Генератор в автомобиле принцип работы: Генератор автомобиля: устройство и принцип работы

Что такое генератор автомобиля? Принцип работы, как устроен и для чего нужен?

Сегодня мы узнаем, что называется автомобильным генератором, каков принцип работы узла, из каких основных компонентов состоит устройство и как устроена эта деталь системы электроснабжения

ЧТО ТАКОЕ ГЕНЕРАТОР АВТОМОБИЛЯ? ПРИНЦИП РАБОТЫ, КАК УСТРОЕН И ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН?


Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильным генератором, каков принцип работы узла, из каких основных компонентов состоит устройство и как устроена эта деталь системы электроснабжения транспортного средства. Кроме того, расскажем про особенности, основные технические характеристики автомобильного генератора и чем различаются устройства друг от друга. В заключении мы поговорим о том, как правильно нужно эксплуатировать автомобильный генератор, для чего нужен регулятор напряжения в системе электроснабжения той или иной машины и что называется системой охлаждения устройства.

 


Итак, что же такое автомобильный генератор? Генератором или устройством электроснабжения автомобиля называется основной источник или поставщик электроэнергии любого современного транспортного средства. Чтобы понимать принцип работы генератора, необходимо знать, из каких главных компонентов состоит этот узел. Справочно заметим, что при запуске силовой установки, основным потребителем тока является стартер, сила тока в этот момент может достигать сотни ампер, что зачастую вызывает значительное падение заряда аккумуляторной батареи. Когда пуск двигателя осуществлен, генератор сразу же становится основным источником электроснабжения оборудования автомобиля.


 

ПРИЗНАКИ ИЗНОСА РЕМНЯ ГЕНЕРАТОРА И ЕГО ЗАМЕНА


 

 

 


Таким образом, генератор является источником постоянной подзарядки аккумулятора во время функционирования мотора. В том случае, если генератор перестанет работать, то аккумуляторная батарея довольно быстро разрядиться и сядет. Задача генератора заключается в подаче требуемого тока для заряда батареи и следовательно обеспечения оптимальной работы электрооборудования автомобиля. Отметим, что когда происходит подзарядка аккумулятора, то разность напряжения батареи и генератора становится незначительной, что в свою очередь приводит в понижению зарядного тока в цепи.

 


Для понимания того, как функционирует генератор, необходимо представлять его конструкцию и элементы, которые обеспечивают его оптимальную, а также бесперебойную работу. Первое с чего нужно начинать — это привод и крепление генератора. Как правило, привод генератора осуществляется от такой детали, как шкив коленчатого вала ременной передачи. Считается, что чем больше диаметр шкива на коленчатом валу, тем будет меньший диаметр шкива самого генератора, следовательно это ведет к более высоким рабочим оборотам электроснабжающего устройства, то есть генератора. Данный нюанс, говорит о том, что генератор в этом случае способен отдать больше тока своим потребителям, то есть электрооборудованию автомобиля.


На большинстве современных транспортных средствах привод в системе генератора выполняет расходных элемент под названием поликлиновый ремень, известный в народе, как ручейковый. Благодаря высочайшей гибкости этого расходного элемента, можно без труда устанавливать на генераторе шкив почти любого размера. Это в свою очередь позволяет получать на выходе высокие передаточные отношения, что дает возможность применять высокооборотистые устройства для снабжения автомобиля током. 

Важным моментом в оптимальной работе ремня генератора играет его натяжение, которое фиксируется между натяжными роликами при неподвижном узле, то есть на неработающем двигателе машины.

 

 

УСТРОЙСТВО И СТРОЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА АВТОМОБИЛЯ


Итак, какие компоненты включает в себя один из самых главных элементов системы электроснабжения автомобиля — генератор? Типовой генератор в свой состав включает статор с обмоткой, который зажат между 2-мя специальными крышками. Первая крышка называется передней, она идет со стороны самого привода и задней, которая располагается со стороны контактных колец. В большинстве случаев генераторы крепятся в области передней части силовой установки автомобиля при помощи специальных болтов расположенных на кронштейнах. Кроме вышеописанных элементов имеются еще крепежные лапы и проушина натяжного типа устройства. Эти детали располагаются на крышках. Ниже на изображении наглядно представлена типовая схема и основные компоненты автомобильного генератора.

