Nie dokonamy odkrycia, jeśli powiemy, że często zdarzają się przerwy w dostawie prądu. To z kolei stwarza wiele niedogodności, zarówno w domu, jak iw pracy, a także w szkołach, placówkach przedszkolnych, szpitalach itp.
Dlatego, aby uchronić się przed tego rodzaju problemami, wystarczy kupić generator. Nagłe przerwy w dostawie prądu mogą spowodować nie tylko wyłączenie sprzętu, ale także wyłączenie go na długi czas, jeśli w ogóle go nie zepsuć. Ponadto brak prądu stwarza wiele niedogodności w każdej produkcji. Na przykład, jak kontynuować operację, jeśli nagle zgasły światła, a pacjent nadal leży na stole? Dlatego każdy rozważny człowiek z góry zatroszczy się o jakość i stabilne działanie swojego przedsiębiorstwa lub instytucji, a także o bezpieczeństwo mienia, niezależnie od tego, czy jest biznesmenem, bankierem, urzędnikiem, właścicielem biura, sklepu czy jakiejkolwiek nieruchomości, która wymaga oświetlenia lub ogrzewania.
W takich przypadkach proponujemy proste i coraz bardziej popularne wyjście - użycie generatorów. Dlaczego są dobre? Po pierwsze, nadają się zarówno do użytku domowego, jak i przemysłowego. Wszystko zależy od ich mocy. Obecnie produkowane są bardzo wygodne przenośne generatory benzynowe. Wykonane są w formie małej walizki, którą z łatwością można przenosić z miejsca na miejsce. Po drugie, ten typ generatora jest łatwy w obsłudze. Właściciel, postępując zgodnie z załączoną instrukcją, może szybko i łatwo nauczyć się z niego korzystać. Takie małe generatory benzynowe mają moc do 1 kW.
Jeśli potrzebujesz więcej mocy, powiedzmy do 6 kW, wówczas generator benzynowy z falownikiem będzie ci dobrze służył. Jest niezastąpiony jako rezerwowe źródło zasilania w przypadku krótkich przerw w dostawie energii elektrycznej. Najczęściej w tego typu generatorach stosowane są silniki Hondy, które posiadają układ zabezpieczający przed przepięciami oraz kontrolę zużycia oleju.
A generatory diesla są bardziej odpowiednie do zastosowań przemysłowych. W zależności od mocy zużywają od 6 do 50 litrów oleju napędowego. Należy wziąć pod uwagę, że uruchomienie i zatrzymanie zajmuje trochę czasu i pożądane jest posiadanie specjalnego pomieszczenia do zainstalowania generatora diesla.
Zaletą generatorów jest również ich stosunkowo niski koszt, przyjazność dla środowiska, zwartość. Ponadto instalacje te nie wytwarzają zbędnego hałasu, co również jest bardzo ważne. Do celów przemysłowych produkowane są elektrownie benzynowe o mocy 10 kW. Okazuje się, że z takim sprzętem uchronisz się przed wszelkimi kłopotami podczas przerw w dostawach energii elektrycznej i nie możesz martwić się o płynne działanie swojego przedsiębiorstwa.
Każdy samochód wyposażony jest w pokładową sieć elektryczną, której przypisuje się wiele zadań – od uruchomienia silnika rozrusznikiem elektrycznym i wytworzenia iskry zapalającej mieszankę paliwowo-powietrzną po zapewnienie działania reflektorów, radia, alarmów i innych urządzeń . Wszystkie powyższe urządzenia zużywają energię elektryczną, która jest generowana przez dwa elementy - generator i akumulator. W tym artykule porozmawiamy o tym, jak jest ustawiony i działa generator samochodowy, jakie są jego główne awarie i na co należy zwrócić uwagę podczas pracy.
Do czego służy generator?
Dostarczanie energii elektrycznej do zasilania sieci pokładowej do czasu uruchomienia silnika spalinowego odbywa się za pomocą akumulatora. Jednak bateria nie może generować prądu, tylko magazynuje go w sobie, oddając w razie potrzeby. Z tego powodu nie można używać akumulatora do ciągłego zapewnienia działania samochodowego sprzętu elektrycznego - szybko odda cały prąd i całkowicie się rozładuje. Nawet podczas uruchamiania jednostki napędowej akumulator wydziela znaczną część ładunku, ponieważ rozrusznik zużywa dużo energii elektrycznej.
Automatyczny generator zapewnia przywracanie naładowania akumulatora i zasilanie wszystkich odbiorników podłączonych do sieci pokładowej. Nie magazynuje w sobie energii elektrycznej, jak akumulator, ale wytwarza ją w sposób ciągły podczas pracy silnika. Ale dopóki silnik spalinowy nie zostanie uruchomiony, ten węzeł nie działa, a funkcję zasilania sieci pokładowej pełni akumulator.
Działanie generatora samochodowego jest podobne do działania silnika elektrycznego, tylko w odwrotnej kolejności. Silnik elektryczny odbiera energię i przekształca ją w działanie mechaniczne, podczas gdy oscylator przekształca mechaniczny obrót wirnika w energię elektryczną.
W skrócie zasadę działania generatora samochodowego można wytłumaczyć w następujący sposób: obrót wirnika prowadzi do powstania pola magnetycznego, które oddziałuje na uzwojenie stojana. Prowadzi to do pojawienia się w tym ostatnim prądu elektrycznego, który jest następnie dostarczany do zasilania odbiorników wchodzących w skład sieci pokładowej pojazdu.
Jednak działanie autogeneratora ma pewne cechy, które należy wziąć pod uwagę. Nowoczesny generator elektryczny montowany w samochodach ma trzy fazy i wytwarza prąd przemienny, natomiast do zasilania sieci pokładowej potrzebny jest prąd stały. Ponadto generowany prąd elektryczny musi mieć ściśle określone parametry, w przeciwnym razie istnieje prawdopodobieństwo, że wyłączy sprzęt. Aby temu zapobiec, węzeł jest wyposażony w dodatkowe elementy.
Urządzenie generatora samochodowego
Autogenerator zawiera kilka elementów:
- Wirnik.
- Stojan.
- Blok szczotki.
- Blok prostownika (mostek diodowy).
1 - tylne łożysko; 2 - blok prostownika; 3 - pierścienie kontaktowe; 4 - pędzel; 5 - uchwyt na szczotkę; 6 - obudowa; 7 - dioda; 8 - tuleja łożyska; 9 - śruba; 10 - tylna okładka; 11 - wirnik; 12 - śruba; 13 - wirnik; 14 - uzwojenie wirnika; 15 - przednia okładka; 16 - wał wirnika; 17 - podkładka; 18 - nakrętka; 19 - koło pasowe; 20 - przednie łożysko; 21 - uzwojenie wirnika; 22 - stojan.
Wirnik
Wirnik (od angielskiej rotacji - rotacji) jest ruchomą częścią oscylatora. Jest to wałek z umieszczonym na nim uzwojeniem wzbudzenia, umieszczonym pomiędzy dwiema połówkami biegunów. Te ostatnie są wykonane przez tłoczenie, każdy z nich ma sześć występów w kształcie dzioba umieszczonych na górze uzwojenia. Te połówki tworzą system biegunów i pierścieni ślizgowych. Zadaniem pierścieni jest doprowadzenie prądu elektrycznego do uzwojenia poprzez jego zaciski.
Uzwojenie wzbudzenia ma na celu wytworzenie pola magnetycznego. Aby rozwiązać ten problem, należy zastosować do niego słaby prąd elektryczny. Przed uruchomieniem zasilacza akumulator dostarcza prąd w celu wytworzenia pola magnetycznego. Gdy silnik spalinowy uruchomi się i liczba obrotów osiągnie żądaną wartość, prąd jest dostarczany do uzwojenia wzbudzenia przez generator
Na rotorze dodatkowo umieszczono:
- Koło napędowe.
- Łożyska toczne.
- Urządzenie chłodzące (wentylator).
Wirnik znajduje się wewnątrz stojana, wciśnięty pomiędzy osłony części korpusu. Pokrywy wyposażone są w gniazda, w których osadzone są łożyska wirnika. Dodatkowo osłona umieszczona z boku koła napędowego posiada otwory wentylacyjne.
Schemat wentylacji generatora
stojan
Ten element, w przeciwieństwie do powyższego, jest nieruchomy (statyczny), dlatego ma swoją nazwę. Jego zadaniem jest uzyskanie zmiennego prądu elektrycznego, który powstaje pod wpływem pola magnetycznego wirnika. Stojan składa się z uzwojeń i rdzenia. Ten ostatni jest wykonany z blachy stalowej i ma rowki do ułożenia trzech uzwojeń (w zależności od liczby faz). Uzwojenia można układać na dwa sposoby: pętla lub fala. Schemat ich połączenia może być również inny - w formie gwiazdy lub trójkąta.
1 - rdzeń; 2 - uzwojenie; 3 - klin szczelinowy; 4 - rowek; 5 - wyjście do podłączenia z prostownikiem.
Po połączeniu zgodnie ze schematem „gwiazdy” wszystkie uzwojenia są połączone razem na jednym z końców we wspólnym punkcie. Ich drugie końce działają jak terminale. Schemat „trójkąta” przewiduje połączenie uzwojeń według innej zasady: 1. z 2., 2. z 3. i 3. z kolei z 1.. W tym przypadku funkcję wniosków pełnią punkty połączeń. Wizualnie oba schematy pokazano na rysunku.
Schemat „gwiazda” i „trójkąt”.
Blok szczotki
Zadaniem tego elementu generatora jest przekazanie energii elektrycznej do uzwojenia wzbudzenia. Konstrukcyjnie blok jest obudową, w której znajduje się para sprężynowych szczotek grafitowych. Te ostatnie są dociskane za pomocą sprężyn do pierścieni ślizgowych, ale nie są do nich sztywno przymocowane.
Regulator jest potrzebny do utrzymania napięcia wyjściowego w określonych granicach. Jest to konieczne, ponieważ ilość prądu, jak i jego parametry, zależą od prędkości obrotowej silnika, a trwałość akumulatora jest bezpośrednio związana z przyłożoną różnicą potencjałów. Niewystarczające napięcie doprowadzi do „przewlekłego” niedoładowania akumulatora, a nadmierne napięcie doprowadzi do przeładowania. Zarówno w pierwszym, jak iw drugim przypadku żywotność baterii wyraźnie się zmniejszy. Nowoczesne samochody wyposażone są w elektroniczne sterowniki półprzewodnikowe.
Mostek diodowy (blok prostownika)
Zadaniem tego elementu jest zamiana dostarczonego do niego prądu przemiennego na prąd stały niezbędny do zasilania sieci pokładowej. Strukturalnie składa się z płyt odprowadzających ciepło, w których zamontowane są diody w ilości 6 sztuk - 2 na każde uzwojenie stojana (na „+” i na „-”).
