Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора. Устройство и принцип работы генератора.

Различают полную мощность и полезную мощность генератора. Если ЭДС постоянна, то полная мощность пропорциональна току: P = EI_a. Полезная мощность, подводимая к цепи, равна P₁ = UI.

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

В первые дни электрификации генератор постоянного тока был единственным источником электроэнергии. Сравнительно быстро эти генераторы были заменены более современными и надежными трехфазными генераторами. В некоторых отраслях промышленности постоянный ток продолжал пользоваться спросом, поэтому оборудование для его генерации совершенствовалось и развивалось дальше.

Даже в наше время, когда были изобретены мощные выпрямители, генераторы постоянного тока не утратили своего значения. Они используются, например, для питания трамваев и троллейбусов в местном общественном транспорте. Такие генераторы даже используются в телекоммуникационных технологиях в качестве источников постоянного тока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

Генератор основан на принципе, вытекающем из закона электромагнитной индукции. Когда замкнутый контур помещается между полюсами постоянного магнита, при вращении он меняет направление магнитного потока на противоположное (см. рис. 1). Согласно закону электромагнитной индукции, в момент пересечения наводится электромагнитное напряжение. Электродвижущая сила увеличивается по мере приближения проводника к полюсу магнита. Когда нагрузка R подключается к коллектору (два желтых полукруга на рисунке), по образовавшейся цепи течет ток.

Рисунок 1. Принцип работы генератора постоянного тока.

По мере того, как катушки рамки покидают полосу магнитного потока, HED уменьшается и становится равным нулю при горизонтальном расположении рамки. При дальнейшем вращении противоположные стороны петли меняют магнитную полярность, при этом та часть рамки, которая находилась под северным полюсом, перемещается в положение над южным магнитным полюсом.

Значения ЭЭД в каждой активной обмотке цепи определяются по следующей формуле: e₁ = B lvsinw t ; e₂ = -B lvsinw t ;, где B — магнитная индукция, l — длина стороны рамки, v — линейная скорость контура, t — время, а w t — угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.

Если полюса поменять местами, направление тока изменится. Но поскольку коллектор вращается синхронно с ободом, ток в нагрузке всегда имеет одно и то же направление. Это означает, что данная модель производит постоянный ток. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2B lvsinw t, т.е. она следует синусоидальному закону.

Строго говоря, такая конструкция только обеспечивает полярность постоянных щеток, но не устраняет электромагнитные пульсации. Поэтому график генерируемого тока выглядит так, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2: Диаграмма тока, генерируемого примитивным генератором переменного тока.

Этот ток не подходит для использования, за исключением редких случаев. Необходимо сгладить пульсацию до приемлемого уровня. Это достигается за счет увеличения числа полюсов постоянных магнитов и использования вместо простой рамы более сложного якоря с большим числом обмоток и соответствующим числом коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются различными способами, которые будут рассмотрены ниже.

Рисунок 3: Ротор теплообменника

Арматура изготовлена из листовой стали. Сердечники ротора имеют пазы, в которых расположены различные витки провода, образующие рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединяются последовательно, образуя катушки (секции), которые, в свою очередь, образуют замкнутый контур через коллекторные пластины.

С точки зрения физики производственного процесса не имеет значения, вращаются ли обмотки контура или сам магнит. На практике якоря маломощных генераторов состоят из постоянных магнитов, а переменный ток выпрямляется с помощью диодных мостов и других схем.

Классификация

Различают два типа генераторов постоянного тока:

• Обмотки с независимым возбуждением,
• самовозбуждение.

Генераторы переменного тока самовозбуждаются и используют ток, вырабатываемый самим устройством. Генераторы с самовозбуждением делятся на различные типы по принципу соединения обмоток ротора:

• параллельные возбудители,
• генераторы с последовательным возбуждением,
• устройства смешанного типа (составные генераторы).

Рассмотрим подробнее характеристики каждого типа соединения обмоток ротора.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электрооборудования требуется постоянное напряжение на клеммах генератора, независимо от изменения общей нагрузки. Это достигается путем регулировки параметров возбуждения. В генераторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключаются параллельно обмотке ротора через регулирующий трансформатор тока.

Трансформаторы тока возбуждения могут вызвать короткое замыкание обмотки возбуждения. В противном случае, когда цепь возбуждения прерывается, происходит сильное увеличение самоиндукции ЭЭД в обмотке, которая может пробить изоляцию. В случае короткого замыкания энергия рассеивается в виде тепла, чтобы не разрушить генератор.