 


КРЫШКИ КОРПУСА, ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СОПЛА И ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ГЕНЕРАТОРА

Как правило, крышки корпуса генератора изготавливаются из легких сплавов алюминия и имеют специальные вентиляционные сопла, через которые проникает воздух и создает вентиляцию устройства. Типовые генераторы снабжаются вентиляционными соплами только в торцевой части, а устройства компактного типа в дополнение к торцевым вентиляционным окнам, компонуются еще отверстиями на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.

 


Следующий элемент генератора, который стоит учитывать — это щеточный узел. Он располагается на крышке, со стороны контактных колец. Щеточный узел объединяется с регулятором напряжения и специальным выпрямительным элементом. 

СТАТОР ГЕНЕРАТОРА

Алюминиевые крышки генератора стянуты между собой 3-мя или 4-мя винтами таким образом, что статор располагается между 2-мя крышками. Что касается посадочных поверхностей, то они, как бы обхватывают статор по наружной поверхности. Что касается статора, то он состоит из сердечника, обмотки, пазового клина, специального паза и вывода для соединения с выпрямителем. 

 


Сам по себе статор генератора изготавливается из стальных листов с толщиной от 0,8 до 1 миллиметра, однако иногда делается в виде навивки на пластину, что напоминает смотанную проволоку в клубок. Когда производят пакет статора навивкой, то ярмо элемента над пазами зачастую имеет определенные выступы. По таким выступам фиксируется положение слоев друг относительно друга. Кроме того, данные выступы улучшают охлаждение статора, благодаря развитой внешней поверхности.

 

В связи с тем, что ежегодно автопроизводители все больше стараются экономить металл при изготовлении комплектующих для транспортных средств, то почти 90 процентов современных статоров делаются в виде пакетов с намоткой, которые набираются из отдельных подковообразных сегментов. Подковообразные сегменты, которые изготавливаются в виде отдельных листов металла, скрепляются между собой в единую монолитную конструкцию при помощи сварки или заклепок. Большинство генераторов машин обладают 36-ю пазами, в которых размещается обмотка статора. Сами по себе пазы изолированы специальной пленочной изоляцией, иногда напылением эпоксидного компаунда.

 


РОТОР ГЕНЕРАТОРА

Следующим немаловажным элементом генератора идет ротор, который обладает полюсной системой, включающей в себя полюсные половины, обмотку возбуждения, контактные кольца и вал. Полюсные половины обладают 6-ю выступами в виде клюва на каждой из половин. Половины полюсного типа изготавливаются методом штамповки и зачастую имеют выступы. В случае отсутствия выступов, при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается специальная втулка с обмоткой возбуждения, которая намотана на основной каркас. Намотка делается только после установки втулки внутрь каркаса. 

 

Такие детали ротора, как валы зачастую изготавливаются из автоматной стали мягких сплавов. Что касается подшипникового ролика, который работает на конце вала со стороны контактных колец, то он изготавливается из легированной стали, плюс наконечник, известный, как цапфа еще и закаляется. Кроме того, на конце вала, который оборудован резьбой, прорезается специальный паз под шпонку для того, чтобы смог закрепиться шкив.  

 


Однако на импортных автомобилях шпонка, как правило, отсутствует. В таком случае, торцевая часть вала обладает определенным углублением или выступом под ключ, зачастую под шестигранник. Эти конструкторские особенности позволяют удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива. Кроме того, это обеспечивает простоту работ при разборке генератора, в том случае, если нужно демонтировать шкив и вентилятор.

 


ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ГЕНЕРАТОРА

В любом современном генераторе идет щеточный узел, конструкция которого располагает в себе специальные щетки, то есть скользящие контакты. Как правило, в генераторах автомобилей используются 2 основных типа узла: меднографитные и электрографитные. Электрографитные щетки обладают повышенной способностью к падению напряжения в цепи с кольцом, в сравнении с меднографитными. Этот нюанс негативно сказывается на выходных параметрах генератора, но они способны обеспечивать при этом меньший износ контактных колец, так как щетки прижимаются к контактным кольцам с усилием пружин.