Zasada działania generatora samochodowego
Teraz zastanówmy się, jak działa autogenerator. Po przekręceniu kluczyka w stacyjce napięcie jest podawane do uzwojenia, przechodząc przez pierścienie ślizgowe, a także przez blok szczotki. Rezultatem jest pojawienie się pola magnetycznego wokół uzwojenia wzbudzenia. Stale obraca się wraz z wirnikiem, działając na uzwojenia stojana. Na wnioskach tego ostatniego powstaje przemienny prąd elektryczny, który jest następnie dostarczany do mostka diodowego. Na wyjściu prostownika prąd ma już stałą wartość. Następnie jest podawany do regulatora napięcia, z którego trafia do szczotek grafitowych, dostarcza energię do odbiorników włączonych do sieci pokładowej oraz ładuje akumulator.
Napięcie wyjściowe urządzenia jest regulowane w następujący sposób. Regulator współpracujący z kostką szczotkową zmienia wielkość napięcia podawanego do uzwojenia. Prowadzi to do zmiany parametrów pola magnetycznego, a także ilości wytwarzanej energii elektrycznej. Dodatkowo regulator zapewnia kompensację termiczną, której istotą jest to, że napięcie zmienia się odwrotnie do temperatury (im jest niższe, tym większa różnica potencjałów i odwrotnie).
Główne awarie generatora samochodowego
To urządzenie jest dość niezawodne i przy prawidłowym działaniu nie psuje się przez długi czas. Jednak awarie nadal występują, a przyczyny awarii mogą mieć charakter elektryczny lub mechaniczny.
Usterki elektryczne
Takie problemy występują częściej niż problemy mechaniczne, dość trudno jest je poprawnie zidentyfikować i wyeliminować. Może to być zwarcie uzwojeń wzbudzenia na stojanie lub wirniku, ich pęknięcie, awaria regulatora napięcia lub awaria diod na zespole prostownika. Problemy te są również niebezpieczne, ponieważ wpływają niekorzystnie na akumulator, dopóki nie zostaną zidentyfikowane i wyeliminowane. Tak więc uszkodzony regulator napięcia spowoduje ciągłe ładowanie akumulatora. Jednocześnie praktycznie nie ma zewnętrznych oznak awarii, najczęściej wykrywa się ją podczas złożonej diagnostyki, mierząc napięcie wyjściowe na oscylatorze lub podejrzewając, że coś jest nie tak, gdy akumulatory zawodzą jeden po drugim już po kilku miesiące.
Przerwa lub zwarcie uzwojeń wzbudzenia jest eliminowane przez przewijanie. Pozostałe usterki elektryczne są korygowane poprzez wymianę uszkodzonej części.
Awarie mechaniczne
Przyczyną problemów mechanicznych jest zwykle zużycie szczotek grafitowych, koła pasowego lub szczotek, a także pęknięty pasek napędowy alternatora. Te usterki są dość łatwe do zdiagnozowania przez obcy hałas słyszany podczas działania oscylatora. Problemy te są eliminowane poprzez wymianę niedziałającego elementu.
Na koniec pozostaje udzielić porady, aby okresowo diagnozować generator, sprawdzając jego elementy pod kątem zużycia i mierząc napięcie na wyjściu węzła. Umożliwi to terminową identyfikację i wyeliminowanie powstałych usterek, unikając w ten sposób problemów z akumulatorem i urządzeniami elektrycznymi wchodzącymi w skład sieci pokładowej pojazdu.
Jeśli porównamy samochód z żywym organizmem, to jego silnik działa jak serce, a generator działa jak układ nerwowy. Czy samochód będzie mógł się poruszać bez tego urządzenia? Tak, może, ale nie na długo, jeszcze nie. To alternator samochodowy ładuje akumulator, utrzymując ogólne napięcie działającej sieci. Opowiemy o zasadzie działania generatora i jego głównych elementach.
Jak urządzona jest jednostka
Wirnik
Ta część jest w rzeczywistości elektromagnesem z jednym uzwojeniem. Znajduje się na wale. Nad uzwojeniem jest przymocowany specjalny rdzeń, którego średnica jest o półtora do dwóch milimetrów mniejsza niż średnica rozrusznika. Zasilanie prądem zapewniają miedziane pierścienie. Znajdują się one również na wale i są połączone z uzwojeniem za pomocą specjalnych szczotek.
Meandrowy
Uzwojenie rozrusznika wykonane jest z drutu miedzianego. Jest przymocowany do rowków rdzenia. Ten ostatni ma kształt koła i jest wykonany z metalu o ulepszonych właściwościach magnetycznych. Ten materiał nazywa się żelazem transformatorowym. Ponieważ generator jest trójfazowy, rozrusznik jest wyposażony w trzy uzwojenia. Są ze sobą połączone i razem przypominają trójkąt.
Mostek prostowniczy jest podłączony w miejscu ich połączenia. Drut, z którego wykonane jest uzwojenie, posiada podwójną izolację żaroodporną. W większości przypadków stosuje się do tego specjalny lakier.
Regulator przekaźnika
Kolejnym ważnym elementem jest przekaźnik-regulator. Jest to układ elektroniczny i posiada wyjście na szczotki grafitowe. Przekaźnik-regulator można zainstalować w obudowie generatora lub oddzielnie od niego. W pierwszym przypadku znajduje się on obok szczotek grafitowych, w drugim szczotki są do niego przymocowane.
Mostek prostowniczy
Część składa się z sześciu diod. Te ostatnie znajdują się na przewodzącej podstawie w parach i są ze sobą łączone. Na wyjściu napięcie AC jest przetwarzane na DC. Most jest również nazywany „podkową”, ponieważ na zewnątrz przypomina ten produkt.
Na wideo - urządzenie generatora:
Zasada działania generatora
Działanie generatora samochodowego opiera się na zasadzie edukacji. Dzieje się tak w uzwojeniach stojana. Napięcie elektryczne jest generowane pod wpływem stałego pola magnetycznego, które tworzy się wokół rdzenia. Silnik napędza wirnik generatora za pomocą napędu pasowego. Do uzwojenia przykładane jest stałe napięcie, które jest wystarczające do wytworzenia strumienia magnetycznego.