Электрические машины с параллельным возбуждением не требуют внешнего источника энергии. Благодаря остаточному магнетизму, всегда присутствующему в сердечнике электромагнита, параллельные обмотки возбуждаются. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники магнитов изготавливаются из литой стали.

Процесс возбуждения продолжается до тех пор, пока ток не достигнет своего предела, а ЭЭД не достигнет номинального значения при оптимальной скорости вращения якоря.

Преимущество: Генераторы параллельного возбуждения лишь незначительно подвержены влиянию токов короткого замыкания.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используются батареи или другие внешние устройства. В машинах с низким энергопотреблением для обеспечения основного магнитного потока используются постоянные магниты.

Мощные генераторы переменного тока имеют на валу возбудитель, который вырабатывает постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Возбуждение достаточно для 1 — 3% номинального тока якоря и не зависит от тока якоря. Изменение ЭЭД контролируется преобразователем тока.

Преимущество независимого возбуждения заключается в том, что ток возбуждения никак не зависит от напряжения на клеммах. Это придает генератору хорошие внешние характеристики.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки генерируют ток, равный току генератора. Поскольку нагрузка холостого хода равна нулю, возбуждение также отсутствует. Это означает, что характеристика холостого хода не может быть отменена, т.е. отсутствует характеристика управления.

В генераторах переменного тока с последовательным возбуждением при вращении ротора на скорости холостого хода ток почти не течет. Для запуска процесса возбуждения необходимо подключить внешнюю нагрузку к клеммам генератора. Такая сильная зависимость от напряжения нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Эти устройства можно использовать только для работы электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Генераторы смешанного возбуждения сочетают в себе полезные свойства. Их особенности: Эти устройства имеют две катушки: основную, подключенную параллельно обмоткам якоря, и вспомогательную, подключенную последовательно. Ограничитель тока включен в параллельное соединение обмоток и используется для регулирования тока возбуждения.

На выходе вилки работает напряжение 220 вольт при частоте 50 Гц. Модели генераторов с инверторами имеют значительное преимущество. Это обусловлено следующими особенностями конструкции:

Виды генераторов

Существует два типа автомобильных генераторов переменного тока:

Первый тип генераторов переменного тока сегодня уже не используется. Эти агрегаты устанавливались на старые модели автомобилей (ГАЗ-51, Победа и т.д.). Они имеют много недостатков, таких как:

• Низкая мощность и эффективность,
• необходимость постоянного контроля и обслуживания,
• короткий срок службы.

Сейчас используются генераторы переменного тока. Их главное отличие заключается в том, что сеть автомобиля питается постоянным током независимо от режима работы двигателя. Это достигается с помощью полупроводникового выпрямителя.

Устройство генератора переменного тока

Работу каждого генератора можно сравнить с работой электродвигателя, который работает в обратном режиме, т.е. не потребляет электроэнергию, а вырабатывает ее. Современные генераторы делятся на два типа в зависимости от их конструкции: компактный генератор и обычный генератор. Они имеют общий блок, но отличаются расположением корпуса, вентилятора, выпрямительного блока и приводного шкива. Современные устройства также имеют три фазы.

Генератор переменного тока состоит из следующих основных компонентов:

• Привод со шкивом, подшипниками и валом,
• ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами,
• Статор с сердечником и обмотками,
• корпус, состоящий из двух крышек,
• Регулятор напряжения,
• выпрямительный блок или диодный мост,
• Щетка в сборе.

Давайте рассмотрим каждый компонент устройства по отдельности и подробно.

Корпус

В корпусе находятся все основные компоненты генератора. Он состоит из двух крышек (передней и задней), которые соединяются винтами. Крышки изготовлены из легких алюминиевых сплавов, которые не магнитятся и хорошо отводят тепло. Крышки снабжены вентиляционными отверстиями и крепежными уплотнениями.

Задняя крышка содержит диодный мост и щеткодержатель со щетками. На задней крышке также находится входная клемма, через которую подается ток от генератора переменного тока.

Привод

Вращательное движение коленчатого вала передается на шкив генератора и приводит в движение ротор. Скорость вращения шкива в 2-3 раза превышает скорость вращения коленчатого вала. Крутящий момент двигателя передается через ремень. В зависимости от конструкции могут использоваться ремни и клиновидные ленты. Клиновые ремни считаются самым гибким и современным типом ремней.

Ротор

На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая генерирует магнитное поле и по сути является обычным электромагнитом. Обмотка расположена между двумя половинками полюсов (сердечниками), которые необходимы для регулирования и выравнивания магнитного поля. Каждая половина имеет шесть треугольных выступов, называемых клювами. На валу ротора также имеются два контактных кольца из меди. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Обмотка возбуждения питается от аккумулятора через контактные кольца. Контакты обмотки приварены к кольцам.

На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом конце — крыльчатка вентилятора. Их может быть два. Они необходимы для охлаждения внутренних частей генератора. Кроме того, на обоих концах ротора установлены подшипники, не требующие обслуживания.

Статор

Статор имеет форму структурного кольца. Это основная часть, используемая для генерации переменного тока из магнитного поля ротора. Он состоит из обмотки и сердечника. Сердечник состоит из соединенных между собой стальных пластин с 36 прорезями в них. Три обмотки наматываются на пазы, образуя трехфазное соединение. Возможны два типа обмотки: звезда и треугольник. В звезде концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. При соединении треугольником концы обмоток приводятся в движение отдельно.

Принцип работы

Теперь рассмотрим подробнее, как работает генератор переменного тока в автомобиле. При включении зажигания щеточный узел получает питание от аккумулятора. Он проходит через щеточный узел к медным контактным кольцам, а затем к обмотке возбуждения ротора. Следует помнить, что ротор — это, по сути, электромагнит, создающий магнитное поле. Коленчатый вал начинает вращать ротор через шкив и приводной ремень. Вокруг ротора расположен статор, который за счет вращения вырабатывает переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.

Переменный ток выпрямляется диодным мостом и преобразуется в постоянный ток, который затем подается в электрическую систему автомобиля. Таким образом, генератор переменного тока автомобиля подает энергию потребителю и заряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при увеличении скорости вращения ротора. Это позволяет поддерживать постоянную нагрузку.

На приборной панели автомобиля имеется сигнальная лампа генератора переменного тока, указывающая на состояние устройства. Лампочка может загореться, например, при обрыве ремня. Питание в этом случае осуществляется исключительно от аккумулятора. В этом случае время работы зависит от состояния заряда батареи.

Существуют однофазные и трехфазные устройства. В домах и квартирах редко требуется трехфазное электроснабжение. Исключение составляют старые двигатели, печи для саун и аналогичные приборы.

Назначение и устройство

Современные генераторы работают по тому же принципу, но в качестве движущей силы используют другие механизмы. Основное назначение генератора — преобразование энергии в электричество. Источником энергии могут быть:

1. Сильный поток воды. Такие устройства используются на гидроэлектростанциях. Генератор приводится в движение потоком воды через узкий канал и вращением турбины. Вращающиеся лопасти турбины вращают вал генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую.
2. Сжигание газа. Особенность тепловых электростанций.
3. Использование энергии ветра. Такие генераторы устанавливаются в самых ветреных районах. Основным недостатком является то, что они полностью отключаются при отсутствии ветра.
4. Использование ядерной энергии.
5. Использование дизельных или бензиновых двигателей для привода стационарных генераторов или генераторов транспортных средств.

Генератор переменного тока или генератор состоит из следующих частей:

1. Статор. Генератор переменного тока является стационарной частью устройства. Он изготовлен из стальных пластин, которые обеспечивают высокую грузоподъемность. Статор имеет длинные пазы, в которых находится обмотка провода. Эта обмотка проводит генерируемый ток.
2. Ротор. Это движущаяся часть. Он расположен точно посередине статора. Для точного выравнивания он установлен на подшипниках, которые вмонтированы в переднюю и заднюю крышки корпуса. Сам ротор является электромагнитом. На нем также есть прорези и намотка. Это необходимо для возбуждения статора и генерации электромагнитного поля.
3. Арматура. На нем установлен ротор с обмоткой. Он необходим для передачи крутящего момента от двигателя или турбины.
4. Коллекционер. Коллектор состоит из нескольких изолированных пластин, которые образуют 2 полукруглых основных кольца. Каждый из них подключен к обмотке ротора. Одну половину подключите к полюсу «+», а другую — к полюсу «-«. Коллектор электрогенератора необходим для выпрямления и отвода переменного тока.
5. Угольные щетки. В некоторых моделях они заменены контактными пластинами. Постоянный ток подается от аккумулятора через угольные щетки и используется для предварительного возбуждения обмотки ротора.

