Принцип работы автомобильного генератора
Принцип работы автомобильного генератора лучше начать с отдельных элементов его конструкции. С корпусом все понятно: он удерживает все компоненты на своих местах и отводит тепло. Следующим в очереди шкив. Он предназначен для передачи крутящего момента от коленчатого вала к самому генератору посредством ременного привода. Статор, в свою очередь, является одной из основных частей, медная обмотка которой создает переменный ток в генераторе под воздействием ротора. Ротор с обмоткой возбуждения представляет собой вращающуюся деталь, которая создает магнитное поле и взаимодействуя с статором производят переменный электрический ток. Щеточный узел предназначен для передачи напряжения на вал ротора. В большинстве современных автомобилей уже нет такого понятия как щеточный узел, потому что он идет в сборе с регулятором напряжения. Вероятно многие слышали такую фразу: «Нужно щетки поменять!». У большинства современных производимых генераторов производится замена исключительно регулятора напряжения. Регулятор напряжения представляет собой полупроводниковое устройство, которое отвечает за поддержание напряжения в нужных пределах. Заключительным элементом является диодный мост. Диодный мост принимает произведенный переменный ток от статора, преобразует(выпрямляет) его в постоянный и передает на выходной контакт.
Сопряжение двигателя и генератора
Вращение от двигателя к генератору передается путем ременной передачи или редуктора. Но редуктор имеет большую массу, высокую шумность, поэтому лучше воспользоваться ременной передачей.
Двигатели и генераторы характеризуются различными значениями номинальных оборотов, поэтому шкивы на валах этих устройств должны обеспечивать определенное передаточное число. Рассчитывается оно просто: во сколько раз обороты генератора должны быть меньше оборотов двигателя, во столько же раз диаметр шкива генератора должен превышать диаметр шкива двигателя. Например, генератор легкового автомобиля рассчитан на номинальные обороты 5000 в минуту, а двигатель бензопилы работает при 10000 оборотах в минуту. Таким образом, диаметр шкива генератора должен быть в два раза больше диаметра шкива двигателя.
Обратите внимание!
Нельзя брать слишком маленький диаметр шкива, поскольку сильный изгиб приводного ремня сократит его срок службы, и уменьшится коэффициент полезного действия, поскольку часть мощности двигателя будет теряться на изгибание ремня. На практике можно использовать шкивы с минимальным диаметром не менее 100 мм. Заманчиво использовать генераторы с родными шкивами
Но, если там используется плоский ремень, то найти подобный нужной длины довольно затруднительно, поэтому, чтобы облегчить поиски нужного ремня, шкивы нужно изготовить под клиновой ремень. Таких ремней всевозможной длины множество в любом автомагазине или авторынке, и стоимость их невысока
Заманчиво использовать генераторы с родными шкивами. Но, если там используется плоский ремень, то найти подобный нужной длины довольно затруднительно, поэтому, чтобы облегчить поиски нужного ремня, шкивы нужно изготовить под клиновой ремень. Таких ремней всевозможной длины множество в любом автомагазине или авторынке, и стоимость их невысока.
Шкивы изготавливают из дюралюминия или текстолита. Это может сделать любой токарь за символическую плату. Главное – обеспечить плотную посадку на валу генератора и двигателя.
Ремонт генератора своими руками
Под ремонтом статора обычно понимается перемотка статора генератора. Для этой процедуры вам понадобится внушительный набор инструментов:
- Намоточный станок;
- Медный провод (может потребоваться около 8 катушек);
- Трамбовка;
- Сверлильный станок;
- Устройство для сушки покрытого лаком статора;
- Молоток, набор отвёрток и ключей.
Намотка статора автомобильного генератора — это и есть ремонт статора. Для начала следует извлечь сам статор из генератора. Старая обмотка опаливается, но перед этим должна быть составлена схема обмотки статора генератора, идентичная старой трёхфазной или однофазной обмотке. При опаливании магнитные свойства металлического пакета статора не ухудшаются, поэтому можно не переживать. Когда обмотка полностью обгорит, следует провести полную очистку посадочного места. Нарезаются изоляционные прокладки из синтофлекса и устанавливаются в пазы.