Kiedy rdzeń obraca się wzdłuż uzwojeń, powstaje w nich siła elektromotoryczna. Przekaźnik-regulator dostosowuje siłę strumienia magnetycznego zgodnie z obciążeniem usuwanym z zacisku generatora. Na wyjściu powstaje napięcie w zakresie 13,6–14,2 (zależy to od pory roku). To wystarczy, aby naładować i utrzymywać go stale naładowanym. Sieć pokładowa jest również zasilana z bieguna dodatniego i jest połączona równolegle z akumulatorem. Niezależnie od tego, który generator kupiłeś, urządzenie i zasada działania będą takie same dla wszystkich próbek. Wszystkie takie jednostki działają w ten sam sposób.
Na wideo - zasada działania generatora:
Ani jeden generator samochodowy nie może działać bez. Element ten zapewnia utrzymywanie stałego napięcia, które jednostka generuje na skutek zmiany natężenia prądu zachodzącego w uzwojeniach. Jeśli wirnik obraca się z dużą częstotliwością bez regulatora, napięcie może osiągnąć kilkadziesiąt woltów. Doprowadzi to do przepalenia lamp i uszkodzenia uzwojeń, diod i innych urządzeń.
Rodzaje regulatorów
Zgodnie z ich konstrukcją regulatory napięcia dzielą się na dwie główne kategorie:
- hybrydowy;
- całka.
Pierwsza grupa obejmuje regulatory, w których obwodzie elektronicznym stosowane są jednocześnie elementy radiowe i. W nowoczesnych modelach samochodów najczęściej stosuje się regulatory integralne. Wszystkie komponenty takich urządzeń (z wyjątkiem stopnia wyjściowego) wykonane są w oparciu o cienkowarstwową technologię mikroelektroniczną.
Lampka pilocka
Aby uniknąć problemów z regulatorem, należy obserwować lampkę kontrolną. Znajduje się na desce rozdzielczej samochodu. Jeśli lampka świeci się, gdy generator pracuje, oznacza to awarię regulatora napięcia lub samego urządzenia.
Mocowanie alternatora samochodowego
Generator samochodowy jest zwykle mocowany z przodu silnika za pomocą śrub i specjalnych wsporników. Na osłonach znajdują się łapki montażowe oraz ucho urządzenia. Jeśli generator jest zamocowany za pomocą dwóch nóg, są one umieszczone na dwóch pokrywach silnika. W przypadku zastosowania tylko jednej stopki montażowej umieszcza się ją tylko na jednej osłonie (frontowej). Tylna noga ma zwykle otwór, w który montowana jest przekładka. Eliminuje szczelinę powstałą między wspornikiem silnika a podstawą stopy.
Różne tryby pracy agregatu prądotwórczego
Aby zrozumieć generator samochodowy, musisz zrozumieć tryby jego działania. Pierwszym trybem, który rozważymy, jest działanie generatora samochodowego podczas uruchamiania silnika. Podczas uruchamiania silnika rozrusznik zużywa głównie energię elektryczną. W tym trybie natężenie prądu jest bardzo duże, a to powoduje znaczny spadek napięcia na zacisku akumulatora. Tym samym odbiorcy energii elektrycznej zasilani są wyłącznie z akumulatora, który jest intensywnie rozładowywany.
Bezpośrednio po uruchomieniu silnika generator staje się głównym źródłem zasilania. Urządzenie zapewnia prąd potrzebny do ładowania baterii i obsługi różnych urządzeń elektrycznych. Po , poziom prądu ładowania spada. Generator pozostaje źródłem energii elektrycznej.
Po włączeniu potężnych odbiorników energii elektrycznej, takich jak grzejniki reflektorów lub wentylatory pieców, wirnik zaczyna się powoli obracać. Wtedy generator nie może dać tyle prądu, ile potrzeba. W tym trybie obciążenie jest przenoszone na akumulator, który szybko się rozładowuje.
Możesz wymienić generator w samochodzie, ale w tym celu musisz przestrzegać kilku zasad:
- nowa jednostka musi mieć taką samą charakterystykę prądowo-prędkościową jak standardowa;
- parametry energetyczne generatorów muszą być takie same;
- wymiary nowego generatora muszą być odpowiednie, aby można go było łatwo zainstalować na silniku;
- jednostki muszą mieć takie same przełożenia;
- obwody obu generatorów muszą być całkowicie identyczne.
Należy pamiętać, że generalnie jednostki montowane w samochodach zagranicznych są mocowane tylko jedną łapą. W tym samym czasie urządzenia domowe wykorzystujące dwie łapy. Dlatego przy zmianie obcej jednostki na naszą będziesz musiał wymienić wspornik montażowy na silniku.
Instalując akumulator w samochodzie, należy zwrócić uwagę na prawidłowe podłączenie biegunów. W przypadku błędu prostownik alternatora ulegnie awarii, co może doprowadzić do pożaru. To samo niebezpieczeństwo wiąże się z uruchomieniem silnika z nieprawidłowym określeniem biegunowości.
Podczas eksploatacji maszyny należy przestrzegać następujących zasad:
- kontrolować, monitorować czystość styków i niezawodność ich połączenia (jeśli styki przewodów są złe, napięcie na pokładzie jest poza zakresem);
- odłącz przewody od generatora samochodowego i akumulatora podczas spawania elektrycznego elementów konstrukcyjnych;
- upewnij się, że pasek alternatora jest prawidłowo napięty (jeśli jest luźno napięty, generator nie będzie mógł wydajnie pracować, jeśli jest zbyt napięty, jego łożyska szybko się zużyją);
- w przypadku sygnalizacji lampką kontrolną - natychmiast ustalić przyczynę.