Это самые основные компоненты, из которых состоит простейший генератор. Мы рассмотрели устройство и принцип работы современного генератора.

Генераторы переменного тока этого типа могут быть как синхронными, так и асинхронными. Оба устройства практически идентичны. Разница между ними заключается в следующем. Синхронные и асинхронные модели отличаются наличием обмотки в роторе (синхронные) или ее отсутствием (асинхронные). Различия также наблюдаются в принципе возбуждения и схеме.

Разновидности

Внутренняя структура генератора зависит от его типа. Электрические машины делятся на 2 основных типа:

Существует также классификация:

1. Тип возбуждения.
2. Количество фаз.
3. Тип ротора и статора.

Подробное описание всех классификаций приведено ниже.

Синхронные

Современный генератор имеет одну главную особенность, по которой его можно узнать с первого взгляда. На роторе имеется провод обмотки. Это необходимо для стабилизации частоты между статором и ротором. ЭЭД в этом устройстве генерируется при пересечении магнитных полюсов ротора и обмотки статора.

Современный генератор оснащен многополярными роторами, число которых всегда кратно 2, например, 2, 4, 6, 8. Генератор работает по следующему принципу:

1. После запуска ротор создает очень слабое магнитное поле. EED увеличивается с увеличением скорости вращения вала. Для начального возбуждения используется постоянное напряжение от аккумулятора или блока управления.
2. Если генератор приводится в действие двигателем внутреннего сгорания, то для получения постоянного напряжения переменного тока необходимо сначала стабилизировать частоту вращения.
3. После установки желаемой скорости напряжение стабилизируется AVR (блоком автоматического регулирования). Скорость вращения двигателя оказывает значительное влияние на частоту выходного переменного напряжения и выходную мощность. Оптимальная скорость составляет до 3000 об/мин. AVR стабилизирует напряжение при этой настройке и значительно снижает напряжение в случае неисправности. В противном случае электрические насосы могут быстро потерять мощность и перегреться.

Работа такого генератора во многом зависит от типа нагрузки. Индуктивная нагрузка оказывает сильное влияние на размагничивание якоря. Этот эффект приводит к большой потере напряжения.

С другой стороны, емкостная нагрузка намагничивает якорь, что значительно увеличивает выходное напряжение. Схема современного генератора показана ниже.

Современный генератор имеет большое преимущество. Его выходное напряжение намного выше (в 3-4 раза), чем номинальное напряжение. Увеличение необходимо, если установка питает электрические насосы, устройства и приборы, требующие пускового тока. Эти устройства значительно увеличивают реактивную нагрузку в сети, которую может выдержать синхронный генератор.

Однако у этого генератора есть и недостатки. Первая — высокая чувствительность к перегрузке цепи. Реакцией нагрузки является короткий, но довольно сильный ток в обмотке ротора, вызванный броском тока от самого блока управления. Это приводит к сгоранию или нагреву обмотки.

Второй недостаток — это искра. Простейший современный генератор имеет контактные кольца со сбрасывателями в роторе. Они небезопасны для использования в промышленных установках в присутствии легковоспламеняющихся газов или жидкостей. Для этих целей используются современные трехдвигательные генераторы. Конструкция и принцип работы этого типа генераторов сильно отличаются. Этот генератор состоит из:

Возбуждение

В зависимости от типа возбуждения генераторы делятся на 4 основных типа. В зависимости от типа возбуждения генераторы делятся на четыре основных типа:

1. Возбуждение от внешнего источника. Этим источником часто является аккумулятор или генератор постоянного тока.
2. Устройства с раздельным возбуждением. Напряжение подается на обмотку через выпрямитель. Эти типы генераторов постоянного тока запускаются от аккумулятора, подключенного параллельно стартеру двигателя внутреннего сгорания. Он также может работать от блока управления, подключенного к аккумулятору, но это значительно увеличивает ток, необходимый для стимуляции запуска.
3. Параллельный генератор. Или агрегат, состоящий из двух генераторов разной мощности, подключенных к одному валу. Маломощный блок запускается от аккумулятора и передает вырабатываемое напряжение более мощному генератору переменного тока. Оба устройства приводятся в действие одним и тем же приводным двигателем.
4. Нет возбуждения. Генератор переменного тока вырабатывает переменный ток, вращая постоянный магнит. Достаточно запустить тяговый электродвигатель, и возбуждение генерируется магнитом. Эти устройства являются наиболее эффективными. Они не зависят от батареи. Их можно использовать в качестве мобильных станций. По такому принципу работает, например, трехмоторный генератор.

Генераторы переменного тока могут иметь аналогичную конструкцию. Часто промышленные и бытовые модели отличаются только размерами и характеристиками. Однако существует разница в принципе возбуждения и количестве фаз. Существует также классификация по схеме подключения внутренней обмотки.

Этот параметр мал и поэтому может привести к самовозбуждению только при более высоких скоростях. По этой причине сначала через обмотку ротора пропускается небольшой ток, чтобы обеспечить намагничивание устройства.

Основные номиналы определяются на основе технических требований конкретной модели автомобиля:

• Напряжение. Согласно ГОСТ 52230-2004, оно выбирается из диапазона от 7,14 до 28 В.
• Текущая перезагрузка.
• Частота возбуждения и самовозбуждения.

Характеристика выходного тока определяет зависимость номинального тока генератора от его частоты вращения. Напряжение легковых автомобилей, автобусов и коммерческого транспорта составляет 12 В, а напряжение спецтехники — 24 В. Максимальный выходной ток определяется при скорости вращения ротора 6 000 об/мин.

Еще одной важной особенностью этого устройства является его эффективность. В современных моделях он составляет 50-60 %.

Устройство начинает работать только после запуска двигателя стартером, который питается непосредственно от аккумулятора. Основной принцип работы автомобильного генератора заключается в преобразовании механической энергии в электрическую. На коленчатом валу двигателя находится шкив, который через ременную передачу вращает ротор, установленный на необслуживаемых подшипниках.

Обмотка возбуждения на вращающемся якоре питается от аккумулятора через щеточно-очистительный блок. Чтобы защитить аккумулятор от саморазряда, он подключается через специальный выпрямитель, состоящий из трех диодов. Напряжение в этой цепи регулируется электронным или электромеханическим регулятором, который либо встроен, либо выполнен в виде отдельного устройства.

Вращающийся якорь создает электромагнитные поля, которые индуцируют переменный ток в обмотках статора. Этот ток подается на выпрямитель, который представляет собой блок диодов. Имеется шесть ворот: три отрицательных и три положительных. Они преобразуют фазное напряжение в сетевое. Обмотки генератора соединены в конфигурации треугольника или звезды. В первом случае ток в 1,7 раза меньше, чем во втором. Дельта-соединение используется для автомобилей с большей грузоподъемностью.

Описанный принцип работы генератора поддерживает напряжение в сети автомобиля в диапазоне от 13,9 до 14,5 В. Точное значение зависит от частоты вращения коленчатого вала и уровня нагрузки. Потребители (например, аккумулятор) подключаются к генератору через клемму ‘B+’.

Для чего в генераторе регулятор напряжения?

При изменении начальной скорости и, соответственно, скорости вращения ротора, в сети транспортного средства могут возникать пики напряжения, которые оказывают негативное влияние на работу потребителей. Перенапряжения устраняются путем ограничения тока возбуждения, передаваемого через щетки от регулятора напряжения к ротору. Это регулируется путем изменения времени включения обмотки якоря в зависимости от нагрузки автомобиля.

Если регулятор вышел из строя или поврежден щеточный модуль и контактные кольца, аккумулятор может быть недозаряжен или перезаряжен. Длительная работа устройства с этой неисправностью приведет к повреждению батареи.

О неисправности генератора переменного тока может свидетельствовать индикация на приборной панели. Горящий после запуска индикатор заряда батареи указывает на недостаточное напряжение сети, а мигающий — на перенапряжение.

Генераторы смешанного возбуждения сочетают в себе полезные свойства. Их особенности: Эти устройства имеют две катушки: основную, подключенную параллельно обмоткам якоря, и вспомогательную, подключенную последовательно. Ограничитель тока включен в параллельное соединение обмоток и используется для регулирования тока возбуждения.

Ремонт генератора

Теперь рассмотрим ремонт генератора переменного тока на конкретном примере. Автомобиль ВАЗ-2115 поступил на СТО с проблемой, что аккумулятор не заряжается. Электрик не стал приговаривать диодный мост и регулятор вместе, не глядя (как это часто бывает), а сначала проверил проводку к генератору, затем (не снимая генератор с автомобиля) достал регулятор напряжения и проверил его с помощью внешнего источника напряжения 15-16 вольт и нагрузочной лампы, имитирующей нормальную работу — регулятор оказался ремонтопригодным. Щетки регулятора, контактные втулки на валу и обмотка ротора также были целы. После этого инженер посветил фонариком на диодный мост, увидел, что диод обуглился, и сделал вывод, что мост вышел из строя….. и предложили полностью заменить генератор!

