Автомобильный генератор устройство. Автомобильный генератор: устройство, принцип работы и особенности

Как устроен автомобильный генератор. Какие основные компоненты входят в его состав. Каков принцип работы генератора в автомобиле. Какое напряжение и мощность он вырабатывает. Какие бывают виды автомобильных генераторов.

Что такое автомобильный генератор и для чего он нужен

Автомобильный генератор — это устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя в электрическую энергию. Он является ключевым элементом системы электроснабжения автомобиля и выполняет следующие важные функции:

• Обеспечивает электропитанием все электрические потребители автомобиля при работающем двигателе
• Заряжает аккумуляторную батарею, восполняя затраченную на запуск двигателя энергию
• Поддерживает необходимый уровень заряда аккумулятора во время движения

Без исправно работающего генератора невозможна нормальная эксплуатация современного автомобиля. При выходе генератора из строя автомобиль сможет проехать лишь небольшое расстояние на заряде аккумулятора, после чего двигатель заглохнет.

Основные компоненты автомобильного генератора

Конструкция автомобильного генератора включает следующие основные элементы:

• Статор — неподвижная часть с обмотками, в которых индуцируется электрический ток
• Ротор — вращающаяся часть с обмоткой возбуждения, создающей магнитное поле
• Выпрямительный блок — преобразует переменный ток в постоянный
• Регулятор напряжения — поддерживает стабильное выходное напряжение
• Щеточный узел — обеспечивает подачу тока на обмотку ротора
• Шкив — передает вращение от двигателя на вал ротора
• Корпус — объединяет все элементы в единую конструкцию

Каждый из этих компонентов играет важную роль в работе генератора. Их правильное взаимодействие обеспечивает эффективное преобразование механической энергии в электрическую.

Принцип работы автомобильного генератора

Принцип работы автомобильного генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Рассмотрим последовательность процессов, происходящих при работе генератора:

1. При запуске двигателя ток от аккумулятора подается на обмотку ротора, создавая первоначальное магнитное поле
2. Вращение коленвала через ременную передачу передается на вал ротора генератора
3. Вращающееся магнитное поле ротора пересекает обмотки статора, индуцируя в них переменный электрический ток
4. Индуцированный переменный ток поступает на выпрямительный блок, где преобразуется в постоянный
5. Регулятор напряжения стабилизирует выходное напряжение на уровне 14-14.5 В
6. Постоянный ток подается на заряд аккумулятора и питание электропотребителей

Таким образом, генератор обеспечивает автомобиль электроэнергией, поддерживая при этом заряд аккумулятора. Чем выше обороты двигателя, тем больше вырабатываемый генератором ток.

Напряжение и мощность автомобильных генераторов

Каковы основные электрические параметры современных автомобильных генераторов? Рассмотрим типичные значения напряжения и мощности:

• Номинальное напряжение: 14-14.5 В
• Максимальный ток: 60-180 А
• Мощность: 0.8-2.5 кВт

Напряжение 14-14.5 В является оптимальным для зарядки 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов. Мощность генератора подбирается с учетом потребностей конкретной модели автомобиля. На современных автомобилях с большим количеством электронных систем устанавливаются более мощные генераторы.

Виды автомобильных генераторов

В зависимости от конструктивных особенностей выделяют следующие основные виды автомобильных генераторов:

Генераторы с клювообразным ротором

Это наиболее распространенный тип. Ротор имеет форму звездочки с выступающими «клювами». Отличаются простотой конструкции и надежностью.

Генераторы с компактным ротором

Имеют уменьшенные габариты и вес за счет особой конструкции ротора. Применяются на современных малолитражных автомобилях.

Генераторы с внутренними вентиляторами

Оснащены встроенной системой воздушного охлаждения. Обеспечивают более эффективный теплоотвод при высоких нагрузках.