Na wideo - naprawa generatora:
W żadnym wypadku nie należy wykonywać następujących czynności:
- zostaw samochód z podłączonym akumulatorem, jeśli podejrzewasz, że prostownik jest uszkodzony (doprowadzi to do rozładowania akumulatora i pożaru okablowania);
- sprawdzić, czy generator działa, zwierając ze sobą jego wyjścia lub odłączając akumulator podczas pracy silnika (dzięki temu regulator napięcia, komputer pokładowy, elementy elektroniczne układu zapłonowego mogą się zepsuć);
- aby umożliwić wnikanie pozostałości środka przeciw zamarzaniu lub innej cieczy do generatora;
- pozostawić generator włączony, jeśli zaciski akumulatora są zdjęte (prowadzi to do uszkodzenia wyposażenia elektrycznego maszyny i regulatora napięcia).
Powiedzieliśmy ci o głównych cechach generatora. Ta wiedza przyda się każdemu kierowcy, który chce zrozumieć samochody. Pamiętaj, że generator jest bardzo złożonym urządzeniem, dlatego ważne jest, aby o niego dbać. Stale monitoruj stan wszystkich jego części, a także stopień napięcia paska napędowego. Wtedy generator samochodowy będzie mógł Ci służyć tak długo, jak to możliwe.
Zostaw komentarz na temat tego, co przeczytałeś! Jesteśmy zainteresowani Twoją opinią.
Generator samochodowy jest jednym z najważniejszych podzespołów w samochodzie. Jego zadaniem jest generowanie i dostarczanie energii elektrycznej do wszystkich węzłów wymagających stałego poboru prądu. Dodatkowo zapewnia ładowanie akumulatora podczas uruchamiania samochodu oraz podczas pracy silnika.
Następnie zastanowimy się, z czego składa się generator elektryczny we współczesnych maszynach, jaka jest zasada działania i jak ważne jest utrzymanie go w idealnym stanie. A także przeanalizujemy, jakie są rodzaje urządzeń stosowanych w nowoczesnych samochodach.
Główne funkcje alternatora
Działanie urządzenia polega na zamianie energii mechanicznej generowanej przez wał korbowy na prąd elektryczny. Dzięki temu zasilanie jest dostarczane do wszystkich urządzeń, które potrzebują energii elektrycznej. Energia elektryczna jest magazynowana w akumulatorze samochodowym. W trybie normalnym to on zasila systemy wymagające prądu.
Ale podczas uruchamiania samochodu to rozrusznik jest głównym konsumentem energii. Natężenie prądu sięga setek amperów, a napięcie w sieci gwałtownie spada. To generator w tym momencie staje się głównym źródłem prądu. Akumulator generuje niestabilny prąd, który nie jest w stanie zapewnić stałego napięcia w sieci elektrycznej samochodu.
Obecny generator jest rodzajem siatki bezpieczeństwa, ponieważ to on zapewnia wytwarzanie i dostarczanie energii elektrycznej podczas nagłych skoków napięcia. Może to być nie tylko uruchomienie silnika, ale także włączenie reflektorów, zmiana biegów, a także uruchomienie dodatkowych systemów.
Dodatkowo urządzenie zapewnia ładowanie akumulatora, co również jest istotne dla pełnej eksploatacji samochodu.
Zasada działania
Istnieją dwa rodzaje generatorów: prąd stały i przemienny. W większości nowoczesnych samochodów instalowany jest drugi typ generatorów. Charakteryzują się tym, że obwód magnetyczny i przewodnik są nieruchome. Wiruje tylko magnes stały, podczas którego obrotu generowany jest prąd. Dzieje się tak, ponieważ obwód cewki jest przebijany przez strumień magnetyczny o zmiennej wielkości i kierunku. W rezultacie następuje równomierny wzrost i spadek energii.
Tak więc, przechodząc przez bieguny magnesu końcówki obwodu magnetycznego, powstaje prąd o zmiennej wielkości i kierunku. W cewce również się zmienia. Dlatego prąd nazywa się zmiennym. Konstrukcja urządzenia pozwala na generowanie wystarczającej ilości energii elektrycznej nawet przy stosunkowo powolnym obrocie, ponieważ ma dużą liczbę cewek i wirników, a zamiast konwencjonalnego magnesu zainstalowany jest w nim elektryczny.
We wszystkich modelach zasada działania generatorów jest prawie taka sama. Tylko niektóre elementy urządzenia mogą się zmieniać, zapewniając wytwarzanie większej ilości energii elektrycznej.
Jak działa alternator
Dla tych, którzy są choć trochę zorientowani w zasadach wytwarzania i dystrybucji energii elektrycznej, wszystko jest niezwykle proste. Samochód ma dwa obwody elektryczne: pierwotny i wtórny.
Pomiędzy obwodem pierwotnym i wtórnym znajduje się regulator napięcia. Oblicza poziom napięcia w obwodzie wtórnym iw zależności od tego ustawia parametry dla obwodu pierwotnego. Bez regulatora napięcia w samochodzie można by kontrolować poziom napięcia i ilość wytwarzanej energii elektrycznej.
Jeśli napięcie w sieci gwałtownie spadnie, regulator reaguje na jego działanie, a prąd w obwodzie uzwojenia pola wzrasta. W rezultacie pole magnetyczne wzrasta, wewnątrz urządzenia wytwarza się więcej energii elektrycznej. Napięcie wewnątrz mechanizmu będzie rosło, dopóki jego wzrost nie zostanie zatrzymany przez regulator.