Почему? Все просто: в нашем генераторе, рожденном на Ржевском заводе автоэлектрооборудования ЭЛТРА, модель 5102.3771, установлен 80-амперный диодный мост МП13-80-3-2, который … 909 рублей, причем меняли не как, скажем, на старой доброй «девятке», где это делалось с помощью отвертки и без снятия генератора с автомобиля. В нашем случае мост меняется с помощью мощного паяльника, а генератор должен быть установлен на верстаке. Это большая работа и требует определенной точности. Мастер не захотел иметь с ним дело менее чем за 2 000 рублей и указал владельцу, что стоимость деталей и ремонта почти 3 000 рублей для генератора 2006 года меркнет по сравнению с ценой нового генератора в сборе в 4 450 рублей. Другими словами, вы можете отремонтировать его за 3 000 рублей или получить новый «gen» с гарантией за дополнительные 1 500 рублей по цене ремонта, с новыми подшипниками, обмотками, гарантированным отсутствием трещин, усталостной краской и так далее. Владелец согласился с этими доводами, и генератор был заменен на новый.

Такой неожиданный результат… Мы хотели провести недорогой ремонт, но столкнулись с необходимостью масштабной и дорогостоящей замены. Но теперь ремонт завершен, автомобиль снова пригоден для езды, и у нас появилась возможность посмотреть на генератор изнутри, изучить его конструкцию и выяснить, прав был ремонтник или нет. Кроме того, никто не может запретить нам ремонтировать его самостоятельно.

Генератор изнутри

Демонтаж генератора начинается со снятия шкива с вала: Осторожно зажимаем 6-ручьевой шкив в тисках через алюминиевые прокладки под ремень и откручиваем гайку пневматической отверткой. Небольшие следы сморщивания шкива не являются проблемой, если они контролируемы и предсказуемы — ни канавки, ни края не деформируются.

На валу есть выемка, но нет выемки и на шкиве. Шкив этого генератора фиксируется трением путем затягивания гайки динамометрическим ключом, а внутреннее кольцо подшипника, а через него ротор.

Снимите «половину пластиковой крышки», которая скрывает диодный мост и регулятор напряжения. Мы видим, что мост неисправен — по крайней мере, один из шести диодов пробит. Это видно даже без проверки тестером — видно, что диод карбонизирован.

Регулятор напряжения можно легко снять, открутив две гайки M8. Он уже был проверен электрически, визуально вы также можете увидеть, что щетки слегка изношены. Выключите, вытрите и отложите в сторону.

С другой стороны, емкостная нагрузка намагничивает якорь, что значительно увеличивает выходное напряжение. Схема современного генератора показана ниже.

Регулятор напряжения — функции, типы, контрольная лампа

Ключевым элементом генератора является регулятор напряжения — устройство, поддерживающее безопасный уровень U на выходе статора.

Эти продукты бывают двух видов:

• Гибридные — регуляторы, электрическая схема которых содержит как электронные компоненты, так и радиокомпоненты.
• Integral — устройства на основе микроэлектронной тонкопленочной технологии. В современных автомобилях этот вариант является наиболее распространенным.

Не менее важным элементом является световой индикатор на приборной панели, позволяющий определить наличие проблемы с контроллером.

При запуске двигателя лампочка должна загореться на короткое время. Если он горит постоянно (при работающем генераторе), регулятор или само устройство неисправны и нуждаются в ремонте.

Тонкости крепления

Генератор в сборе крепится с помощью специального кронштейна и резьбового соединения.

Сам блок крепится к передней части двигателя с помощью специальных ножек и выступов.

Если генератор переменного тока автомобиля оснащен специальными профилями, они расположены на крышках двигателя.

С помощью простой фиксирующей лапки он крепится только к передней крышке.

Задняя лапка обычно имеет отверстие, в которое устанавливается распорная втулка.

Последний используется для устранения зазора между упором и основанием.

Установка генератора переменного тока в Audi A8.

Вот так блок установлен на автомобиле ВАЗ 21124.