 


ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ ГЕНЕРАТОРА

Также немаловажную роль в процессе функционирования генератора играют выпрямительные узлы, которые бывают опять же 2-ух типов: в виде пластин-теплоотводов, в которые методом прессовки запрессованы диоды силового выпрямителя и в виде наоборот, распаенного, а затем загерметизированных кремниевых диодов. Справочно заметим, что в конструкциях с повышенной ребристостью, диоды в большинстве случаев идут таблеточного вида. Такие элементы, как диоды специально припаиваются к теплоотводам. Диоды же дополнительного выпрямителя зачастую имею корпус из пластмассы цилиндрической формы. Включение в электрическую цепь диодов осуществляется при помощи шин.  

ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ ГЕНЕРАТОРА


Являются радиальными шариковыми подшипниками с одноразовой закладкой специальной пластичной смазки, которая рассчитана на весь срок службы детали. Кроме того подшипники снабжаются уплотнениями с 1-им или 2-мя кольцами, которые встроены в узел. Что касается роликовых подшипников, то они используются со стороны контактных колец. Посадка шариковых подшипников осуществляется на вал со стороны контактных колец и является очень плотной, а со стороны привода, наоборот — скользящей. Вставка в посадочное место крышки, посадка подшипников со стороны колец — скользящая, а со стороны привода — плотная, как бы запрессованная.  

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА


Процесс охлаждения генератора происходит при помощи 1-го или 2-ух вентиляторов, которые закрепляются на валу генератора. В классических формах генератора, воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец, а у устройств, которые обладают щеточным узлом, регулятор напряжения с выпрямителем защищенные каркасом при этом располагаются вне внутренней полости, воздух поступает через сопла защиты. Благодаря наличию сопел, воздух четко направляется в наиболее нагретые места, как правило, к регулятору напряжения и выпрямителю. 

Выше на изображении продемонстрированы 3 вида генераторов: классической конструкции (А), для повышенной температуры в моторном отсеке (Б) и стандартной конструкции (В), а стрелками показывается направление охлаждающих воздушных потоков.

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА


Для чего нужен регулятор, который контролирует напряжение в генераторе? Все очень просто. Дело в том, что регулятор обеспечивает поддержание напряжения генератора в определенных диапазонах, чтобы осуществлялась оптимальная работа устройства и электрооборудования, которое подключено в электрическую цепь автомобиля. Зачастую генераторы компонуются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, которые встроены в устройство. Что касается принципа их функционирования, то он одинаков для всех, однако схемы их исполнения и конструктивные особенности могут разниться.

 

Справочно заметим, что регуляторы напряжения зачастую обладают определенными свойствами термокомпенсации, то есть возможностью изменения напряжения, которое подводится к аккумулятору. Этот процесс осуществляется в зависимости от температуры, которая образуется в моторном отсеке, чтобы оптимально зарядить батарею. Например, чем

ниже

будет данная температура в подкапотном пространстве, тем

большее

напряжение будет подаваться на аккумулятор и наоборот. Показатель термокомпенсации может достигать величины в 0.01 Вольта на 1 градус по Цельсию. 

ОСОБЕННОСТИ И ВОЗМОЖНЫЕ НЕПОЛАДКИ В РАБОТЕ ГЕНЕРАТОРА


Самой опасной неприятностью в работе генератора является его короткое замыкание, а точнее пластин теплоотводов, которые соединены с «массой» и выведены на положительный заряд. В том случае, когда в устройстве случайным образом между пластинами образуется такая ситуация, то сразу же наступает короткое замыкание по всей цепи аккумулятора. Самым неприятным следствием этой проблемы может явиться возгорание, а затем пожар. Чтобы этого не допустить, сегодня многие автопроизводители частично или полностью покрывают изоляционным слоем некоторые части выпрямителя генератора. Кроме того, изготовители объединяют в монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы с основными монтажными платами при помощи изоляционного материала, который армирован специальными соединительными шинами.

Вихревой генератор возмущает поток воздуха, проходящий через кузов, создавая завихрение воздуха между потоками высокой и низкой энергии. Это втягивает поток высокоэнергетического воздуха из свободного потока вниз в пограничный слой, увеличивая энергию пограничного слоя. Высокоэнергетический воздух намного эффективнее прилипает к кузову и, следовательно, увеличивает присоединенный поток.

Это причина того, что в автомобилях вихревые генераторы располагаются по краю линии крыши, используя как можно больше высокоэнергетического воздуха. Однако на дорожных автомобилях их конструкция не самая эффективная. В самолетах и ​​автомобилях Формулы-1 вихревые генераторы имеют острые края и часто имеют треугольную форму, чтобы создать наиболее эффективный вихрь, возможный на очень высоких скоростях. Но на серийных дорожных автомобилях правила безопасности диктуют, что они должны быть сглажены и закруглены, что снижает их влияние на воздушный поток, напоминая гораздо больше чисто эстетическую составляющую, чем люди могут предположить.

Вихревые генераторы на автомобилях Torro Rosso F1

Эффективность аэродинамических компонентов обычно увеличивается с ростом скорости, поэтому автомобили F1 могут оправдать использование вихревых генераторов в своей конструкции, но воздушный поток, проходящий над обычным дорожным автомобилем — даже на трассе — обычно всего лишь недостаточно быстро.

Вот почему задние крылья действительно функциональны на дорожном автомобиле только в том случае, если они расположены достаточно высоко от кузова, чтобы перехватывать любой поток воздуха с высокой энергией. Так что Civic может просто сойти с рук, учитывая его ярко выраженное положение крыла, но устройства будут иметь значительный эффект только на очень высоких скоростях.

Вы модифицировали свою машину, чтобы использовать вихревые генераторы? И улучшит ли стиль Evo-esque внешний вид и без того сумасшедшего Civic Type R? Прокомментируйте ниже свои мысли о причудливых маленьких аэродинамических устройствах.

Подключение генератора к колесу электромобиля не перезаряжает его аккумулятор – Climate Feedback

ПРЕТЕНЗИЯ

Вращающееся колесо электромобиля может заряжать аккумулятор автомобиля, прикрепив генератор

ПОДРОБНЕЕ

Неверно : Для подзарядки аккумулятора электромобиля во время движения генератор должен производить больше энергии, чем получает. Поскольку энергия всегда сохраняется, ее нельзя создать из ничего; следовательно, генератор не может создать больше энергии, чем получает. Колеса автомобиля не производят энергию, они только преобразуют энергию из электрической формы в механическую.

KEY TAKE AWAY

Батарея не может быть использована для самозарядки на основании закона сохранения энергии и второго закона термодинамики. Аккумулятор электромобиля отдает энергию колесам, которые вращают генератор, но часть этой энергии теряется в процессе нагрева и трения. Поскольку энергию нельзя создать из ничего, генератор отправляет в батарею меньше энергии, чем получает от батареи, что приводит к разрядке батареи, а не к ее перезарядке.


ОБЗОР

ПРЕТЕНЗИЯ: Вращающееся колесо электромобиля может подзарядить аккумулятор автомобиля, прикрепив генератор: «Вам больше не нужно останавливаться, чтобы зарядить аккумуляторы на зарядных станциях или заряжать их ночью дома. Пока автомобиль работает , он заряжает аккумуляторы».

ОБЗОР


В сообщении на Facebook от марта 2020 года Ozzy’s Classics, продавца коллекционных автомобилей, утверждалось, что электрический генератор, прикрепленный к колесу электромобиля, заряжает автомобиль во время его движения, устраняя необходимость заряжать автомобиль на станции или дома. В посте была фотография Chevy Bolt с генератором, прикрепленным ремнем к правому заднему колесу автомобиля. Хозяин машины построил буровую установку у себя дома. Идея заключалась в том, чтобы «использовать энергию, которую производит вращение колеса, для зарядки аккумуляторов автомобиля».

Законы физики запрещают генератору перезаряжать аккумулятор

Хотя генератор вырабатывает электричество, он не может производить достаточно электроэнергии для подзарядки автомобильного аккумулятора, исходя из законов физики. Кроме того, генератор использует энергию колеса, из-за чего автомобиль движется медленнее и менее эффективно. Два физических закона, подтверждающие неверность этого утверждения, — это закон сохранения энергии и второй закон термодинамики [1,2] .

