коллектор, могут одновременно функционировать в режиме генератора или двигателя. В гибридных автомобилях они нашли широкое применение.

Их отличием от автогенераторов переменного тока является то, что создающие магнитное поле электромагниты абсолютно неподвижны. Электродвижущая сила находится во вращающихся обмотках ротора. Электрический ток снимается с полуколец, изолированных между собой. На каждой щетке имеется напряжение одной полярности.

Автомобильный генератор переменного тока

Это популярная модель современных автогенераторов. Любая конструкция автогенератора включает в себя обмотку, расположенную в неподвижном статоре, который зафиксирован между двумя крышками: задней и передней. Со стороны задней крышки находятся контактные кольца ротора. Со стороны передней крышки находится привод со шкивом. Автомобильный генератор расположен впереди двигателя и крепится с помощью болтового соединения на специальные кронштейны. Натяжная проушина и крепежные лапы расположены на крышках генератора.

Крышки генератора изготовлены литьем из алюминиевых сплавов. Они имеют окна для вентиляции корпуса генератора. В разных конструкциях такие окна могут выполняться как в торцевой части генератора, так и на цилиндрической части над обмотками статора.

На задней крышке закреплен щеточный узел, объединенный с регулятором напряжения, а также блок выпрямителя. Крышки генератора стягиваются длинными винтами, зажимая между собой корпус статора с обмотками.

Статор автогенератора состоит:

Статор изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм. Для экономии металла конструкторы создали статор, состоящий из отдельных сегментов в виде подковы. Листы статора скреплены между собой в одну конструкцию с помощью заклепок или сварки. Все основные виды конструкций статора содержат 36 пазов, в которых находится обмотка. Пазы статора изолированы эпоксидным компаундом или специальной пленкой.

Ротор генератора состоит:

Автомобильный генератор имеет особенный вид системы полюсов ротора , состоящей из двух половин, имеющих выступы в виде клюва. На каждой половине имеется шесть полюсов, которые изготавливаются методом штамповки. Полюсные половины напрессовываются на вал. Между ними устанавливается втулка, на которой расположена обмотка возбуждения. Вал ротора обычно изготавливается из автоматной стали низкой твердости. Но при использовании роликового подшипника, который работает на конце вала со стороны задней крышки, вал изготавливают из твердой легированной стали, при этом цапфу вала подвергают закалке. Конец вала имеет резьбу, шпоночный паз для фиксации шкива.

В современных генераторах шпонка не применяется. Шкив фиксируется на валу усилием затяжки гайки. Для облегчения разборки на валу имеется шестигранный выступ для ключа, или углубление.

Щетки автогенератора расположены в щеточном узле и прижимаются к кольцам с помощью пружин.

Автомобильный генератор может оснащаться двумя типами щеток:

1. Меднографитовые.
2. Электрографитовые.

Второй тип обладает значительной потерей напряжения при контакте с кольцом. Это отрицательно влияет на выходные параметры генератора. Положительным моментом является длительный срок службы колец и щеток.

Узел выпрямления используется двух типов:

1. Теплоотводящие пластины, в которые запрессованы силовые диоды выпрямителя.
2. Конструкция с большими ребрами охлаждения, на которые припаиваются таблеточные диоды.

Вспомогательный выпрямитель включает в себя диоды в пластиковом корпусе формой в виде горошины или цилиндра, а также могут изготавливаться отдельным герметичным блоком, подключаемым к схеме специальными шинами.

Большую опасность для автогенератора может вызвать короткое замыкание теплоотводящих пластин положительного и отрицательного полюса. Это может произойти из-за случайного попадания металлического предмета или токопроводящей грязи. При этом в цепи аккумулятора возникает замыкание, которое может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, многие токопроводящие элементы выпрямителя покрывают слоем изоляции.

В генераторе используются шариковые радиальные подшипники с заложенной в них разовой смазкой и уплотнением. Роликовые подшипники иногда применяются на импортных генераторах.

Охлаждение автогенератора происходит за счет закрепленных на валу лопастей вентилятора. Воздух засасывается в отверстия задней крышки. Существуют и другие способы охлаждения.