Неисправности генератора и способы их устранения

Электрооборудование автомобиля имеет тенденцию выходить из строя. Поэтому самые большие проблемы возникают с аккумулятором и генератором переменного тока.

Если один из этих компонентов выходит из строя, эксплуатация автомобиля в нормальном режиме становится невозможной или автомобиль вообще становится непригодным для движения.

Все неисправности генератора делятся на две категории:

• Механическая. В этом случае возникают проблемы с целостностью корпуса, пружин, приводного ремня и других элементов, которые не связаны с электрическим компонентом.
• Электрический К ним относятся неисправности диодных мостов, изношенные щетки, закороченные обмотки, неисправные реле регулятора и другие.

Давайте теперь подробнее рассмотрим список неисправностей и симптомов.

1. 1. Недостаточный зарядный ток на выходе:

• Приводной ремень проскальзывает. Решение — натянуть ремень и проверить подшипники, чтобы убедиться, что они работают правильно, симптомы — шипение ремня генератора.
• Кисти для наклеивания. Сначала очистите щеткодержатель и щетки от мусора и проверьте, достаточно ли мощности.
• Прерывание цепи возбуждения, выгорание контактных дисков. Первая проблема решается поиском и устранением обрыва, вторая — шлифовкой и заточкой контактных колец (при необходимости).
• Выход из строя регулятора напряжения.
• Ротор удерживается на полюсах статора.
• Разрыв в цепи, соединяющей генератор с аккумулятором.

2-е состояние.

Когда генератор переменного тока автомобиля вырабатывает необходимый ток, но аккумулятор все еще не заряжен.

Причины могут быть разными:

• Плохое качество соединения заземления между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество соединения контактов.
• Проверьте и замените реле напряжения — проверьте и замените.
• Щетки изношены или застряли — замените их или очистите от грязи.
• Реле защиты контроллера сработало из-за замыкания на землю. Решение заключается в обнаружении неисправности и устранении проблемы.
• Другими причинами являются засаленные контакты, неисправный регулятор напряжения, короткое замыкание в обмотках статора или плохое натяжение ремня.

3. генератор работает, но издает чрезмерный шум.

• Короткое замыкание между катушками статора.
• Изношенное посадочное место подшипника.
• Ослабленная гайка шкива.
• Износ подшипников.

Ремонт автомобильного генератора переменного тока всегда начинается с точной диагностики проблемы. Затем причина устраняется профилактическими мерами или заменой дефектного узла.

Генератор переменного тока на большинстве автомобилей имеет довольно простую конструкцию, поэтому количество видов отказов невелико, а диагностика проста. Почти никогда не бывает «плавающих» проблем, которые трудно обнаружить и локализовать.

Устройство и принцип работы

Электрогенератор преобразует механический импульс в электрический ток. Он генерируется путем скручивания катушки проволоки в магнитном поле. Катушка состоит из двух основных частей: жестко закрепленного магнита и проволочного каркаса. Два конца катушки механически соединены контактным кольцом, которое скользит по угольной щетке. Эта щетка проводит электрический ток.

Принцип работы генератора также подразумевает, что импульс, генерируемый вращающейся частью, подается на внутреннее контактное кольцо. Это происходит в тот самый момент, когда часть кадра приближается к северному концу магнита. Источник питания переменного тока обычно работает по принципу так называемого сильного тока.

У него только один магнит, но он перемещается на несколько оборотов. Следует помнить, что генератор переменного тока автомобиля работает несколько иначе.

Он начинает работать при включении зажигания. В этот момент ток проходит через контактные кольца в систему щеток и в систему возбудителя. Там он создает магнитное поле. Ротор, соединенный с коленчатым валом, генерирует электромагнитные колебания. В линии перемотки возникает индуктированный переменный ток. Частота крутильных колебаний самовозбуждающегося генератора увеличивается до определенного значения, после чего включается выпрямитель.

Хотя основной принцип выработки электроэнергии основан на взаимодействии магнитного поля, ротора и статора, различные источники механической энергии могут заставить вращаться подвижную часть. Это могут быть:

Двигатели внутреннего сгорания.

Современный генератор характеризуется согласованием частоты между статором и ротором. В качестве ротора используется постоянный магнит. При запуске устройства ротор начинает генерировать слабое поле. Как только скорость увеличивается, возникает большая электрическая сила. Импульс проходит через регулятор напряжения и подается в сеть.