Gdy poziom prądu w całej sieci zostanie wyrównany, regulator ponownie daje sygnał do zwiększenia napięcia w generatorze do pożądanego poziomu. Tak więc działanie generatora zależy bezpośrednio od ilości energii elektrycznej zużywanej przez wszystkie systemy pojazdu. Regulator napięcia kontroluje ilość wytwarzanej energii.
Ważny! Praca generatora nie zależy od prędkości obrotowej silnika. Jeśli występują awarie w sieci elektrycznej samochodu, jest to spowodowane albo problemami w samym generatorze, albo nieprawidłowym działaniem regulatora napięcia, ale nie problemami w silniku. Urządzenie prądotwórcze pozwala na wygenerowanie odpowiedniej ilości energii elektrycznej nawet przy niskich prędkościach jednostek.
Poniżej możesz obejrzeć film z przystępnym wyjaśnieniem działania alternatora:
Jak zasilany jest generator
Generator napięcia w samochodzie pełni funkcję przetwarzania energii mechanicznej na energię elektryczną. Energia mechaniczna jest wytwarzana z silnika samochodu. Urządzenie generatora jest zaprojektowane w taki sposób, że koło pasowe wału korbowego przenosi ruch na koło pasowe generatora. Pomiędzy nimi znajduje się mocowanie paska, które zapewnia tę przekładnię.
Wszystkie nowoczesne samochody są wyposażone w paski klinowe, które mają dobrą elastyczność i umożliwiają montaż kół pasowych o małej średnicy na generatorach. A im mniejsza średnica tego węzła, tym więcej jednostka może generować energię. Ta zależność zapewnia wysokie przełożenia, które wyróżniają szybkie generatory.
Z tego możemy wywnioskować, że zastosowanie nowych materiałów i technologii w produkcji generatorów prądu przemiennego i stałego może zwiększyć ich wydajność. Jest to bardzo ważne w przypadku zaawansowanych technologicznie pojazdów z ich zwiększonym zużyciem energii.
Urządzenie generatora
Konstrukcja generatora niewiele się zmieniła od czasu wynalezienia pierwszych mechanizmów elektrycznych prądu stałego i przemiennego, służących do wytwarzania energii elektrycznej w samochodach. To urządzenie ma następujące urządzenie:
- rama;
- dwie osłony z otworami wentylacyjnymi. Aluminiowe osłony są ściągane trzema lub czterema śrubami;
- wirnik obracający się w dwóch łożyskach i napędzany kołem pasowym;
- prąd do uzwojenia elektromagnesu jest dostarczany przez dwa miedziane pierścienie i szczotki grafitowe;
- one z kolei są podłączone do przekaźnika-regulatora, który zapewnia kontrolę nad poziomem wytwarzania energii elektrycznej wewnątrz jednostki. W zależności od modyfikacji przekaźnik może być wbudowany w obudowę lub umieszczony na zewnątrz.
Wszystkie nowoczesne urządzenia wyposażone są w wentylatory chłodzące, które zapobiegają przegrzaniu urządzenia. Generatory są mocowane bezpośrednio z przodu silnika za pomocą specjalnych wsporników.
Stojan generatora składa się z rdzenia, uzwojenia, klina szczelinowego, rowka i przewodu do podłączenia prostowników. Wirnik składa się z układu biegunów. Podzespoły te znajdują się w obudowie, a ich praca i interakcja jest podstawą do wytwarzania energii elektrycznej wewnątrz urządzenia.
W zespole szczotki znajdują się szczotki lub styki ślizgowe. Mogą to być poligrafity lub elektrografity. Zespoły szczotek przekazują prąd stały do obracającej się zwory, która działa jak magnes stały. Ale te same szczotki są słabym ogniwem tej konstrukcji, ponieważ wymagają ciągłej konserwacji, czyszczenia i wymiany zużytych części.
Urządzenie bezszczotkowego generatora samochodowego
Bezszczotkowy typ urządzenia jest obecnie najbardziej powszechny, ponieważ jest najbardziej niezawodny i nie wymaga ciągłej konserwacji. Jak każde inne urządzenie składa się z dwóch węzłów:
W przeciwieństwie do mechanizmów szczotkowych zastosowano tutaj złożoną regulację napięcia wyjściowego. Jest to realizowane dzięki temu, że osie uzwojeń są przesunięte o 90 stopni. W rezultacie, gdy obciążenie wzrasta, pole magnetyczne wirnika przesuwa się w kierunku uzwojenia głównego, a wytwarzane w nim pole elektromagnetyczne wzrasta. Napięcie z kolei stabilizuje się.
Taki mechanizm urządzenia ma następujące zalety:
- podczas pracy urządzenia nie powstaje pył węglowy, co jest głównym problemem generatorów szczotkowych;
- po pewnym okresie eksploatacji wymiana szczotek nie jest wymagana;
- zmniejszona liczba konstrukcji mechanicznych znacznie zwiększa niezawodność urządzenia i minimalizuje koszty jego utrzymania;
- urządzenie nie boi się niekorzystnych warunków atmosferycznych;
- Takie urządzenia mają prostą konstrukcję, przez co są tańsze.
Generatory bezszczotkowe są dość popularne, mimo że są jednofazowe i mają niską wydajność. Jednak ta wada jest eliminowana przez zastosowanie układów z elektronicznym sterowaniem i niezależnym wzbudzeniem.
Jak działa generator prądu stałego?
Urządzenie prądu stałego ma podobną konstrukcję z generatorem prądu przemiennego. Jego głównymi częściami są kotwica w postaci walca z uzwojeniem i elektromagnesami, które wytwarzają napięcie w urządzeniu.
Dzielą się na dwa typy: samowzbudne i wykorzystujące niezależne przełączanie, takie urządzenia mogą być również szczotkowane i bezszczotkowe.
Ze względu na to, że generatory prądu stałego potrzebują stałego źródła energii, ich zakres jest dość wąski. Często są one wykorzystywane do zasilania publicznego transportu elektrycznego. Ten typ urządzenia jest stosowany w generatorach diesla.
Maszyna elektryczna, która przekształca energię mechaniczną w prąd elektryczny, nazywana jest generatorem samochodowym. Zadaniem alternatora w samochodzie jest ładowanie akumulatora i zasilanie urządzeń elektrycznych podczas pracy silnika. Alternator jest używany jako generator samochodowy.
Generator znajduje się w silniku, najczęściej w jego przedniej części, napędzanej z wału korbowego. W pojazdach hybrydowych generator wykonuje pracę rozrusznika-generatora, podobny schemat jest stosowany w niektórych innych konstrukcjach systemu stop-start. Denso, Delphe i Bosch to obecnie wiodący światowi producenci alternatorów.
Istnieją dwa rodzaje projektów generatorów samochodowych: kompaktowe i tradycyjne. Różnice charakteryzujące te typy polegają na różnicy w układzie wentylatora, różnią się konstrukcją obudowy, zespołu prostownika i koła pasowego napędowego oraz wymiarami geometrycznymi. Ogólne parametry dostępne w obu typach generatorów samochodowych to:
- Wirnik;
- stojan;
- Rama;
- Regulator napięcia;
- Blok prostownika;
- Węzeł pędzla.
| 1 - tuleja zaciskowa | 14 - wyjście „67” |
| 2 - tuleja | 15 - wtyczka przewodu neutralnego |
| 3 - tuleja buforowa | 16 – szpilka mocowania generatora |
| 4 - tylna okładka | 17 - wirnik wentylatora |
| 5 - śruba do mocowania zespołu prostownika | 18 - koło pasowe |
| 6 - blok prostownika | 19 - talerze |
| 7 - zawór (dioda) | 20 - pierścień |
| 8 - tylne łożysko | 21 - przednie łożysko |
| 9 - pierścienie kontaktowe | 22 - uzwojenie wirnika |
| 10 - wał wirnika | 23 - wirnik |
| 11 - pędzle | 24 - uzwojenie stojana |
| 12 - wyjście „30” | 25 - stojan |
| 13 - uchwyt szczotki | 26 - okładka przednia |
| 1 - obudowa | 17 - koło pasowe |
| 2 - wyjście „B +” do podłączenia konsumentów | 18 - nakrętka |
| 3 - kondensator tłumiący szumy 2,2 uF | 19 - wał wirnika |
| 4 - wspólne wyjście dodatkowych diod (podłączonych do wyjścia „D+” regulatora napięcia) | 20 - przednie łożysko wału wirnika |
| 5 - uchwyt diod dodatnich zespołu prostownika | 21 - nabiegunniki wirnika w kształcie dzioba |
| 6 - uchwyt diod ujemnych zespołu prostownika | 22 - uzwojenie wirnika |
| 7 - przewody uzwojenia stojana | 23 - rękaw |
| 8 - regulator napięcia | 24 - śruba sprzęgająca |
| 9 - uchwyt szczotki | 25 - łożysko tylnego wirnika |
| 10 - tylna okładka | 26 - tuleja łożyska |
| 11 - okładka przednia | 27 - pierścienie ślizgowe |
| 12 - rdzeń stojana | 28 - dioda ujemna |
| 13 - uzwojenie stojana | 29 - dioda dodatnia |
| 14 - zdalny pierścień | 30 - dodatkowa dioda |
| 15 - podkładka | 31 - wyjście "D" (wspólne wyjście dodatkowych diod) |
| 16 - podkładka stożkowa |
1 - generator; 2 - dioda ujemna; 3 - dodatkowa dioda; 4 - dioda dodatnia; 5 - lampka kontrolna rozładowania akumulatora; 6 - zestaw wskaźników; 7 - woltomierz; 8 - blok montażowy; 9 - dodatkowe rezystory 100 Ohm, 2 W; 10 - przekaźnik zapłonu; 11 - wyłącznik zapłonu; 12 - bateria; 13 - kondensator; 14 - uzwojenie wirnika; 15 - regulator napięcia
Główne zadanie wirnika- wytworzyć wirujące pole magnetyczne, w tym celu uzwojenie wzbudzenia znajduje się na wale wirnika. Umieszczony jest w dwóch połówkach tyczki, każda połówka ma po sześć występów - nazywane są dziobami. Na wale są również pierścienie stykowe, są dwa z nich i to przez nie zasilane jest uzwojenie wzbudzenia. Pierścionki najczęściej wykonane są z miedzi, pierścienie stalowe lub mosiężne są dość rzadkie. Wyprowadzenia uzwojenia wzbudzenia są przylutowane bezpośrednio do pierścieni.
Na wale wirnika osadza się jeden lub dwa wirniki wentylatora (ich liczba zależy od konstrukcji) i zamocowane jest napędzane koło pasowe. Dwa bezobsługowe łożyska kulkowe tworzą zespół łożyska wirnika. Łożysko wałeczkowe może być również umieszczone z boku pierścieni ślizgowych na wale.
Stojan jest niezbędny do wytworzenia przemiennego prądu elektrycznego, łączy metalowy rdzeń i uzwojenia, rdzeń jest wykonany z płyt, są one wykonane ze stali. Ma 36 rowków do uzwojenia uzwojenia, uzwojenia są ułożone w tych rowkach, jest ich trzy, tworzą połączenie trójfazowe. Istnieją dwa sposoby układania uzwojeń w rowkach - metoda fali i metoda pętli. Uzwojenia są połączone ze sobą zgodnie ze schematami „gwiazdy” i „trójkąta”.
Czym są te schematy?
- „Gwiazda” - jeden koniec uzwojenia jest połączony w jednym punkcie, a drugi koniec to konkluzja;
- „Trójkąt” - pierścieniowe połączenie końców uzwojeń w sekwencji, wnioski pochodzą z punktów połączeń.
Zespół szczotki służy do zapewnienia przeniesienia prądu wzbudzenia na pierścienie stykowe. Składa się z dwóch grafitowych szczotek, sprężynek dociskających je oraz uchwytu na szczotki. W generatorach nowoczesnych maszyn uchwyt szczotki jest umieszczony wraz z regulatorem napięcia w jednym nierozłącznym zespole.
Zespół prostownika realizuje funkcję przetwarzania napięcia sinusoidalnego generowanego przez generator na napięcie stałe sieci pokładowej samochodu. To płytki pełniące funkcję radiatorów, z zamontowanymi diodami. W bloku znajduje się sześć półprzewodnikowych diod mocy, po dwie na każdą fazę, jedna dla wyjścia „dodatniego”, a druga dla „ujemnego” wyjścia generatora.
W wielu generatorach uzwojenie wzbudzenia jest połączone przez oddzielną grupę, która składa się z dwóch diod. Te prostowniki zapobiegają przepływowi prądu rozładowania akumulatora przez cewkę, gdy silnik nie pracuje. Gdy uzwojenia są połączone zgodnie z zasadą „gwiazdy”, na zacisku zerowym zainstalowane są dwie dodatkowe diody mocy, co pozwala zwiększyć moc generatora nawet o 15 procent. Jednostka prostownika jest podłączana do obwodu generatora w specjalnych miejscach montażu przez lutowanie, spawanie lub skręcanie.
Regulator napięcia- jego celem jest utrzymanie napięcia generatora w określonych granicach. Obecnie generatory wyposażone są w półprzewodnikowe elektroniczne (lub zintegrowane) regulatory napięcia.
Konstrukcje regulatorów napięcia:
- projektowanie hybrydowe - wykorzystanie razem elementów radiowych i urządzeń elektronicznych w układzie elektronicznym;
- zintegrowana konstrukcja - wszystkie elementy regulatora (nie licząc stopnia wyjściowego) wykonane są w cienkowarstwowej technologii mikroelektronicznej.
Regulator napięcia powoduje zmianę napięcia dostarczanego do ładowania akumulatora poprzez kompensację temperaturową napięcia (w zależności od t powietrza). Im wyższa temperatura powietrza, tym mniejsze napięcie trafia do akumulatora.
Generator jest napędzany przez napęd pasowy, zapewnia obrót wirnika z prędkością dwu- lub trzykrotnie przekraczającą prędkość wału korbowego. W różnych konstrukcjach generatora można zastosować pasek wielorowkowy lub pasek klinowy:
- Pasek klinowy ma warunki do szybkiego zużycia (w zależności od określonej średnicy koła pasowego), ponieważ zakres paska klinowego jest ograniczony rozmiarem napędzanego koła pasowego.
- Pasek w kształcie litery V jest uważany za bardziej uniwersalny, mający zastosowanie do małych średnic napędzanego koła pasowego, za jego pomocą uzyskuje się większe przełożenie. Nowoczesne modele generatorów mają w swoich konstrukcjach pasek klinowy.
Po przekręceniu kluczyka w stacyjce prąd jest doprowadzany do uzwojenia wzbudzenia przez zespół szczotek i pierścienie ślizgowe. W uzwojeniu indukowane jest pole magnetyczne. Wirnik generatora zaczyna się poruszać wraz z obrotem wału korbowego. Uzwojenia stojana są przebijane przez pole magnetyczne wirnika. Napięcie przemienne pojawia się na zaciskach uzwojeń stojana. Po osiągnięciu określonej prędkości uzwojenie wzbudzenia jest zasilane bezpośrednio z generatora, to znaczy generator przechodzi w tryb samowzbudzenia.
Napięcie przemienne jest przetwarzane przez prostownik na napięcie stałe. W tym stanie generator jest zaangażowany w dostarczanie prądu wymaganego do ładowania zasilacza do odbiorników i akumulatora.
Regulator napięcia jest aktywowany, gdy zmienia się obciążenie i prędkość wału korbowego. Zajmuje się regulacją czasu włączenia uzwojenia wzbudzenia. Czas załączenia uzwojenia wzbudzenia maleje wraz ze spadkiem obciążenia zewnętrznego i wzrostem prędkości generatora. Czas wydłuża się wraz ze wzrostem obciążenia i malejącą prędkością. Gdy pobierany prąd przekracza możliwości generatora, akumulator zostaje włączony. Na desce rozdzielczej znajduje się lampka kontrolna, która kontroluje stan roboczy generatora.
Główne parametry generatora:
- Napięcie znamionowe;
- znamionowa częstotliwość wzbudzenia;
- prąd znamionowy;
- częstotliwość samowzbudzenia;
- Wydajność (współczynnik wydajności).
Charakterystyka prądowo-prędkościowa- jest to zależność natężenia prądu od częstotliwości obrotów generatora.
Oprócz wartości nominalnych charakterystyka prądowo-prędkościowa ma inne punkty:
- minimalny prąd i minimalna prędkość robocza (40-50% prądu znamionowego to prąd minimalny);
- maksymalny prąd i maksymalna prędkość (nie więcej niż 10% maksymalnego prądu przekracza prąd znamionowy).
Wideo