Закон сохранения энергии гласит, что общее количество энергии во Вселенной не может измениться. Энергия не может быть уничтожена или создана из ничего. Вместо этого энергия может изменять форму, например, из химической (например, хранящейся в батарее) в механическую (например, вращающееся колесо).

Только этот закон гарантирует, что генератор не может перезарядить батарею, кроме как в идеальных условиях. Батарея может быть перезаряжена только в том случае, если энергия от батареи идеально передается колесу, которое идеально приводит в движение генератор, который затем идеально отправляет свое электричество обратно в батарею. Однако этот сценарий невозможен, когда кто-то управляет электромобилем, поскольку энергия, вырабатываемая при вращении колеса, передается на землю для ускорения автомобиля, а не возвращается обратно в аккумулятор. Любая энергия, используемая для движения автомобиля, не поступает в генератор и, следовательно, не используется для перезарядки аккумулятора. И наоборот, любая энергия, возвращаемая аккумулятору, не используется для движения автомобиля. Следовательно, прикрепление генератора к колесу автомобиля не оказывает окончательного влияния на характеристики автомобиля, поскольку любая энергия, которая передается обратно в аккумулятор, в конечном итоге используется колесом для движения автомобиля до тех пор, пока энергия не останется в аккумуляторе автомобиля, колесе или или генератор.

Второй закон термодинамики гласит, что даже описанный выше идеальный сценарий невозможен в реальном мире. По сути, второй закон признает тенденцию Вселенной к беспорядку. Энергия, хранящаяся в упорядоченной форме, такой как бревно, стремится к неупорядоченной форме, такой как зола, а не наоборот, т. е. зола не становится бревном. Что касается претензии, этот закон гарантирует, что энергия не передается идеально между компонентами автомобиля. Энергия будет частично рассеиваться за счет тепла и трения на пути от аккумулятора к колесу, от колеса к генератору и от генератора обратно к аккумулятору.

Принимая во внимание два закона вместе, любой источник энергии не может быть использован для самовосполнения. В случае с автомобилем, даже если колесо используется только для вращения генератора, например, когда автомобиль поднимается на домкрате, генератор будет возвращать аккумулятору меньше энергии, чем он получает от аккумулятора. В частности, электричество, проходящее по проводам, и трение между механическими компонентами (например, осями колес и генераторами) создают тепло, которое отбирает энергию у автомобиля. Поскольку часть энергии батареи теряется в виде тепла при переходе к колесу, а затем к генератору, генератор может производить только меньше энергии, чем дает ему батарея. Некоторая энергия также теряется в виде тепла, когда она возвращается в батарею, поэтому батарея получает меньше энергии, чем производит. Следовательно, генератор, прикрепленный к колесу электромобиля, не может подзарядить аккумулятор, поскольку ему пришлось бы создавать дополнительную энергию из ничего (в нарушение закона сохранения энергии), чтобы компенсировать потери энергии на тепло, трение и движение электромобиля. автомобиль.

Вопреки утверждению, генератор снижает эффективность автомобиля и замедляет его. Генератор тратит энергию впустую, посылая в батарею меньше энергии, чем батарея посылает ему. Перенаправление энергии от колеса к генератору также тратит энергию впустую и замедляет автомобиль, заставляя колесо вращаться медленнее. Чтобы поддерживать скорость автомобиля, батарея должна отдавать еще больше энергии колесу, чтобы компенсировать энергию, отводимую на генератор, разряжая батарею быстрее, чем в противном случае.

Прикрепление генератора к колесу — попытка создать вечный двигатель

Формулировка заявления подразумевает, что автомобиль может работать вечно, что по определению является вечным двигателем

[3] . По причинам, изложенным выше, вечные двигатели в большинстве своем признаны невозможными [1,2,4] . На протяжении веков многие изобретатели предлагали такие устройства, но никому из них не удалось [5] . Невозможность создания вечного двигателя с научной точки зрения настолько общепризнана, что патентные ведомства США отказываются от любых заявлений о вечном двигателе в ожидании неопровержимых доказательств того, что предлагаемая машина производит больше энергии, чем потребляет 9 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *