Автомобильный генератор.

Генератор - прибор, который превращает механическое движение в электричество. Рассмотрим его поподробней в этой статье.

В автомобилях генератор используется для зарядки аккумулятора и питания всех приборов при работающем двигателе. Обычно генератор расположен в передней части машины и соединен с коленвалом. На автомобилях с гибридным мотором он выполняет функцию стартера. Подобная система работы используется в системах стоп-старт. Фирмы, которые делают лучшие генераторы - это Bosch, Denso, Delphi.

Генераторы бывают разной конструкции: традиционные и компактные. Кроме внешнего вида и габаритов они отличаются расположением узлов. Но можно выделить элементы, которые расположены традиционно: ротор, статор, регулятор напряжения и т.д. .

Ротор выполняет функцию создания магнитного поля. Поэтому вал ротора включает обмотку, находящуюся между двумя полюсными половинами. Каждая из этих половин снабжена выступами по шесть штук. Вал ротора имеет также два контактных пальца, через которые идет ток к обмотке. Кольца, к которым припаяна обмотка, выполняются из стали, латуни, но чаще меди.

Конструкция ротора предусматривает установку вентилятора с одним или двумя крыльями, а также установку ведомого шкива для привода. В комплектацию также входят два шариковых подшипника. Вал опционально также может быть снабжен подшипником, но роликовым.

Статор выполняет функцию создания переменного тока. В его конструкцию входит металлический сердечник, состоящий из металлических пластин, и обмотки. В сердечнике есть 36 пазов, на которые навивается обмотка. Сама обмотка состоит из трех независимых частей, которые образуют трехфазное соединение. Способ укладки обмотки может быть волновой или петлевой. Соединение между собой может быть выполнено двумя способами:

• когда одни концы обмоток соединены в одной точке, другие являются выводами;
• когда концы обмоток соединены последовательно.

Корпус помещает в себе все элементы генератора. Он состоит из двух частей: передней со стороны вала, и задней. Соединяются крышки между собой болтовым соединением. Обычным металлом для выполнения корпуса является алюминиевый сплав за счет легкости, немагнитности и хорошего рассеивания тепла. На корпусе также находятся отверстия для вентиляции и крепления.

Щеточный узел - элемент, который передает напряжение с обмоток на контактные кольца. Он состоит из двух графитовых щеток, пружин, на которых они крепятся и щеткодержателя. Современная конструкция предусматривает неразборный узел, который объединен с регулятором напряжения.

Выпрямительный блок - узел, который превращает синусоидальное напряжение, исходящее от генератора, в постоянный ток, который нужен всем приборам автомобиля. Узел конструктивно состоит из пластин, которые отводят тепло и смонтированных на них диодах. Всего диодов шесть, по два на каждую фазу, а также по диоду на положительный и отрицательный вывод генератора.

Некоторые генераторы имеют несколько измененную конструкцию. В них подключение обмотки происходит через отдельную группу диодов. Такие выпрямители не дают току из аккумулятора проходить через обмотку при выключенном двигателе. Если применяется соединение концов обмоток в одной точке, то нулевой вывод снабжается дополнительными двумя диодами, что увеличивает мощность генератора на 15%.

Выпрямительный блок включается в генератор на специальных площадках и для этого применяется сварка, пайка или же соединение болтами.

Регулятор напряжения выполняет функцию поддержки напряжения в приборе в конкретных рамках. Сегодня генераторы снабжаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения. Бывают следующие конструктивные решения:

• гибридное исполнение - предусматривает наличие как электронных приборов и радиоэлементов, так и толстопленочных микроэлектронных элементов;
• интегральное исполнение - все компоненты включают только толстопленочные микроэлектронные элементы.

Напряжение стабилизируется самостоятельно путем влияния на ток в обмотке возбуждения. Это нужно при изменениях оборотов ДВС для регулировки нагрузки. Для управления импульсами тока, регулировки из частоты и длительности, используется регулятор.

Он меняет напряжение, которое подается на аккумулятор для его зарядки, с оглядкой на температуру окружающего воздуха. Более низкая температура требует более высокое напряжение.

Приведение ротора в действие осуществляется при помощи ременной передачи, которая обеспечивает вращение в два-три раза более быстрое, чем вращение коленвала. Конструкционно генератор может работать либо от клинового, либо от поликлинового ремня. Использование клинового ремня возможно лишь при близком небольшом диаметре ведомого шкива, иначе ремень быстро приходит в негодность. Поликлиновый ремень в этом отношении намного удобнее в использовании, он может реализовать большее передаточное число за счет большего диаметра шкива. Поэтому современные генераторы снабжены в основном поликлиновым ремнем.

Существуют также индукторные генераторы, которые не имеют щеток. В них ротор является системой с определенным количеством спрессованных тонких пластин, выполненных из трансформаторного железа, а обмотка возбуждения находится на статоре. Ток вырабатывается за счет изменения магнитной проводимости прослойки воздуха между ротором и статором.

Принцип работы генератора.

При старте машины через поворот ключа ток с аккумулятора поступает на обмотку возбуждения через щеточный узел. Это порождает магнитное поле. Вращение коленвала передает механическое вращение ротору, магнитное поле которого проходит через обмотку статора. Появляется переменное напряжение. При выходе двигателя на определенные обороты генератор начинает работать в режиме самозапитки, когда обмотка возбуждается от тока самого генератора.

Блок выпрямления превращает переменный ток в постоянный. Это является стандартным режимом работы генератора, в котором он передает ток для зарядки аккумулятора и для работы всех приборов. При дальнейшей работе мотора с его постоянным изменением скорости вращения к работе всей системы подключается регулятор напряжения. Его задачей является регулировка времени возбуждения обмотки. При увеличенных оборотах двигателя растет и нагрузка, а следовательно время включения уменьшается, при уменьшении оборотов, процесс работает наоборот.

Когда потребление тока превышает его выработку в генераторе, то в работу вступает аккумуляторная батарея. Для возможности контроля за ее зарядом на приборной панели есть индикатор заряда аккумулятора.

Параметры генератора.

Главными параметрами, которые характеризуют генератор, являются: номинальный ток, частота самовозбуждения, КПД, номинальное частота вращения.

Номинальное напряжение может быть от 12 до 24 В и зависит от конструкционных особенностей автомобиля. Номинальным током считается ток, который выдает генератор при скорости вращения в 6 тысяч оборотов в минуту. Также существует так называемая токоскоростаня характеристика, которая показывает зависимость силы тока от частоты вращения генератора. Кроме того токоскоростная характеристика имеет такие значения:

• минимальная ток, который обычно находится в пределах 40-50% от номинального;
• максимальный ток, который обычно не может превышать номинальный более чем на 10%.

Как работает генератор переменного тока (видео):

Принцип работы автомобильного генератора (видео):

Диагностика автомобильного генератора своими руками: