Автомобільний генератор пристрій і принцип роботи

Автомобільний генератор, неодмінно входить до складу обладнання будь-якого транспортного засобу, можна порівняти з роллю електростанції в постачанні енергією потреб народного господарства.

Він є основним (при працюючому двигуні) джерелом електроенергії в машині і призначений через електричні дроти, обплутують весь автомобіль зсередини, підтримувати заданий і стабілізовану напругу електромережі автомашини. Принцип роботи автомобільного генератора заснований на теоретичному уявленні роботи класичного електричного генератора, що трансформує неелектричні види енергії в електричну.

У конкретному випадку автомобільного генератора вироблення електричної енергії відбувається за допомогою трансформації механічного обертального руху колінчастого вала рухового апарату.

Загальний принцип роботи

Теоретичні передумови, що лежать в основі схеми функціонування електрогенераторів, базуються на широко відомому випадку електромагнітної індукції, трансформує один вид енергії (механічний) в інший (електричний). Дія цього ефекту проявляється при приміщенні мідних проводів, укладених в вигляді котушки, і поміщених в магнітне поле змінної величини.

Це сприяє появі в проводах електрорушійної сили, яка приводить в рух електрони. Це рух електричних частинок породжує в проводах струм. а на кінцевих контактах проводів виникає електрична напруга, за рівнем безпосередньо залежне від того, з якою швидкістю змінюється магнітне поле. Вироблене таким чином змінна напруга необхідно подавати в зовнішню мережу.

В автомобільному генераторі для створення магнітного явища використовуються обмотки статора, в якому під впливом поля обертається якір ротора. На валу якоря розміщені струмопровідні обмотки, підключення до спеціальних контактам у вигляді кілець. Ці кільцеві контакти також закріплені на валу і обертаються разом з ним. З кілець за допомогою струмопровідних щіток і відбувається знімання електричної напруги і подача виробленої енергії електроспоживачів транспортного засобу.

Запуск генератора здійснюється за допомогою приводного ременя від фрикційного колеса колінчастого вала рухового апарату, який для початку роботи запускається від акумуляторного джерела. Для забезпечення ефективної трансформації виробленої енергії діаметр шківа генератора повинен помітно поступатися в діаметрі фрикційному колесу коленвала. Це забезпечує більш високі обороти вала генераторного агрегату. У цих умовах він функціонує з підвищенням свого ККД і забезпечує підвищені струмові характеристики.

вимоги

Щоб забезпечити безпечну роботу в заданому діапазоні характеристик всього комплексу електропристроїв робота автомобільного генератора повинна задовольняти високим технічним параметрам і гарантувати вироблення стабільного в часі рівня напруги.

Основною вимогою до автомобільних генераторів є стабільна вироблення струму з необхідними характеристиками потужності. Ці параметри покликані забезпечувати:

• підзарядку акумуляторної батареї;
• одночасне функціонування всього задіяного електрообладнання;
• стабільну напругу електромережі в широкому діапазоні зміни частот обертання валу ротора і динамічно підключаються навантажень;

Крім перерахованих вище параметрів, генератор конструюється з урахуванням його роботи в умовах критичних навантажень і повинен володіти міцним корпусом, мати при цьому малу масу і прийнятні габаритні розміри, володіти невисокими шумовими параметрами і прийнятним рівнем вироблених промислових радіоперешкод.

Пристрій і конструкція автомобільного генератора

Генератор автомобіля можна легко виявити в моторному відсіку, піднявши кришку капота. Там він закріплений болтами і спеціальними куточками до фронтальної частини двигуна. На корпусі генератора розміщені кріпильні лапи і натяжна проушина пристрою.

У корпусних коробці генератора встановлені майже всі блоки агрегату. Він проводиться з застосуванням металів легких сплавів на основі алюмінію, який чудово підходить для виконання завдання щодо відведення тепла. Конструкція корпусу являє собою поєднання двох основних частин:

• фронтальної кришки з боку контактних кілець;
• торцевої заглушки з боку приводу;

На фронтальній кришці закріплені щітки, регулятор напруги і випрямляючий міст. Об'єднання кришок в єдину конструкцію корпусу відбувається за допомогою спеціальних болтів.

Внутрішні поверхні кришок фіксують зовнішню поверхню статора, закріплюючи його положення. Також важливими конструктивними вузлами корпусних конструкції є фронтальний і тиловий підшипники, які забезпечують належні умови функціонування ротора і закріплюють його на кришці.

Конструкція роторного вузла складається зі схеми електромагніту з обмоткою збудження, змонтованої на несучому валу. Сам вал виготовляється з легованої сталі доповненої свинцевими присадками.

На вал ротора також закріплені мідні контактні кільця і ​​спеціальні підпружинені щіткові контакти. Контактні кільця відповідають за подачу струму на ротор.