Синхронная схема позволяет стабилизировать выходной ток. Однако существует высокая вероятность электрической перегрузки. Кроме того, щеточный узел необходимо обслуживать, что напрямую ведет к увеличению затрат потребителя.

Асинхронные модели работают в режиме непрерывного торможения. Ротор вращается вперед, и его ориентация соответствует ориентации магнитного поля, создаваемого статором. Роторы могут быть сблокированы по фазе или замкнуты накоротко.

Магнитное поле асинхронных машин не регулируется. Поэтому частота и сила тока напрямую определяются количеством витков в устройстве. В последние десятилетия заметную роль играют электрохимические генераторы, вырабатывающие электроэнергию из водорода. Их пытаются использовать в автомобилях, но пока они не способны заменить двигатель внутреннего сгорания. Другой вариант генератора — солнечная батарея, работающая за счет фотоэлектрического эффекта.

Классификация бытовых приборов

Бензиновые

Системы, работающие от ветра или проточной воды, встречаются только на более или менее крупных электростанциях. Их нелегко использовать на открытом воздухе (в походе) или даже дома. Это особенно актуально для гидроэлектростанций. Термоэлектрические электростанции для частного использования почти всегда работают на бензине и производят лишь ограниченную мощность, а установки мощностью более 20 кВт встречаются редко. Обычно они используют бензин Аи-92; использование Аи-76 и Аи-95 возможно лишь иногда и также не рекомендуется.

Дизельные

Турбины, работающие на дизельном топливе, иногда обеспечивают мощность до 3 МВт. Они могут даже обеспечить большой дачный поселок гаражами и подобной инфраструктурой.

Дизельные генераторы могут быть как мобильными, так и стационарными. Ассортимент широк и соответствует всем потребностям.

Даже относительно небольшие модели подходят для работы сварочного оборудования.

Производители

Современные электрогенераторы российского производства могут уверенно конкурировать с зарубежной продукцией. Наибольшую популярность завоевали самые популярные бренды:

В ассортименте российских поставщиков есть как бытовые варианты мощностью 1000-2000 Вт, так и серьезные полупромышленные модели мощностью до 5000 Вт. Наконец, существуют более мощные модели, помогающие производителям и организаторам производства. Некоторые генераторы, произведенные в Российской Федерации, оснащены современными электронными системами контроля и управления, которые отслеживают технические параметры. Но есть и более простые версии, которые гораздо более стабильны в сложных условиях. В конечном итоге продукция российских компаний, безусловно, будет доступна потребителям.

Бытовой сегмент представлен, например, моделью EG-87220. Гарантия на него составляет 14 месяцев. Объема топливного бака в 15 литров вполне достаточно в большинстве случаев, но автоматический запуск не предусмотрен.

Наибольшая мощность составляет 2200 Вт. Рабочее напряжение составляет ожидаемые 220 В.

Отличные генераторы также предлагает французская компания SDMO. В целом они являются одним из ведущих мировых производителей генераторов различных типов и мощности. Можно легко найти бензиновую электростанцию SDMO, которая решает практически все возможные проблемы. Они отличаются привлекательным исполнением. В ассортименте французской группы есть модели со специальными рамами, которые гасят вибрации. Они могут быть оснащены превосходными электронными компонентами.

Модель K10M привлекает ваше внимание. Он может питаться напряжением 230 В и управляется с помощью пульта дистанционного управления. Оснащен автоматическим выключателем и подходит для работы при температуре 30 градусов ниже нуля. На раме установлена антивибрационная система. Также имеется генератор для зарядки 12 В.

Конкурент Caiman появился на российском рынке сравнительно недавно. Однако ей уже удалось убедительно продемонстрировать преимущества своей продукции. Модели разработаны так, чтобы быть как можно более тихими, а также могут быть безопасно установлены внутри дома. Все генераторы марки разработаны в соответствии с самыми высокими экологическими стандартами. Разумеется, модельный ряд Caiman включает устройства различной мощности и размеров.

Этот бренд предлагает модель Expert 3010X. Он оснащен усовершенствованной опцией воздушного охлаждения. Распределительный вал использует усовершенствованную приводную цепь.

Фильтр обеспечивает запуск генератора даже в местах с высоким уровнем пыли. Автоматическая система гарантирует, что запуск без масла невозможен. Также стоит упомянуть:

Пара влагостойких розеток,

до 210 минут автономной работы,

интеллектуальные холодильные агрегаты,

превосходная бесщеточная система, не требующая сложного технического обслуживания.