Как проверить работоспособность генератора

Существует несколько простых способов проверить, исправно ли работает генератор вашего автомобиля:

1. Измерьте напряжение на клеммах аккумулятора при работающем двигателе. Оно должно быть в пределах 13.8-14.5 В.
2. Включите мощные потребители (фары, кондиционер) и убедитесь, что напряжение не падает ниже 13 В.
3. Проверьте натяжение приводного ремня генератора. Слабое натяжение приводит к недостаточной выработке тока.
4. Прислушайтесь к работе генератора. Посторонние шумы могут свидетельствовать о неисправности подшипников.

При обнаружении отклонений рекомендуется обратиться в автосервис для более детальной диагностики генератора.

Типичные неисправности автомобильных генераторов

Каковы наиболее распространенные проблемы, возникающие при эксплуатации автомобильных генераторов? Рассмотрим основные неисправности:

• Износ щеток и контактных колец
• Выход из строя регулятора напряжения
• Пробой диодов выпрямительного блока
• Повреждение обмоток статора или ротора
• Разрушение подшипников
• Обрыв или ослабление приводного ремня

Своевременная диагностика и устранение этих неисправностей позволяет продлить срок службы генератора и избежать внезапного отказа электрооборудования автомобиля в пути.

Автомобильный генератор, и его устройство.

Автомобильный генератор, и его устройство.

26.11.2014

Автомоби́льный генера́тор — устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор используется для зарядки автомобильного аккумулятора, а также для питания электропотребителей, таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и другие. К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надёжности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля.

Устройство и общий принцип работы.

На первых автомобилях применяли коллекторные генераторы постоянного тока, коллекторный узел которых требовал постоянного контроля и частого обслуживания и, вдобавок, серьёзно ограничивал ток нагрузки. Появление мощных диодных выпрямителей, вначале селеновых, а позднее кремниевых, позволило использовать на автомобиле синхронный генератор переменного тока, несравнимо более надёжный и примерно втрое менее тяжёлый/материалоёмкий при той же мощности и более стабильном выходном токе.

В современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, а в выпрямителе применяют трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова.

Чтобы генератор после пуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо обеспечить питание обмотке возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в рабочее положение. Ток в обмотке возбуждения регулируется регулятором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или встроен в щёточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов регулятор напряжения (РН) питается от отдельной секции выпрямителя. Ротор генератора приводится от коленвала через шкив от клинового ремня. Создаваемое обмоткой возбуждения электромагнитное поле индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Из-за нестабильности частоты вращения двигателя и частых скачкообразных изменений нагрузки необходима стабилизация выходного напряжения генератора, её обеспечивает регулятор напряжения путем изменения тока возбуждения генератора.

Напряжение бортовой сети при работающем генераторе и исправном регуляторе напряжения поддерживается на уровне 13,8 — 14,2 В. Это напряжение необходимо для обеспечения прохождения тока заряда через аккумуляторную батарею, при этом необходимо обеспечить некоторое превышение совместного электрохимического потенциала всех пластин всех банок, иначе автомобильный аккумулятор не будет заряжаться.

На автомобилях и автобусах с мощными дизельными двигателями используются мощные автомобильные стартеры. Для обеспечения мощности без повышения потребляемого тока используется повышенное напряжение бортовой сети — 24 Вольта. Устанавливаются соответственно 24-вольтовые (номинально 28,4 Вольта) генераторы.

На старых автомобилях и мотоциклах напряжение в бортовой сети составляло 6 Вольт, генераторы тоже были 6-вольтовые, как правило, трёхщеточные постоянного тока с реле обратного тока (ГАЗ-67Б, Москвич-400, ЗИС-110).

Источник информации википедия, ссылка на сайт https://ru.wikipedia.org/wiki/Автомобильный_генератор
Литература:
Корягин А. П., Соловьёв Г. М. Устройство, обслуживание и правила движения автомобилей. Военное издательство Министерства обороны Союза ССР, Москва, 1957 год.
Краткий автомобильный справочник, Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта, Москва, 1983 год.
В. И. Василевский, Ю. А. Купеев. Автомобильные генераторы Москва, Транспорт, 1978 год
М. М. Томушев. Устройство автомобиля Москва, Машгиз, 1962 год
Корниенко С. В. Ремонт японского автомобиля. — Москва: АСТ Астрель, 2001. — С. 255. — 144 с. — ISBN 5-17-005450-5.