Статорних вузол - це конструкція, що складається з сердечника з численними пазами (в більшості використовуваних випадків їх кількість дорівнює 36), в які укладені витки трьох обмоток, що мають між собою електричний контакт або за схемою «зірка», або за схемою «трикутник». Сердечник, іменований також магнитопроводом, виготовлений у вигляді порожнистої сферичної окружності з металевих пластин, стягнутих між собою заклепками або заварених в єдиний монолітний блок.

Для підвищення на статорних обмотках рівня напруженості магнітного поля в процесі виробництва цих пластин використовується трансформаторне залізо з посиленими магнітними параметрами.

Регулятор напруги

Цей електронний вузол розроблений для компенсації нестабільності обертання роторного вала, який з'єднаний з коленвалом силового агрегату автомобіля, який функціонує в широкому інтервалі зміни числа обертів. Регулятор напруги підключений до графітових токос'емник і сприяє стабілізації заданого постійного вихідної напруги, що надходить в електромережу машини. Цим він гарантує безперебійну експлуатацію електрообладнання.

За своїм конструкторському рішенню регулятори поділяються на дві групи:

До першого типу відносяться електронні блоки, на конструктивній платі яких змонтовані радіоелементи, розроблені із застосуванням дискретної (корпусних) технології, що відрізняється неоптимальною щільністю компоновки елементів.

До другого типу відносяться більшість сучасних електронних блоків регулювання напруги, розроблених з урахуванням інтегрального способу компонування радіоелементів, виготовлених на основі тонкоплівкової мікроелектронної технології.

випрямляч

З огляду на те що для правильного функціонування бортових приладів потрібно постійна напруга, вихід генератора живить мережу автомашини через електронний вузол, зібраний на потужних випрямних діодах.

Цей 3-фазний випрямляч, що складається з шести напівпровідникових діодів, три з яких підключені на мінусовий висновок ( «масу»), а три інших приєднані до плюсового контакту генератора, призначений для трансформації змінної напруги в постійне. Фізично блок випрямляча складається з подковообразного металевого тепловідведення з розміщеними на ньому випрямними діодами.

щітковий вузол

Цей вузол має вигляд пластикової конструкції і сконструйований для передачі напруги на контактні кільця. Містить всередині корпусу кілька елементів, головні з яких - підпружинені щіткові ковзаючі контакти. Вони бувають двох модифікацій:

• електрографітние;
• меднографітние (більш зносостійкі).

Конструктивно щітковий вузол часто виготовляється в одному блоці з регулятором напруги.

Система охолодження

Відведення надлишкового тепла, яке утворюється всередині корпусу генератора, забезпечують вентилятори, закріплені на його валу ротора. Генератори, у яких щітки, регулятор напруги і випрямний блок винесені назовні, за межі його корпусу і захищені спеціальним кожухом, забирають свіже повітря через спеціальні охолоджуючі щілини в ньому.

Крильчатка зовнішнього охолодження генератора

Пристрій класичної конструкції, з розміщенням вищезазначених вузлів всередині генераторного корпусу, забезпечують надходження свіжого повітряного потоку з боку контактних кілець.

Режими роботи

Для з'ясування принципу роботи автомобільного генератора необхідно представляти і режими його експлуатації.

• початковий період запуску двигуна;
• робочий режим двигуна.

У початковий момент запуску двигуна основним і єдиним споживачем, що витрачають електричну енергію, є стартер. Генератор ще не бере участі в процесі вироблення енергії, і надходження електроенергії в цей момент надає тільки акумулятор. З огляду на те що сила споживаного струму при цій схемі дуже велика і може досягати сотень ампер, АКБ доводиться інтенсивно витрачати запасені раніше електричну енергію.

Після закінчення процесу запуску двигун виходить на робочий режим, а генератор при цьому стає повноправним постачальником електроживлення. Він виробляє струм, необхідний для функціонування різного електроустаткування, що підключається в роботу. Разом з цією функцією генератор виробляє заряд акумулятора при працюючому двигуні.

Після набору акумулятором необхідного резервного заряду. необхідність в процесі підзарядки зменшується, споживання струму помітно падає, а генератор продовжує підтримувати роботу тільки електрообладнання. У міру підключення в роботу інших ресурсоємних споживачів електроенергії, потужності генератора в окремі моменти часу може не вистачати для забезпечення сумарного навантаження і тоді в загальну роботу включається акумулятор, робота якого в цьому режимі характеризується при цьому швидкою втратою заряду.

висновок

Автомобільний генератор сконструйований і розрахований на електроживлення штатних електроприладів і підзарядку акумулятора трансформацією механічної енергії клонували силового агрегату в електричну.

Генератор розташовується під капотом на передній частині двигуна. Конструкція генератора містить в собі основні вузли - корпус, статор, ротор, підшипники, регулятор напруги, випрямний міст, щітковий вузол і вентилятори.