На автомобилях, у которых подкапотное пространство слишком плотное, и имеющее большую температуру, используют генераторы с особым кожухом, по которому отдельно поступает прохладный воздух для охлаждения.

Регулятор напряжения

Служит для поддержания напряжения автогенератора в необходимом диапазоне для нормальной работы электрооборудования автомобиля.

Такие регуляторы работают на основе полупроводниковых элементов. Их конструктивное исполнение может быть различным, но принцип их действия не отличается.

Регуляторы напряжения имеют свойство термокомпенсации. Это способность изменять величину напряжения в зависимости от температуры рабочего пространства для наилучшей зарядки аккумулятора. Чем прохладнее воздух, тем выше должно быть подводимое к аккумулятору напряжение.

Работа генератора

При запуске двигателя автомобиля главным потребителем электричества является стартер. При этом сила тока может достичь нескольких сотен ампер. В таком режиме электрооборудование работает только от аккумулятора, который подвержен сильному разряду. После запуска мотора автомобильный генератор является основным источником питания.

Во время работы двигателя происходит непрерывная дозарядка аккумулятора и обеспечивается работа электрических потребителей, подключенных к бортовой сети автомобиля. Если генератор выйдет из строя, то аккумуляторная батарея быстро разрядится. После зарядки напряжение аккумулятора и генератора отличается незначительно, поэтому зарядный ток уменьшается.

При работе мощных электроприборов автомобиля и низких оборотах двигателя, общий ток потребления становится выше способности генератора, поэтому реле напряжения переключает питание на аккумулятор.

Крепление и привод

Генератор приводится в действие с помощью шкива двигателя через ременную передачу. Обороты вращения генератора зависят от диаметра шкива генератора и шкива коленвала двигателя.

Современные автомобили оснащены поликлиновым ремнем, так как он обладает большей гибкостью и может приводить в действие шкивы небольшого диаметра. Это позволяет получить большие обороты генератора. Ремень может натягиваться разными способами, в зависимости от марки автомобиля и конструкции натяжителя. Чаще всего в качестве натяжителя используют специальные ролики.

Неисправности

Автогенераторы представляют собой надежное устройство, однако у них также случаются некоторые неисправности, которые делятся на два вида:

1. Механические неисправности чаще всего возникают вследствие износа деталей: шкива, приводного ремня, подшипников качения, меднографитных щеток. Такие неисправности легко обнаруживаются, так как возникают посторонние шумы, стуки со стороны генератора. Эти поломки устраняют путем замены изношенных деталей, так как восстановлению они не подлежат.
2. Электрические неисправности возникают гораздо чаще. Они могут выражаться в замыкании обмоток статора или ротора, поломке регулятора напряжения, пробое выпрямителя и т.д. До выявления неисправностей такие поломки могут отрицательно повлиять на аккумуляторную батарею. Например, пробитый регулятор напряжения будет постоянно перезаряжать батарею. При этом нет особых внешних признаков. Это выявляется только с помощью замеров напряжения выхода генератора.

Электрические неисправности также устраняются путем замены неисправных деталей новыми. Замыкание в обмотках требует их перемотки, что значительно повышает стоимость ремонта. В торговой сети можно найти запчасти к генераторам, в том числе и корпус статора с обмотками.

Схемотехника и применяемость диодных мостов

Автомобильный генератор и место диодного моста в нем

Типовая схема на 6 диодов

Типовая схема на 8 диодов

В настоящее время находят применение диодные мосты двух основных типов:

• На шести выпрямительных диодах;
• Повышенной мощности на восьми выпрямительных диодах.

Наиболее широко используются модули с шестью диодами. В нем, как нетрудно понять, используется шесть выпрямительных диодов — по два на каждую фазовую обмотку статора. Диоды подключены по мостовой схеме, благодаря чему данная конструкция и получила свое название. Каждые два диода одной обмотки образуют выпрямительное плечо, один диод которого подключен к положительной клемме аккумуляторной батареи, а второй — к «массе» электросистемы. Для удобства диоды, подключенные к клемме «+» АКБ, называют положительными, подключенные к «массе» — отрицательными.

Функционирует диодный мост следующим образом. Во время работы генератора в каждой обмотке статора возникает переменный ток, имеющий синусоидальную форму — часть полуволн являются положительными, другая часть, соответственно, отрицательными. Как известно, диод пропускает ток только в одном направлении, что и используется для выпрямления переменного тока. Через включенные в выпрямительный мост диоды, в зависимости от их расположения, проходят только положительные и только отрицательные полуволны — так на выходе моста образуется пульсирующий ток. За счет сдвига фаз на 120 градусов пульсации тока сглаживаются (полуволны от каждой обмотки статора накладываются друг на друга), поэтому ток на выходе моста можно принять за постоянный.

Диодный мост на шести диодах можно использовать на генераторах с любым подключением обмоток статора — как «звездой», так и «треугольником».

Диодные мосты на восьми диодах устроены чуть сложнее — в них добавляется еще одно выпрямительное плечо из двух диодов. Это плечо подключено к нулевой точке статора, обмотки которого соединены в «звезду». Такое подключение дает прибавку к мощности генератора, которая может достигать 5-15% в зависимости от оборотов двигателя. В генераторах с соединением обмоток в «треугольник» данное подключение невозможно.

Каждый из описанных диодных мостов тоже делится на два типа:

• Только с выпрямительными диодами;
• С дополнительными (вспомогательными) диодами для питания обмотки возбуждения и регулятора напряжения.

В первом случае обмотка возбуждения питается напряжением, снятым с силовых выпрямительных диодов. Во втором случае предусмотрено три дополнительных слаботочных диода, подключенных к обмоткам статора — выпрямленное ими напряжение подается на обмотку возбуждения и регулятор напряжения. Дополнительные диоды обеспечивают более стабильную и эффективную работу генератора. В обоих случаях при пуске двигателя обмотка возбуждения запитывается от аккумуляторной батареи через сигнальную лампу.

Типы и характеристики

Существует два основных типа автомобильных генераторов – постоянного и переменного тока. Первые активно использовались до 1960 года. Сегодня агрегаты постоянного тока также встречаются, но только не в легковых авто. В них магнитное поле создается на обмотке статора, а ток снимается неподвижными щетками с силовой обмотки якоря. Схема генератора постоянного тока предусматривает параллельное подключение этих элементов.

Автомобильные генераторы переменного тока были изобретены в 1946 году. Их схема и принцип работы были рассмотрены выше. Достоинства агрегата переменного тока – меньший вес и габариты, повышенная надежность и срок службы. Самым заметным конструкционным отличием двух типов генераторов являются токосъемные кольца. В устройстве постоянного тока с рамки снимают заряд контактные полукольца (2 штуки). В случае же переменного тока это несколько иначе. На обоих концах рамки разместились полноценные токосъемные кольца. Конечно, эти контактные пластинки не определяют весь принцип работы, но вносят существенный вклад.

Для автомобиля важна мощность. И как раз генератор переменного тока при всех прочих равных условиях имеет этот показатель выше, чем его конкурент.

Разобравшись с устройством автомобильных генераторов, изучим технические характеристики. За обеспечение всех потребителей электроэнергией при разных режимах работы мотора отвечает токоскоростная характеристика (ТСХ). Это зависимость максимального значения тока от частоты вращения ротора при условии постоянного напряжения. Также важно знать, сколько ампер выдает установка автомобильного генератора. Этот показатель колеблется в пределах от 55 до 120 А в зависимости от марки авто. Если же проверка показывает недостаток ампер, то это явный признак неисправности агрегата.

Еще существует внешняя, регулировочная, нагрузочная характеристики и показатель холостого хода. Первая – зависимость выпрямленного (постоянного) напряжения (U_d) от тока нагрузки (I_н), вторая – I_в (возбуждения) от I_н. Третья показывает отношение U_d к I_в, и последнее значение определяется зависимостью ЭДС от I_в при частоте вращения постоянного характера.

теоретические вопросы про генератор

теоретические вопросы про генератор

Сообщение pumpurumer » 09 июл 2018, 22:14

я конечно понимаю, что тематика данного форума немного другая, но это одно из немногих мест которое находится по запросу пид синхронный генератор.
есть генератор (автомобильный к примеру).
у него есть характеристика тока от оборотов, примерно такая:

идея заключается в том, чтобы поднять ток в возбуждения и снять больше тока при меньших оборотах.
т.е. функционально:
выход генератора » title=»вправо»> АКБ » title=»вправо»> повышающий преобразователь » title=»вправо»> шим » title=»вправо»> обмотка возбуждения
шимом рулить через ПИД регулятор, который берет сигнал с АКБ.
или как вариант — рулить не шим, а прямо dc-dc преобразователем.

т.е. все это я могу собрать, попробовать в работе. Вопрос — стоит ли это в принципе пробовать? т.е. могу ли я больше тока снять с генератора, при меньших оборотах по средсвам поднятия тока возбуждения? или я просто спалю этот самый генератор.
или надо поднимать обороты генератора/нужен другой генератор?

теоретические вопросы про генератор

Сообщение Jackson » 09 июл 2018, 22:34

Если есть время, интерес и запасной генератор — я бы попробовал, чтобы получить опыт.

Отправлено спустя 4 минуты 58 секунд:
Учитывайте, что понижая обороты, Вы вынуждены увеличивать ток возбуждения чтобы сохранить мощность. Точнее не Вы вынуждены, а АРН будет это делать. Эта характеристика что Вы привели — это фактически характеристика работы АРН и есть, в нём самом внутри выполняется ограничение тока возбуждения чтобы не спалить обмотку возбуждения (и сам АРН). АРН придется заменить на более мощный, а вот выдержит ли этот ток возбуждения обмотка возбуждения, и не сгорит ли более мощный АРН от перегрева (в прежнем габарите) — это вопросы.

Отправлено спустя 4 минуты 17 секунд:
Да, и ещё, может оказаться что ток возбуждения Вам поднимать бессмысленно потому что железо войдёт в насыщение магнитным потоком (и тогда сколько не намагничивай — больше предела не будет).

теоретические вопросы про генератор

Сообщение pumpurumer » 09 июл 2018, 22:45

нет, как раз автомобильный генератор мучаю.
проблема в том, что это — не свежий тоётовский дизель и на генераторе стоит вакуумный насос. т.е. другой туда не поставить.
люди ставят второй, на место кондиционера.
потребителей добавилось — перестало хватать дебита с генератора, в пробках по факту акб жрет.
арн уже переделанный стоит, но алгоритм не устраивает. по факту у него нету памяти, т.е. прямое регулирование происходит — соответственно просадка/повышение под нагрузкой все равно есть. и некорректное поведение при периодической нагрузке.
вот хочу версию два арн сделать, чтобы если не сильно упрусь в максимально доступный ток в обмотке возбуждения — можно было его поднять. т.е. железо сделать, поставить. а потом уже программными средствами доделывать.

про насыщение — на сколько я понимаю, это будет выглядеть как — ток поднимаю в возбуждении, а на выходе ничего не меняется ?

теоретические вопросы про генератор

Сообщение Jackson » 09 июл 2018, 23:00

Почти. На выходе дым появляется — когда сгорает обмотка возбуждения. Без учёта дыма — да, сколько ни поднимай возбуждение больше мощности генератор не выдаст.

Вы еще не забывайте про то что Вы имеете дело с генератором напряжения, а не тока. подняли ток возбуждения — подняли напряжение холостого хода. Соответственно, предположим что Вам всё удалось, генератор не сгорел и выдаёт 150 ампер вместо 95. Тогда в момент отключения Вашей увеличенной нагрузки генератор выплюнет повышенное напряжение, а потом его отрегулирует — как бы электроника не погорела в Вашей неновой тойёте. Не сразу погорит — со временем ей надоест эти импульсы кушать.

Насколько я знаю, эта технология применяется в газовых турбогенераторах Capstone, на выходе генератора стоит выпрямитель-инвертор, выдаёт всегда чистую синусоиду 3 фазы 50 Гц. Контроллер с помощью регулятора, в зависимости от нагрузки поддерживает такие обороты турбины, чтобы её КПД был максимален. То же самое имеет место и в ветрогенераторах (крупных). Слабое место таких генераторов — инвертор: про селективность электрических защит в системах с такой генерацией можно забыть, и про распределение реактивной мощности тоже. Главное что я хотел сказать — в таких системах генератор и его АРН специально рассчитываются на эти режимы, либо подбирают из стандартных с учетом других требований либо изготавливают специально под установку. Вы же пытаетесь стандартный непереразмеренный генератор загнать в режим перегрузки — тут как повезёт. Отправлено спустя 8 минут 38 секунд:
В качестве доказательства, мы проводили замеры навешенных генераторов на пром.дизеля. Там те же автомобильные стоят, чуток помощнее. Стандартная ситуация: стоит парк ДГ с посаженными стартовыми батареями. Берут одну батарею, заряжают внешним источником, приносят на генератор, запускают его от батареи, ждут минут 15-20, потом отключают от работающего двигателя батарею и несут на следующий ДГ чтобы запустить. Так вот, 24-вольтовый генератор в момент отключения батареи (полностью снимается нагрузка) выплёвывает импульс до 180-200 вольт длительностью максимум 5-7 мсек. Чаще это было напряжение вольт до 70-100 длительностью до 1 мсек. Так вот этого хватало чтобы выжечь всю электронику. Если дизель — не дай RND, CommonRail — считайте что дизель уничтожили.

Смотрите, автомобиль Ваш. Сгорание может не сразу произойти — полупроводники могут постепенно пробиваться этими импульсами, пока не пробьются окончательно. Риск реален — контроллеры со сработавшей защитой по перенапряжению я получаю в ремонт регулярно. Фото взорванных сапрессоров могу откопать.

Отправлено спустя 17 минут 12 секунд:
Современные навешенные генераторы имеют цифровые АрНы, они побыстрее и вроде лучше успевают эти импульсы гасить. Но все равно в инструкции к моей машине рекомендуется после прикуривания подождать минут 20-30 перед отсоединением, и прямо перед отсоединением проводов включить свет на обоих машинах — чтобы неотключаемую нагрузку создать. А старые обычные регуляторы помедленнее будут — из-за них эта картина и происходит. Когда брат у оф.дилера Хонды работал — к ним привозили дорогие автомобили с убитой электроникой, после прикуривания. Сделал вроде доброе дело, помог соседу завестись — сам попал на ремонт от 100к.

Неисправности автомобильного генератора

Подключение энергоемких устройств

А теперь про подключение мощных инверторов. РЕБЯТ стоит включить голову и подумать, а не спалит ли такой девайс вашу бортовую сеть автомобиля?

Вот смотрите — мощность этих инверторов начинается от 300 заканчивается 1500 Ваттами. А в нашем примере пиковая мощность генерируемая автомобилем всего 1380Вт, а на холостом ходу всего около 1000Вт. Если дать 1500Вт он банально не выдержит такой нагрузки!

Ведь ему нужно еще энергии для поддержания работы двигателя, это банально зажигание и прокачка топлива, смело убирайте еще 400 – 500Вт.

То есть, что способен выдать генератор на холостом ходу, чтобы вы могли этим воспользоваться? Ребят это реально инвертор в 300 – 500Вт, можете подключить телевизор, дрель, и не энергоемкие устройства! А вот нагревать ТЭНАМИ воду или отапливаться вряд ли получится.

Сейчас полезная статья, смотрим

Думаю было полезно, читайте наш АВТОБЛОГ подписывайтесь на обновления в YOUTUBE.

(36 голосов, средний: 4,42 из 5)

Похожие новости

Как проверить генератор на машине, не снимая. Мультиметром и без.

Обгонная муфта генератора. Что это такое и для чего нужна. Важны.

Почему свистит ремень генератора. На холодную или при нагрузке. .