Назад к списку новостей

Автомобильный генератор, устройство

Бесконтактный генератор с возбуждением от постоянных магнитов.

В генераторе, выполненном по модели

а — модель генератора;
б- ротор с кооксиальным (цилиндрическим) постоянным магнитом NS и с шестью когтеобразными полюсами;
в — шестиполюсный статор с тремя фазными обмотками, соединенными «звездой»;
NS— кооксиальный (цилиндрический) постоянный магнит с полюсами N и S;
М — магнитопровод статора;
R- магнитопровод ротора в виде когтеобразных наконечников из твердой стали;
Ф- магнитный поток ротора;
8- воздушным зазор;
Wф- фазная обмотка статора;
EФ— ЭДС, наведенная в фазной обмотке;
w- круговая частота вращения ротора;
1. 2, 3, общ. — выводы фазных обмоток, соединенных «звездой».

 

вращающийся ротор — это постоянный магнит, а фазные обмотки Wф, — это катушки на неподвижном статоре. Такой генератор называется бесконтактным генератором переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.
В генераторе реализуется принцип Еф = -WфG8(dF8/dt), при неизменяющейся индукции Вr ротора (Br=const). Он может быть однофазным или многомерным. Генератор прост по конструкции, надежен, не боится грязи, не требует электрического возбуждения, не имеет трущихся электроконтактов, срок службы определяется высыханием изоляции фазных обмоток. Но на современных легковых автомобилях генератор с возбуждением от постоянных магнитов не применяется из-за невозможности строго поддерживать в нем постоянное рабочее напряжение при изменении оборотов двигателя внутреннего сгорания (применяется на тракторах для питания ламп в фарах).
Генератор переменного тока с клювообразным ротором и с контактными кольцами, отвечающий модели

а — модель генератора;
б — расчлененный ротор с катушкой возбуждения W„ и с шестью северными N и шестью южными S клювообразными полюсами постоянного электромагнита;
в — упрощенная конструкция генератора;
1 — магнитопровод М статора с фазными обмотками Wф
2 — клювообразные полюсные наконечники ротора;
3 — обмотка возбуждения Wв;
4 — крыльчатка вентилятора;
5 — приводной шкив;
6 — магнитопровод R ротора;
7 — корпусные крышки;
8 — встроенный выпрямитель;
9 — контактные кольца К;
10 — щеткодержатель КЩМ со щетками.

имеет многофазный статор, аналогичный вышеописанному (рис. 1а), но ротор генератора имеет некоторые отличия:
вместо постоянного цилиндрического магнита NS между клювообразными полюсами установлена обмотка Wв возбуждения (рис. 26). Обмотка Wв своими выводами подключена к контактным кольцам К, которые в свою очередь через щетки КЩМ соединяются с внешней электрической цепью возбуждения.
Таким способом к клювообразный ротор становится многополюсным постоянным электромагнитом, магнитодвижущая сила которого (F = Wв Iв) может легко регулироваться путем изменения тока Iв возбуждения, что очень важно для автомобильных электрогенераторов. Здесь реализуется принцип Еф = — WфG8f8(dF8/dt), с управлением индукцией ВR ротора (BR= var).
Генератор с клювообразным ротором и с контактными кольцами имеет самое широкое применение на современных легковых автомобилях. Упрощенная конструкция такого генератора показана на рис. 2в.
Индукторный генератор переменного тока. На рис. 3а изображена модель индукторного генератора переменного тока.

а — модель генератора;
б — схема соединения обмоток на однофазном статоре;
в — упрощенная конструкция генератора;
1 — — паз ротора;
2 — подшипник;
3 — вал ротора;
4 — полюс ротора;
5 — корпус генератора;
Wв,Wф — обмотки возбуждения и фазные.

Основным отличием этого генератора является то, что его вращающийся ротор — это пассивная магнитомягкая ферромасса, а обмотка возбуждения Wв установлена на неподвижном статоре вместе с фазными обмотками wф. Для уменьшения магнитных потерь ферромасса ротора, как и статора, выполнена набором тонких пластин из электротехнической стали. Генератор является бесконтактным.
Работа такого генератора основана на периодическом прерывании постоянного магнитного потока Фs, статора, что при вращении ротора достигается периодическим изменением величины воздушного зазора между статором и ротором. Ясно, что при этом магнитный поток Фs периодически изменяется с частотой, кратной частоте вращения ротора. Таким образом, индукторный генератор является синхронным и управляется по напряжению с помощью изменения тока Iв возбуждения в статорной обмотке Wв.
В индукторном генераторе реализуется принцип получения ЭДС путем изменения магнитной проводимости Gg в воздушном зазоре:
Еф = — WфG8f8(dF8/dt), при управлении величиной индукции Bs магнитного поля статора.
Соответствующим подбором конфигурации поверхности пассивного ротора и полюсных наконечников статора можно приблизить периодичность изменения магнитного потока Фs к синусоидальному закону, что обеспечивает синусоидальную форму рабочему напряжению генератора: eф = Ефsinwt.
Индукторный генератор, как и вышеописанные типы генераторов, может быть однофазным или многофазным. Это зависит от числа фазных катушек на статоре, от их расположения и от способа их соединения.
На рис. 3б приведена схема соединения обмоток и их расположения на однофазном статоре индукторного генератора.
Многофазный индукторный генератор, упрощенная конструкция которого показана на рис. Зв, обладает всеми преимуществами бесконтактных генераторов, и в последнее время стал постепенно внедряться в систему электроснабжения современного легкового автомобиля.

Как работает генератор вашего автомобиля?

Генератор вашего автомобиля — это замечательная инженерная разработка, которая делает гораздо больше, чем вы можете себе представить. Например, многие люди не знают, что генератор переменного тока поднимает тяжести во время движения автомобиля, а также помогает поддерживать заряд аккумулятора.

Распространено ошибочное мнение, что батарея активно питает всю электронику вашего автомобиля во время движения, но это не так. Читайте дальше, чтобы узнать, как работают генераторы переменного тока и какую работу они выполняют, чтобы сделать ваш автомобиль прекрасным местом для жизни.

Что такое генератор?

Генератор переменного тока представляет собой небольшой электрический генератор, который преобразует механическую энергию вращающегося двигателя вашего автомобиля в электрическую энергию.

Он вырабатывает электроэнергию, которую будут использовать вспомогательные системы вашего автомобиля. Генератор переменного тока также заряжает аккумулятор автомобиля во время работы двигателя автомобиля, потому что аккумулятор сильно разряжается, когда он приводит в действие стартер при запуске автомобиля.

Многие думают, что во время движения автомобиля единственное, что питает фары, дворники, радио и т.п., — это автомобильный аккумулятор. Это огромное заблуждение, и правда в том, что если бы ваша батарея выполняла всю эту работу сама по себе, она не смогла бы снова завести машину при следующей попытке завести ее. Вместо этого генератор переменного тока питает все эти вещи, вырабатывая электричество, которое также заряжает автомобильный аккумулятор, и способ, которым он вырабатывает электричество, завораживает.

Как работает генератор?

Генератор переменного тока использует ротор (в основном электромагнит), первоначально питаемый от автомобильного аккумулятора, который вращается внутри неподвижной части, называемой статором. Статор содержит медную проводку, которая подвергается воздействию переменного тока, когда электромагнит ротора вращается внутри него. Транспортное средство создает эту электрическую генерацию, приводя в действие генератор переменного тока через вал, соединенный с вспомогательным ремнем автомобиля через шкив.

Это помогает генератору переменного тока создавать ток, пока работает двигатель автомобиля, и как только генератор набирает скорость, некоторые генераторы переменного тока могут самостоятельно питать электромагнит. Однако есть разные вещи, которые нужно уладить. Во-первых, тип тока, который производит генератор переменного тока, является переменным током (AC), но транспортному средству требуется постоянный ток (DC). Таким образом, генератор переменного тока имеет часть, называемую выпрямителем, которая «выпрямляет» переменный ток в постоянный ток, который фактически может использовать автомобиль. Это делается с помощью диодов, которые пропускают ток только в одном направлении.

Другая проблема заключается в том, что частота вращения двигателя транспортного средства может изменяться. Если двигатель вращается намного быстрее, генератор переменного тока будет производить более высокое напряжение, чем необходимо, и, если это не регулируется, генератор переменного тока может в конечном итоге сжечь электронику вашего автомобиля и, возможно, аккумулятор. Чтобы справиться с этим, генераторы переменного тока оснащены системой регулирования, которая модулирует величину тока, получаемого электромагнитом, и, в свою очередь, регулируется сила магнита.

Это означает, что, контролируя силу электромагнита, можно контролировать величину тока, производимого при вращении магнита внутри статора. В противном случае магнит вращался бы на полную мощность в сочетании с резким ускорением транспортного средства. Самое замечательное то, что, несмотря на то, что двигатель может вращаться с переменной скоростью, напряжение остается регулируемым, тем самым защищая оборудование, питаемое генератором переменного тока.

Неисправный генератор может вызвать множество проблем, одна из которых — недостаточная зарядка аккумулятора вашего автомобиля. Это, очевидно, огромная проблема, потому что, если генератор переменного тока не заряжает аккумулятор, вы не сможете завести свой автомобиль в следующий раз, когда попытаетесь его включить. Однако неисправный генератор также вызывает множество симптомов, которые могут быть ужасающими, если вы не знаете, с чем имеете дело. Некоторые распространенные из них — это огни, которые внезапно тускнеют без причины.

Это связано с тем, что ваш генератор переменного тока неправильно заряжает аккумулятор, что приводит к тому, что аккумулятор не может справиться с нагрузкой, которую требует от него автомобиль. Радио также может перестать работать, как и множество других электронных устройств в вашем автомобиле, которые не будут работать должным образом или вообще не будут работать. По сути, все, что нуждается в электричестве в вашем автомобиле, начнет вести себя странно, если ваш генератор выйдет из строя.

Лучше всего отвезти автомобиль к квалифицированному механику, как только вы начнете замечать какие-либо легкие симптомы (например, фары внезапно тускнеют без причины), прежде чем симптомы перерастут в серьезные проблемы. Авторитетный механик сможет просканировать ваш автомобиль с помощью хорошего приложения OBD2, чтобы лучше понять, что означают коды неисправностей, и сможет определить разницу между умирающим аккумулятором и неисправным генератором.

Неисправный генератор также может проявляться в виде проблем с запуском автомобиля из-за слабого автомобильного аккумулятора 12 В. Но проблема на самом деле в том, что генератор неправильно заряжает аккумулятор, а не сам аккумулятор.

Проблемы с электрикой в ​​автомобилях являются одними из самых сложных для обнаружения, и они также могут быть чрезвычайно раздражающими, потому что они подкрадываются, когда вы меньше всего этого ожидаете. Трудно отличить неисправный аккумулятор от неисправного генератора. Визуальный осмотр генератора также может быть полезен, а также окружающих предметов первой необходимости, таких как вспомогательный ремень и шкив. Генератор не будет вращаться правильно, если ремень растянут или поврежден.

Генераторы сделают вашу машину приятной

Генераторы в основном делают ваш автомобиль прекрасным местом для отдыха. Эти гениальные хитроумные приспособления обеспечивают электрические удобства внутри вашего автомобиля, позволяя вам слушать любимую музыку по дороге на работу. Генераторы остаются незамеченными, пока работают правильно, но неисправный генератор быстро даст о себе знать. Так что в следующий раз, когда вы сядете в машину, вы можете поблагодарить свой генератор за подогрев сидений.

Что такое генератор переменного тока и как он работает?

Вы можете думать, что батарея питает все электрические устройства в вашем автомобиле, будь то стеклоочистители, фары или радио. На самом деле именно автомобильный генератор производит большую часть электроэнергии вашего автомобиля — ваша батарея в основном используется только для запуска вашего автомобиля и обеспечения питания, когда двигатель не работает. [1] Генератор переменного тока является важным компонентом системы зарядки автомобиля, поэтому полезно понять, как он работает, если вам придется иметь дело с тем, что ваш автомобиль не заводится.

Что такое генератор?

Генератор переменного тока — это генератор, предназначенный для распределения электроэнергии по автомобилю и подзарядки аккумулятора.[1] За исключением некоторых гибридных моделей, все автомобили со стандартным двигателем внутреннего сгорания будут иметь генератор переменного тока. Генератор размером с кокосовый орех обычно крепится к передней части двигателя и обматывается ремнем.[2]

Компоненты генератора переменного тока

Компоненты генератора предназначены для обеспечения нужного типа и количества энергии в автомобиле. Система зарядки вашего автомобиля состоит из множества частей, но вот основные компоненты и их функции:

Ротор и статор

Ротор и статор являются компонентами генератора, вырабатывающими электричество. [3][4][5] Ротор, цилиндрическая деталь, окруженная магнитами, вращается внутри статора, который содержит фиксированный набор токопроводящих медных проводов. Движение магнитов по проводке — это то, что в конечном итоге создает электричество.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения регулирует мощность генератора.[2] Он отслеживает уровень напряжения, подаваемого на аккумулятор, и подает питание на остальные части автомобиля.

Диодный выпрямитель

Диодный выпрямитель преобразует напряжение генератора в форму, которая может использоваться аккумулятором для подзарядки.[2][4]

Охлаждающий вентилятор

Генераторы выделяют много тепла и нуждаются в охлаждении для эффективной работы. Хотя они оснащены вентиляционными отверстиями и алюминиевым корпусом для лучшего отвода тепла, они также оснащены вращающимися вентиляторами для дополнительного охлаждения.[2][4] Новые модели генераторов переменного тока имеют внутренние охлаждающие вентиляторы, тогда как более старые версии, как правило, имеют внешние лопасти вентилятора.

Как работает генератор

Что делает генератор? Как известно, генератор переменного тока обеспечивает автомобиль большей частью электроэнергии и помогает заряжать аккумулятор. Но чтобы сделать все это, генератор переменного тока должен сначала превратить механическую энергию в электричество.

Генератор переменного тока производит электричество

Процесс производства электричества начинается с двигателя. В большинстве современных автомобилей генераторы приводятся в движение коленчатым валом двигателя через змеевиковый ремень, хотя в старых автомобилях может быть отдельный шкив, идущий от коленчатого вала к генератору. Движение ремня — механическая энергия — вращает ротор генератора с высокой скоростью внутри статора.[2][5]

Электричество вырабатывается при вращении ротора. Магниты, окружающие ротор, преднамеренно расположены так, что когда они проходят над медной проводкой в ​​статоре, создается магнитное поле. ⁵ Это магнитное поле, в свою очередь, создает напряжение, которое захватывается статором. Затем эта мощность поступает к регулятору напряжения, который распределяет электроэнергию по транспортному средству и управляет количеством напряжения, которое получает аккумулятор.[2]

Как генератор заряжает аккумулятор?

Прежде чем батарея сможет использовать энергию, поступающую от генератора переменного тока, ее необходимо преобразовать в формат, который может использовать батарея. Это потому, что электричество может течь в разных токах или направлениях. Автомобильные аккумуляторы работают от одностороннего постоянного тока (DC), в то время как генераторы переменного тока вырабатывают электричество переменного тока (AC), которое иногда течет в обратном направлении. Таким образом, перед подачей на регулятор напряжения мощность, предназначенная для батареи, проходит через диодный выпрямитель и превращается в постоянный ток.[2] После преобразования батарея может использовать энергию для перезарядки.

Как и любая другая деталь автомобиля, ваш генератор со временем может выйти из строя и может потребовать замены.