Перематывать обмотку следует по заранее нарисованной схеме. Линейный принцип используется в однофазном генераторе, а трехфазная обмотка статора предполагает соединение «звездой» или «треугольником». При перемотке провод из первого паза должен идти сразу в четвёртый. Сначала наматывается половина витков в одну сторону, потом вторая половина в противоположную сторону. Пазы заделываются выступающими частями прокладок, после чего катушки нужно простучать молотком. Чтобы не повредить обмотку, нужно использовать проставку.
Перед пропиткой лаком нужно проверить размеры перемотанного узла, он не должен при сборке генератора выступать за края. Контакты связываются нитью, которая не расплавится при сушке и помещается в ёмкость с лаком. После пропитки статора его помещают в печь для сушки, предварительно дав элементу обтечь. Если нет подходящей печи, статор можно просто подвесить, установив снизу нагревательный элемент. Когда лак перестанет липнуть, сушка будет закончена. При использовании подогрева сушка обычно занимает около 2-3 часов.
При нестабильной работе генератора для многих решением проблемы становится замена всего узла. Но если знать, как проверить все элементы генератора, то даже процедура обмотки статора будет вам по плечу.
Предыдущая
РазноеЭлектротехника для чайников. Как научиться разбираться в электрике: уроки для начинающих
Следующая
РазноеАвтоматический выключатель — от чего защищает и как он устроен
Основные неисправности автомобильного генератор
Автомобильные электрогенераторы надежны, но неисправности все же случаются. Может быть:
- механический;
- электрический.
Механика включает в себя:
- износ приводного ремня, щеток, проскальзывающих колец, шкива, подшипников;
- Разрушение корпуса, стопорные болты, пружины.
Их можно легко обнаружить по неровностям и другим шумам. Ремонт ограничивается заменой дефектных деталей.
Чаще всего встречаются электрические неполадки:
- неисправность или отказ регулятора напряжения;
- Обрыв, короткое замыкание обмоток на роторе/статоре;
- поломка выпрямителя;
- неисправности реле.
Для выявления неисправностей вам необходимо знать характерные черты:
- Лампа разряда батареи на панели мигает и горит непрерывно;
- Фары тускло светятся, а при работе двигателя раздается дребезжащий звук;
- пронзительный, завывающий звук, исходящий от генератора.
Рекомендуется немедленно идентифицировать дефектную часть. Если регулятор напряжения пробит, батарея постоянно заряжается. Если кольца или щетки неисправны, аккумулятор перезаряжен или недозаряжен и должен быть быстро заменен.
Для самостоятельного диагностирования и ремонта необходимо знать, из чего состоит генератор, как расположены детали, для чего каждая из них, как она работает. Сначала проверяется предохранитель, затем положение блока, целостность корпуса, ремня, проводки, вращение ротора, контактные кольца, щетки.
Среди механических повреждений наиболее распространенным считается повреждение. износ подшипника. Вам необходимо их убрать, оценить состояние сидений, при необходимости заменить на новые. Свист во время ускорения указывает на проблемы с ремнем. Его замена также не очень проста.
Проверка обмоток ротора осуществляется мультиметром, сопротивление должно быть 1,8-5 Ом. Если рисунок ниже, то обмотки укорачиваются, если выше, то обмотки ломаются. Чтобы проверить обмотки статора, отключите их от выпрямителя. Отсутствие контакта обмоток с корпусом обозначается бесконечным значением на счетчике.
Выпрямительные диоды также проверяются с помощью мультиметра путем реверсирования зондов. Полупроводниковая часть неисправна, если показания теста не зависят от положения зондов. При окислении контактов диодный мост должен быть полностью заменен.
Современный автогенератор достаточно сложен, для проверки, диагностики, ремонта лучше обратиться к квалифицированным специалистам, обладающим необходимыми знаниями, используя при работе специальную поддержку, заменяя неисправные детали на соответствующие оригинальные.
Как пользоваться мультиметром в автомобиле в различных режимах
Рассмотрим на примере MAS830L.
Как проверить напряжение
Для контроля напряжения на аккумуляторной батарее необходимо красный (положительный) щуп подключить к гнезду 6, черный (отрицательный) — к гнезду 5. Далее переключатель режимов устанавливается на зону 1 измерения постоянных напряжений на предел 20 Вольт (20V). Напряжение нормально заряженного аккумулятора от 12,4 до 12,8 вольт. При заведенном двигателе напряжение на клеммах АКБ должно увеличиться до 13,5 – 14,5 Вольт. Это свидетельствует о работоспособности генератора автомобиля.
Как измерить ток
Чаще всего этот режим используется для измерения токов утечки в цепи аккумуляторной батареи.
Измерение тока осуществляется в разрыв электрической цепи.
Чтобы измерить ток утечки, необходимо отключить положительную клемму аккумуляторной батареи, затем переключить режим в положение 10А (на режиме 8). Положительный щуп подключить к гнезду 4, отрицательный – к гнезду 5. Красный (положительный) щуп подключить к клемме «+» аккумуляторной батареи, черный (отрицательный) – к отключенной положительной клемме.
На дисплее мультиметра будет индицироваться ток утечки. Считается нормальным ток утечки до 0,2 Ампер. Для более точных измерения можно перейти на меньший предел измерений. При этом следует переключить красный щуп в гнездо 6.
Видео — как мультиметром измерить утечку тока аккумулятора:
Измерение сопротивлений
Чтобы проверить исправность лампочки, следует переключатель режимов установить в зону измерения сопротивлений 2 на предел 200 Ом. Щупы подключить к лампочке. На индикаторе показывается величина сопротивления лампы.
Если на индикаторе будет отображаться 1 в верхнем регистре, значит, лампочка неисправна либо имеет большее, чем 200 Ом сопротивление.
Аналогичным образом измеряют сопротивление датчиков.
«Прозвонка» предохранителей и цепей
Переключатель режимов устанавливается в положение 7. Щупы подключаются к выводам предохранителя. В случае его исправности зазвучит сигнал зуммера. Таким же образом прозваниваются провода. Щупы следует подключать к зачищенным зонам на начале и конце провода.
Проверка диодов
Требуется при проверке диодного моста генератора. Переключатель устанавливается в положение 3, щупы – к проверяемому диоду. В одном включении щупов сопротивление должно быть бесконечным (как на предыдущем рисунке — на индикаторе будет отображаться 1), в другом (прямом) – от 500 до 700 Ом.
На данном мультиметре есть еще режим измерения коэффициента усиления биполярных транзисторов, но он в автолюбительской практике не используется.
Для чего в генераторе регулятор напряжения?
При изменении частоты оборотов коленчатого вала и соответственно ротора в бортовой сети могут возникнуть скачки напряжения, которые негативно сказываются на работе потребителей. Скачки устраняются за счет ограничения тока возбуждения, передаваемого через щетки с регулятора напряжения на ротор. Управление осуществляется путем изменения времени подключения обмотки якоря в зависимости от нагрузки на бортовую сеть.
Неисправность генератора можно определить по индикатору на панели приборов. Горение лампочки заряда аккумулятора после запуска говорит о недостаточном напряжении в сети, а мигание указывает на превышение.
Устранение неисправностей и ремонт автомобильных генераторов
Обнаруженные изношенные или неисправные детали заменяются на новые. Практикуемая раньше перемотка обмоток ротора или статора сейчас нерентабельна. Чаще замены требуют щетки, подшипники, ремень. Самостоятельно легко можно выполнить мелкие работы. Например, припаять оторванные от выводных клемм провода. Промыть контактные кольца бензином и высушить.
С простым ремонтом, не требующим профессиональных навыков и высокой квалификации автомеханика, можно справиться самому. Надо помнить, что к ремонту следует подходить разумно, не чинить ту деталь, которую проще купить и заменить на новую. Ведь старая быстрее выйдет из строя, а ремонт превратится в бесконечный процесс.
Очевидно, что провести диагностику работы узлов генератора можно самостоятельно. Для этого необходимо желание, совсем немного инструментов и времени. Если желания или времени нет, то всегда можно обратиться к опытному мастеру. Главное, не оставлять без внимания такой важный узел, чтобы поездки на автомобиле доставляли удовольствие, а не вынуждали решать новые проблемы.
Знание основных признаков неисправности генератора может помочь вовремя произвести ремонт, предотвратив внезапное загорание лампочки АКБ в пути. Рассмотрим все поломки, которые могут произойти с автомобильной генераторной установкой.
Перед прочтением материала рекомендуем ознакомиться с принципом работы генератора. Знания помогут вам лучше понять причину поломки и вовремя отследить характер ее проявления.
Схема генератора переменного тока
Принципы работы генератора переменного и постоянного токов уже понятны, как и его основные конструкционные элементы. Необходимо рассмотреть пару схем для обобщения материала и понимания процесса генерации электротока.
Схема обычного устройства генерации электротока
Таким образом, были рассмотрены генератор переменного тока, устройство и принцип его действия.
Принципиальная схема электрического генерирующего устройства
Строение этого аппарата практически не поменялось с момента его создания еще в 1800-х гг. Данное электрооборудование служит для выработки тока, который применяется для бытовых или производственных целей.
Мощность генератора автомобиля. Как ее узнать (определить) и от чего она зависит
Мощностью генератора автомобиля интересуется очень много автомобилистов. Ведь сейчас очень много электрических устройств (например — инверторы), которые могут сделать из вашего авто, практически электростанцию для загородного дома. Многие цепляют нагрузку в 1000 – 1500 и даже 2000 Вт! Много это или мало? Может ли работающий автомобиль выдать такое? Одни пишут что – НЕТ! Другие что – ДА! Но зачастую в головах у них «каша», часто встречаю на форумах такие высказывания мощность не больше 300 – 600 Вт. Откуда берутся эти цифры, видно с «потолка». Давайте же правильно определим мощность, а также узнаем, от чего она зависит …
В этой статье я представлю вам приблизительную мощность вашего автомобильного генератора, это физика 7 класс. Будем учитывать, что у нас постоянный, а не переменный ток.
Про строение генератора
Любой генерирующее устройство примерно состоит из одинаковых частей, есть утрировать это – ротор, статор, шкив, корпус, и электрическая составляющая (электрические щетки, реле-регулятор напряжения). Ротор соединен с коленчатым валом двигателя ременной передачей. Если вращается коленчатый вал, то вращается и ротор, тем самым вырабатывая электрический ток.
Стоит отметить, что даже большие генераторы на гидроэлектростанциях, работают по одинаковому принципу. Однако там ротор раскручивается набегающим потоком воды. НО суть одинаковая.
Собственно напряжение в автомобиле зачастую составляет 13 – 14 Вольт, что достаточно для подзарядки автомобильного аккумулятора.
Питание бортовой сети
После пуска практически все бортовые приборы питаются именно от генерирующего элемента, он несет на себе основную нагрузку. Подзаряжает аккумулятор, восполняет его потраченную энергию на пуск, а также дает энергию для освещения, системы зажигания, подачи топлива, развлекательный комплекс (аудио, видео), всевозможные подогревы (сидений, стекол, зеркал).
Стоит отметить, что если генерирующее устройство не справляется, то часть энергии ему может дать АКБ, это происходит в моменты максимальной нагрузки, например — ночью в мороз, когда включены многие электрические приборы. Если какой-то источник отключается, и энергии только одного генератора становится достаточно, то он автоматически подзаряжает АКБ. Так цикл повторяется.
Мощность генератора
Ребят вопрос то элементарный, достаточно вспомнить школьную формулу: P = I * U (мощность = сила тока умножить на напряжение).
Теперь вспоминаем напряжение в бортовой сети автомобиля, зачастую оно равняется 13,8 – 14,2В.
Также не трудно найти марку своего генератора, и узнать его характеристики, а именно силу тока которую он может выдавать. Зачастую на современных машинах, она колеблется от 80 до 140 Ампер.
Для примера возьмем среднюю величину в 100Ампер.
Тогда получается 13,8В Х 100А = 1380Ватт или 1,38 Квт, это и будет являться мощностью вашего генератора.
Этот показатель является пиковым для вашего автомобиля!
Однако стоит помнить еще об одном — об оборотах двигателя. Генератор вырабатывает свою пиковую мощность только при определенных оборотах шкива (который связан с двигателем).
«Пиковое значение» (в нашем случае в 1,38КВт) зачастую проявляется только от 2500 оборотов и выше. НА ХОЛОСТЫХ ОБОРОТАХ мощность куда ниже. Так на 800 – 1000 оборотах она будет примерно 75% от максимальной. Если ее определить в нашем случае, то 1380 Х 75% = 1035Ватт.
Запомните, для определения электрической мощности вашего генератора, нужно помнить про напряжение (оно почти на всех машинах около 13,8В) и про силу тока вашего генератора (колеблется от 80 до 140Ампер при определенных оборотах двигателя).
Все эти характеристики указывает производитель чуть ли не в инструкции к автомобилю.
Подключение энергоемких устройств
А теперь про подключение мощных инверторов. РЕБЯТ стоит включить голову и подумать, а не спалит ли такой девайс вашу бортовую сеть автомобиля?
Вот смотрите — мощность этих инверторов начинается от 300 заканчивается 1500 Ваттами. А в нашем примере пиковая мощность генерируемая автомобилем всего 1380Вт, а на холостом ходу всего около 1000Вт. Если дать 1500Вт он банально не выдержит такой нагрузки!
Ведь ему нужно еще энергии для поддержания работы двигателя, это банально зажигание и прокачка топлива, смело убирайте еще 400 – 500Вт.
То есть, что способен выдать генератор на холостом ходу, чтобы вы могли этим воспользоваться? Ребят это реально инвертор в 300 – 500Вт, можете подключить телевизор, дрель, и не энергоемкие устройства! А вот нагревать ТЭНАМИ воду или отапливаться вряд ли получится.
Сейчас полезная статья, смотрим
Думаю было полезно, читайте наш АВТОБЛОГ подписывайтесь на обновления в YOUTUBE.
Устройство
Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:
- Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
- Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
- Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
- Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
- Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
- Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.
Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.
Состав автомобильного генератора
Состав автомобильного генератора
Автомобильные генераторы, как и другие разновидности генераторов, выполняют одну и ту же функцию и имеют один и тот же состав. Различаться могут лишь размеры и конструктивные особенности отдельных элементов. Типичный генератор состоит из 7 элементов:
- Корпус;
- Шкив;
- Статор(обмотка);
- Ротор;
- Щеточный узел;
- Регулятор напряжения;
- Диодный мост.
Регулятор напряжения генератора
Щетки генератора
шкив генератора
диодный мост
Статор генератора
Крышка корпуса генератора
Ротор генератора
Все эти элементы объединены в один узел, которые в совместном своем исполнении обеспечивают питанием электрические элементы современного автомобиля.
Неисправности генератора и способы их устранения
Электрооборудование автомобиля имеет свойство ломаться. При этом наибольшие проблемы возникают с АКБ и генератором.
В случае выхода из строя любого из этих элементов эксплуатация ТС в нормальном режиме работы становится невозможной или же авто оказывается вовсе обездвиженным.
Все поломки генератора условно делятся на две категории:
- Механические . В этом случае проблемы возникают целостностью корпуса, пружин, ременным приводом и прочими элементами, которые не связаны с электрической составляющей.
- Электрические . Сюда относятся неисправности диодного моста, износ щеток, замыкание в обмотках, поломки реле регулятора и прочие.
Теперь рассмотрим список неисправностей и симптомы более подробно.
1. На выходе недостаточный уровень зарядного тока:
- Пробуксовка приводного ремня. Решение — натянуть ремень и проверить подшипники на факт исправности, симптомы – свист ремня генератора.
- Зависание щеток. Для начала стоит вычистить щеткодержатель и щетки от загрязнений и убедиться в достаточности усилия.
- Обрыв цепочки возбуждения, подгорание контактных колес. Первая проблема решается путем поиска и устранения обрыва, а вторая — посредством зачистки и проточки контактных колец (если это требуется).
- Выход из строя регулятора напряжения.
- Задевание ротором статорного полюса.
- Обрыв цепочки, объединяющий генератор и АКБ.
2. Вторая ситуация.
Когда автомобильный генератор выдает необходимый уровень тока, но АКБ все равно не заряжается.
Причины могут быть разными:
- Низкое качество протяжки контакта «массы» между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество контактного соединения.
- Выход из строя реле напряжения — проверьте и поменяйте его.
- Износились или зависли щетки — замените или очистите от грязи.
- Сработало защитное реле регулятора из-за наличия замыкания на «массу». Решение — отыскать место повреждения и убрать проблему.
- Прочие причины — замасливание контактов, поломка регулятора напряжения, витковое замыкание в обмотках статора, плохое натяжение ремня.
3. Генератор работает, но издает повышенный шум.
Вероятные неисправности:
- Замыкание между витками статора.
- Износ места для посадки подшипника.
- Послабление шкивной гайки.
- Разрушение подшипника.
Ремонт генератора автомобиля всегда должен начинаться с точной диагностики проблемы, после чего причина устраняется путем профилактических мер или замены вышедшего из строя узла.
Что такое диодный мост и из каких элементов он состоит
Диодный мост в схемах, применяемых в сетях с однофазным напряжением, состоит из четырех диодов, представляющих собой полупроводниковый элемент с одним p-n переходом. Ток в таком полупроводнике проходит только в одном направлении при подключении анода к плюсу источника, а катода – к минусу. Если подключение будет обратным, ток закрывается. Диодный мост для трехфазного электрического тока отличается наличием шести диодов, а не четырех. Существенные различия в принципе работы между мостовыми схемами для однофазных и трехфазных сетей отсутствуют.
Устройство диода
Диод Шоттки – еще один вид полупроводниковых элементов, используемых в диодных мостах. Его основным отличием является переход металл-полупроводник, называемый «барьером Шоттки». Как и переход p-n, он обеспечивает проводимость в одну сторону. Для изготовления устройств Шоттки применяют арсенид галлия, кремний и металлы: золото, платину, вольфрам, палладий. При приложении небольших напряжений – до 60 В – диод Шоттки отличается малым падением напряжения на переходе (не более 0,4 В) и быстродействием. При бытовом напряжении 220 В он ведет себя как обычный кремниевый выпрямительный полупроводник. Сборки из таких полупроводниковых устройств часто устанавливаются в импульсных блоках питания.
Принцип работы
Теперь разберем подробнее работу генератора переменного тока в автомобиле. При включении зажигания, на щеточный узел подается ток от аккумуляторной батареи. Через щеточный узел он попадает на медные контактные кольца, а затем на обмотку возбуждения ротора. Напомним, что ротор, по сути, является электромагнитом, который создает магнитное поле. Коленчатый вал через шкив и ременную передачу начинает вращать ротор. Вокруг ротора расположен статор, который от вращения начинает вырабатывать переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.
Через диодный мост переменный ток “выпрямляется” и преобразуется в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Так автомобильный генератор обеспечивает питание потребителей и подзаряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при возрастании частоты вращения ротора. Таким образом поддерживается стабильная нагрузка.
В салоне автомобиля на приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает состояние устройства. Например, лампа может загореться при обрыве ремня. Тогда питание сети будет идти только через аккумулятор. Продолжительность работы в этом случае будет зависеть от уровня заряда АКБ.