Автомобільний генератор - це

Автомобільний генератор - пристрій, що забезпечує перетворення механічної енергії обертання колінчастого вала двигуна автомобіля в електричну.

Автомобільний генератор використовується для зарядки автомобільного акумулятора. а також для харчування електроспоживачів. таких як система запалювання. автомобільна світлотехніка. бортовий комп'ютер. система діагностики і інші. До автомобільних генераторів висувають високі вимоги по надійності, так як генератор забезпечує безперебійну роботу більшості компонентів сучасного автомобіля.

Пристрій і загальний принцип роботи

На перших автомобілях застосовували колекторні генератори постійного струму. колекторний вузол яких був малонадёжним. Але з появою потужних випрямних напівпровідникових діодів від цієї схеми пішли до більш надійному варіанту.

Через змінної частоти обертання двигуна автомобіля і перемикань електроспоживачів в бортовій мережі, стає необхідним підтримання рівня напруги. Для цих цілей використовується регулятор напруги. керуючий струмом в обмотці збудження генератора.

Для того, щоб генератор після запуску двигуна почав виробляти електричну енергію, необхідно подати напругу на обмотку збудження. Це відбувається при повороті ключа замка запалювання в положення «ON». Струм в обмотці збудження регулюється регулятором напруги (в деяких автомобілях - окремий вузол, встановлений в моторному відсіку, в багатьох сучасних вбудований безпосередньо в генератор). Ротор генератора приводиться в рух через шків від клинового ременя. Створюване обмоткою збудження електромагнітне поле індукує електричний струм в силовій обмотці.

Напруга бортової мережі при працюючому генераторі і справному регуляторі напруги підтримується на рівні 13,5-14,5 В. Це вище рівня напруги акумулятора, що викликає невеликий вирівнюючий струм здійснює заряд батареї.

Чому, до речі, 14 вольт? Акумулятор адже начебто 12-вольта, електрика вся теж називається «двенадцатівольтових»? Справа в хитрому пристрої акумулятора. Якщо обмежити напруга генератора 12 вольтами, акумулятор буде постійно прагнути віддати свій струм в мережу, природно, постійно разряжаясь. Злегка підвищена напруга змушує його ... почати, навпаки, заряджатися від генератора. [1]

На автомобілях з дизельними двигунами напруга бортової мережі становить, як правило, 24 вольта. Встановлюються відповідно 24-вольт генератори. На старих автомобілях і мотоциклах напруга в бортовій мережі становило 6 вольт, генератори теж були 6-вольт.

Генератори постійного струму

Двигун автомобіля ГАЗ-63
Під цифрою 5 - генератор постійного струму,
під цифрою 16 - реле-регулятор.

На полюсах генератора (знаходяться на статорі). виконаних з електротехнічної сталі, знаходиться обмотка збудження. На якорі генератора - силова обмотка, з якою електричний струм знімається за допомогою колектора з щітками. Обмотка збудження і обмотка якоря з'єднані паралельно. в ланцюг обмотки збудження включений реле-регулятор.

1.Регулятор напруги (на електричних схемах скорочено позначається РН) зменшує магнітний потік в обмотці збудження (на статорі); обмотка реле включена послідовно з обмоткою збудження. При підвищенні напруги на генераторі вище розрахункового межі (наприклад понад 14,5 вольт) електромагнітне реле спрацьовує і послідовно обмотці збудження включається додатковий опір. обмежує струм збудження, зменшується магнітний потік. і, отже, напруга на генераторі зменшиться. При зменшенні напруги нижче розрахункового електромагнітне реле шунтує додатковий опір, струм в обмотці збудження зростає, зростає магнітний потік і напруга на генераторі підвищується. Оскільки процес протікає з великою частотою. напруга в бортовій мережі автомобіля залишається майже незмінним.

2.Огранічітель струму (скорочено ОТ) - електромагнітне реле, що не дозволяє току генератора перевищувати розрахункову величину. Обмотка обмежувача струму включена послідовно між генератором і споживачами. При досягненні струмом розрахункової сили, а значить і в обмотці обмежувача струму реле спрацьовує і в ланцюг обмотки збудження включається додатковий опір, зменшується струм збудження, зменшується напруга на генераторі, а отже, зменшується струм, що віддається генератором. При відключенні споживачів обмежувач струму підтримує постійну величину зарядного струму акумуляторної батареї. При включенні споживачів електроенергії зарядний струм буде зменшуватися в залежності від опору навантаження. При цьому, якщо струм зовнішньої ланцюга перевищує максимально допустимий обмежувачем струму, то, крім струму генератора, в зовнішній ланцюг піде струм з акумуляторної батареї, тобто батарея буде розряджатися.

Обмежувач струму і регулятор напруги працюють не одночасно. Поки струм, що віддається генератором не досягне допустимої максимальної величини, працює тільки регулятор напруги. Коли струм генератора досягне граничної величини, обмежувач струму включає додатковий опір, а регулятор напруги перестає працювати.

3.Реле зворотного струму (скорочено РОТ). При тривалому проходженні струму з батареї через генератор можуть перегрітися обмотки, крім того, марно розряджається акумулятор. Призначення реле зворотного струму - автоматично відключати генератор від зовнішньої ланцюга, коли його напруга стане менше напруги батареї і включати генератор, як тільки напруга генератора перевищить розрахункову величину.

Якщо на панелі приладів встановлена контрольна лампа роботи генератора (запалюється при низькій напрузі генератора, коли споживає енергію акумулятора) - встановлюється четвертий реле (зазвичай виконується в окремому корпусі) - реле включення контрольної лампи.

В СРСР серійно випускалися тільки вібраційні реле-регулятори (з електромагнітними реле), в 1970-і - 1980-і роки відзначена поява радіоаматорських конструкцій на напівпровідникових приладах (публікувалися в журналах «Радіо», «За кермом», «На допомогу радіоаматори».

Генератори змінного струму

Автомобільний генератор змінного струму. Приводний ремінь знятий.

Ротор автомобільного генератора змінного струму має обмотку збудження (у генератора постійного струму обмотка збудження знаходиться на сердечниках полюсів). ток підводиться через щітки і контактні кільця. Статор має три обмотки, з'єднані «зіркою». Знімається з статора струм випрямляється шістьма напівпровідниковими діодами (вбудовані в випрямний щит) і стає постійним. Далі випрямлений струм надходить в бортову електромережу автомобіля.

Регулятор напруги регулює струм обмотки збудження таким чином, щоб напруга, що знімається з генератора було якомога більш стабільним.

Регулятори напруги генераторів змінного струму можуть бути вібраційні (тільки електромагнітні реле), контактно-транзисторні (електромагнітні реле, керовані транзисторної схемою) або з використанням безконтактної технології (електромагнітне реле відсутня, ток регулює електронний ключ на транзисторах). Конструктивне виконання - виконані в окремому корпусі або вбудовані в генератор.

Наприклад, на автомобілі ГАЗ-53 застосовується контактно-транзисторний регулятор напруги РР-362 (генератор Г-250), на ВАЗ-2101 - вібраційний регулятор напруги РР-380 (генератор Г-221), а на автомобілі Москвич-2140 - безконтактний регулятор напруги РР-362А, вбудований в генератор Г-250Ж.

Обмежувач струму, реле зворотного струму і реле включення контрольної лампи генератора як такі відсутні, з їх роботою справляються напівпровідникові діоди випрямляча.

Застосування генераторів змінного струму дозволяє зменшити габаритні розміри, вага генератора, підвищити його надійність, зберігши або навіть збільшивши його потужність в порівнянні з генераторами постійного струму.

Наприклад, генератор постійного струму Г-12 (автомобіль ГАЗ-69) важить 11 кг, номінальний струм 20 ампер. а генератор змінного струму Г-250П2 (автомобіль УАЗ-469) при масі 5,2 кг видає номінальний струм 28 ампер.

Генератори на мото- і сільськогосподарської техніки

Трактор СХТЗ 15/30:
1 - магнето
2 - генератор постійного струму з самозбудженням (на тракторі не було акумулятора)
3 - пускова рукоятка ( «кривий стартер»)
4 - свічки запалювання (видно тільки три, четверта за генератором)

Розташування генератора на мотоциклах BMW (вгорі) і ІЖ-56 (внизу)

На тракторах та іншої сільськогосподарської техніки, яка не має акумуляторних батарей, встановлюються генератори з самозбудженням (на основі постійних магнітів). Так, на тракторі СХТЗ 15/30 (випускався в 1930-і роки) встановлювався генератор пості струму (двигун запускався вручну, рукояткою); на тракторі ДТ-75 - генератор змінного струму (двигун запускався бензиновим «пускач». Регулятори напруги також встановлювалися, інакше без них при високих оборотах двигуна перегорали б лампи розжарювання.

На мототехніки з батарейній системою запалювання пристрій і принцип дії генераторів не відрізняється від автомобільних. На старих мотоциклах стояли 6-вольт генератори постійного струму, на нових - 12-вольт генератори змінного струму.

На мототехніки, яка не має акумуляторних батарей (наприклад, мотоцикли «Мінськ». «Схід»), встановлюються генератори змінного струму з самозбудженням.

На мотоциклах з поперечним розташуванням двигуна (наприклад, мотоцикли «ІЖ») ротор генератора насаджений на передній кінець колінчастого вала (правий по ходу руху), генератор знаходиться в суміщеному картері двигуна і коробки передач. закритий кришкою. Зазвичай з деталями генератора об'єднані деталі системи запалювання (контакти переривника або датчик моменту іскроутворення безконтактної електронної системи запалювання)

«Прикурювання»

При «прикурювання» автомобільний генератор автомобіля-донора (особливо регулятор напруги) може вийти з ладу. Справа в тому, що струм, споживаний електричним стартером набагато більше, ніж максимальний струм, на який розрахований генератор і регулятор напруги.

Наприклад, стартер СТ-221 (ВАЗ-2101) має потужність 1,77 л. с .. сила струму холостого ходу 35 ампер. в режимі повного гальмування 500 А. Генератор Г-221 цього ж автомобіля розрахований на максимальний струм 42 А.

Для безпечного «прикурювання» рекомендується на автомобілі-донора від'єднувати акумуляторну батарею або зупиняти двигун.

Цікаві факти

На автомобілях з дизельними двигунами. мають гідравлічний привід гальмівної системи з вакуумним підсилювачем на задньому кінці генератора встановлений лопатевої вакуумний насос. Справа в тому, що на автомобілях з бензиновими двигунами для роботи підсилювача використовується розрядження. що створюється за дросельною заслінкою. у дизелів цієї заслінки, зрозуміло немає. Вакуумний насос включений в систему змащення двигуна.
Потужність, що витрачається для живлення обмотки збудження автомобільного генератора, як правило, становить 1/20 частину його номінальної вихідної потужності.
Для обертання намагніченого ротора ненагруженного генератора і появи номінальної напруги на його виході витрачається ще приблизно 1/20 частину його номінальної вихідної потужності.
Лише під навантаженням (лампи, магнітола, зарядка акумулятора) вал генератора робить істотний опір обертанню, так як навколо його обмотки статора з'являється власне магнітне поле, яке взаємодіє з полем ротора.
Простий спосіб перевірки роботи регулятора напруги - виміряти електричну напругу на автомобільному акумуляторі до і після запуску двигуна. До запуску напруга складе 12 Вольт, після запуску має бути трохи більше.
На сучасних автомобілях блок керування двигуном автоматично піднімає обороти холостого ходу при включенні будь-яких споживачів електроенергії.
На важких автомобілях з дизельними двигунами встановлюється два 12-вольтів акумулятора, з'єднаних послідовно (там, де застосована 24-вольта схема). Може виявитися так, що один акумулятор перезаряджається (кипить), а інший недостатньо заряджається. Справа в тому, що практично неможливо знайти дві абсолютно однакових акумуляторних батареї (по внутрішньому опору). В такому випадку буває досить поміняти батареї місцями, щоб відновити нормальний заряд.

література

Корягін А. П. Соловйов Г. М.Устройство, обслуговування та правила руху автомобілів. Військове видавництво Міністерства оборони Союзу РСР, Київ, 1957 рік.
Короткий автомобільний довідник. Державний науково-дослідний інститут автомобільного транспорту, Київ, 1983 рік.