Детали генератора переменного тока: Особенности генераторов переменного тока

ᐈ Автомобильные генераторы постоянного и переменного тока

Что такое генератор

Автомобильный генератор – это один из важнейших узлов автомобиля. В современном мире все системы наших автомобилей компьютеризированы и зависят от стабильной и непрерывной подачи электроэнергии. Автомобильный генератор по своей сути является единственным источником, способным поддерживать жизнеспособность всех систем транспортного средства. Например, бортовой компьютер контролирует все узлы, агрегаты и другие системы.

Как работает автомобильный генератор

Автомобильный генератор по функциональности является преобразователем механической энергии в электрическую, постоянно поддерживая заряд аккумуляторной батареи. При запуске двигателя происходит сильный разряд аккумуляторной батареи. Поэтому эффективность работы всех электрических цепей зависит от постоянной подачи электрической энергии без различных скачков в сети автомобиля. А это может осуществить лишь исправный автогенератор. В отличие от аккумуляторной батареи, которая лишь хранит электроэнергию, генератор производит её. Работа осуществляется посредством вращения ротора (состоящего из магнитного сплава) во втором элементе генератора – статора (состоящего из медной обмотки). Благодаря явлению электромагнитной индукции возникает переменный электрический ток, который потом с помощью различных выпрямителей превращается в постоянный ток.

Типы генераторов

Автогенераторы бывают 2-ух типов: постоянного тока и современные переменного тока. При установке на двигатель внутреннего сгорания у генератора постоянного тока имеется ряд недостатков:

  • небольшая мощность,
  • слабая эффективность работы,
  • очень частое обслуживание,
  • малый срок службы.

Одним из недостатков генератора постоянного тока также является его большие размеры. Генераторами постоянного тока удовлетворяли потребности автомобилей до 1960 года. Однако, в связи с вышеперечисленными недостатками, они начали сменяться в автомобилестроении на генераторы переменного тока, которые меньше по размерам и обладают большей мощностью. Сегодня, с появлением гибридных двигателей, генераторы постоянного тока вытесняются более совершенными генераторами, с применением новейших разработок, с более надежными характеристиками, в которых используются полупроводниковые выпрямители. Таких современных автогенераторов существует три вида:

  • автогенераторы соединены обмоткой с аккумуляторной батареей,
  • автогенераторы с последовательной схемой соединения статора и обмоток якоря,
  • автогенераторы с параллельным возбуждением.

По своей сути генератор постоянного тока работает по принципу двигателя, только в обратном порядке. Поэтому при замене полюсов генератор может выполнять функцию двигателя. Это применяется в современных гибридных двигателях – генератор выполняет функцию стартера, так называемый стартер-генератор, а также в нескольких системах стоп-старт.

Устройство генераторов

Основные элементы генератора переменного тока:

  • статор с сердечником и обмоткой,
  • основной корпус, состоит из 2-ух частей,
  • ротор с обмоткой возбуждения,
  • регулятор напряжения,
  • щеточный узел,
  • выпрямитель напряжения.

Статор – это основная часть генератора переменного тока. Эта деталь создает переменный ток. Делается это при помощи магнитного поля от ротора. Статор имеет кольцевидную форму, в основе которого стоит сердечник, состоящий из стальных пластин. Эти пластины имеют 36 пазов, в которые навивается 3 обмотки. Исходя из типа обмотки их может быть 2 вида: «треугольник» и «звезда». В схеме «звезда» концы обмоток соединяются в одной точке. В «треугольнике» концы обмотки выводятся в разных точках.

Ротор — это другая важная часть генератора переменного тока. На его валу роль магнита выполняет обмотка возбуждения, создающая магнитное поле. Она находится между двух сердечников, регулирующих магнитное поле. У каждой из полюсных половинок есть 6 выступов в форме треугольника. Их называют клювами. Ещё на роторном валу есть 2 контактных кольца, которые изготавливают из таких металлов, как сталь, медь или латунь. К кольцам припаяны контакты обмотки. Через них питание от аккумуляторной батареи поступает на обмотку возбуждения. Также на роторном валу находятся подшипники качения. На переднем конце роторного вала находится шкив, на котором закреплена крыльчатка вентилятора. Она охлаждает внутренние детали генератора.

Корпус – это основной элемент генератора. Он состоит из 2-ух крышек. Крышки соединяются между собой при помощи болтов. Они сделаны из сплава алюминия, легко отводят тепло и не намагничиваются. Корпус вмещает в себя все элементы генератора. В его задней части находится выпрямительный блок с щеткодержателем. В самой крышке находится выводной контакт. По нему выходит ток из генератора.

Выпрямительный блок, его ещё называют диодным мостом, выполняет функцию по изменению тока из переменного в постоянный. Форма диодного моста — полукруг. Он состоит из пластин, в которых находятся диоды. Переменный ток передаётся с обмоток статора на диоды. После этого ток выпрямляется и попадает на контакт в задней крышке корпуса генератора. Ток подаётся через диоды только в одном направлении. А все токи с обратной полярностью удаляются.

Регулятор напряжения — это элемент, который отвечает за то, чтобы постоянно контролировать напряжение тока в сети автомобиля. Так как на высоких оборотах мотора напряжение на обмотке статора может доходить до 18В, то регулятор напряжения получает ток от аккумуляторной батареи, понижает данное напряжение. Так как небольшой ток в обмотке ротора создает меньшее магнитное поле, то в обмотке статора создаётся меньшее значение. Щеточный узел соединен с регулятором напряжения одним механизмом. Через него ток передаётся на медные кольца ротора. Сам механизм состоит из щеткодержателя и 2-ух графитных щеток, которые прижимаются пружинами. Современные генераторы производят с применением полупроводниковых интегральных регуляторов напряжения, бывают в гибридном и интегральном исполнении.

Ток, напряжение и мощность автомобильного генератора

Также автогенератор характеризуется такими параметрами, как номинальное напряжение и номинальный ток. Так напряжение в сети автомобилей может быть 12 Вольт и 24 Вольта. При работе в номинальном напряжении 12В при замере мультиметром напряжение автогенератора на холостых оборотах мотора должно составлять 14,2-15,6В. Напряжение автомобильного генератора при полной нагрузке со всеми потребителями тока должно составлять 13,2-14В. Допустимым считается еще 13В, если параметры, замеренные мультиметром, меньше допустимых точек. Это может говорить о наличии неисправностей в какой-либо точке электрической цепи автомобиля.

Теперь поговорим о мощности автомобильного генератора. При включении всех потребителей электроэнергии автомобиля генератору может не хватить этой мощности. Тогда аккумулятор будет отдавать недостающую энергию. Это приведет к его разряду. Поэтому, когда устанавливается генератор необходимо учитывать и количество потребляемой энергии. Но и более мощный генератор также отрицательно влияет на бортовую сеть, потому что при работе двигателя на максимальных оборотах могут перегореть элементы электрической сети из-за избыточной силы тока.

Неисправности автомобильных генераторов

Неисправности генератора бывают механического и электрического характера. К механическим неисправностям относится, например, обрыв приводного ремня. Вследствие такого обрыва вся нагрузка ложится на аккумулятор. При этом падает напряжение в электрической цепи автомобиля, о чём и будет сигнализировать включенная лампа на панели управления.

Еще одной механической неисправностью является износ графитных щеток. В этом случае необходимо произвести замену всего щеточного узла.

К электрическим неисправностям можно отнести:

  • замыкание в обмотках статора и возбуждения ротора,
  • пробои выпрямительного блока,
  • неисправность регулятора напряжения.

Рекомендации по обслуживанию генераторов

Очень важно проводить своевременный технический осмотр автомобильного генератора, проверять натяжение ремня, подтягивать крепежные болты.

При ежедневном обслуживании автомобильного генератора можно проверять наличие и величину зарядного тока. Это можно делать с помощью обычного амперметра. При нормальных оборотах двигателя амперметр должен показывать зарядный ток. При исправных аккумуляторных батареях отсутствие зарядного тока свидетельствует о неисправности автомобильного генератора.

При ТО1 проверяют натяжение ремня генератора. Натяжение ремня осуществляется поворотом генератора вокруг нижних опор его крепления. При ТО2 проводят подтяжку всех креплений генератора, продувают генератор воздухом, проверяют регулируемое напряжение, подводят все параметры, указанные в таблицах для определенной модели автомобиля.

Один раз в год, лучше всего осенью (перед наступлением холодов) генератор снимается, проверяют состояние щеточного узла. Делают проверку на специальном стенде. Работа выполняется в мастерской специалистами по электрооборудованию автомобиля.

Процесс установки автомобильного генератора для каждой машины индивидуален, но, в общем, он может быть схож для всех. В самом начале надо убедиться, что автогенератор исправен и его можно установить на мотор автомобиля. Если во время сборки была обнаружена неисправность, её необходимо сразу устранить.

После установки генератора в штатное место необходимо затянуть крепежные болты, затем установить приводной ремень. Он должен быть установлен и натянут правильно. Если натянуть его слабо, то он не сможет работать на полную мощность. Если же будет перетянут, то это приведет к его преждевременному износу. Потом следует подсоединение электрической части генератора к электрической сети автомобиля. Затем идет подсоединение клемм агрегата. Наконец, нужно установить все ранее снятые узлы, после чего осуществить регулировку генератора.

Сама установка и демонтаж генератора не является сложной задачей, но это лучше всего делать на специализированных СТО, так как монтаж имеет свои нюансы. Только специалисты могут правильно провести снятие узлов, сделать ремонт и осуществить установку генератора.

Лучшие условия ремонта и покупки генераторов — в Agropiese TGR

Стоимость установки и ремонта автомобильных генераторов зависит от марки автомобиля и типа агрегата. Купить автомобильный генератор вы можете в сети магазинов Agropiese TGR Grup. У нас широкий выбор производителей. Среди них известные во всем мире бренды: Bosch, Denso, Delphi и другие. Купить в Кишиневе вы можете по адресу: Мунчешское шоссе 271/7.

В качестве дополнительного бонуса к покупке вы можете воспользоваться услугами нашего сервиса, находящегося тут же рядом. Здесь есть возможность сразу установить в автомобиль купленный генератор. В автосервисе, впрочем, можно проверить на наличие неисправностей и ваш собственный генератор. Наши мастера незамедлительно устранят все найденные поломки.

В других районах Молдовы вы можете купить генератор в сети наших магазинов. Филиалы Agropiese TGR расположены в таких городах, как Бельцы, Сороки, Единцы, Унгены, Фалешты, Дрокия, Резина, Оргеев, Хынчешты, Каушаны, Комрат и Кагул. В пределах Кишинева действует доставка через наш интернет магазин.

Урок 43-3 Устройство и принцип работы генератора переменного тока

Рассмотрим замкнутый контур (рамку) площадью S, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого равна B. Контур равномерно вращается вокруг оси OO’ с угловой скоростью ω.

Магнитный поток, пронизывающий контур, определяется формулой Ф = BS cosΔφ, где Δφ — угол между вектором нормали n к плоскости контура и вектором В. Рамка вращается внутри магнита с частотой v, и за время t совершает N = vt оборотов. За оборот рамка поворачивается на угол 2π рад. Угол на который поворачивается рамка за время t: Δφ = 2π vt = ωt, тогда изменение магнитного потока ΔФ = BS cos Δφ = BS cos ωt .

В замкнутом контуре возникает э.д.с. индукции, которая по закону электромагнитной индукции равна скорости изменения магнитного потока .

Тогда получим мгновенное значение э.д.с.

e = — Ф’ = — (BS cos ωt)’ = BSω sin ωt

Следовательно э.д.с. индукции, возникающая в замкнутом контуре, при его равномерном вращении в однородном магнитном поле меняется со временем по закону синуса. Э.д.с. индукции максимальна при sin ωt = 1, т.е. α = ωt = π/2

Величина ε0 = ωBS – называется амплитудным значением э. д.с. индукции.

Если такой контур замкнуть на внешнюю цепь, то по цепи пойдет ток, сила и направление которого изменяются. Такая рамка, вращающаяся в магнитном поле является простейшимгенератором переменного тока.

В нашей стране используется переменный ток частотой 50 Гц (в США – 60 Гц). Такой ток вырабатывается генераторами.

Генераторы электрического тока – это устройства для преобразования различных видов энергии – механической, химической, тепловой, световой и др. – в электрическую.

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.

В настоящее время имеется много различных типов генераторов. Но все они состоят из одних и тех нее основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС — электродвижущая сила (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка).

Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную – ротором.

Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (Фm = BS) через каждый виток.

В изображенной на рисунке модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором. Магнитное поле создает неподвижный постоянный магнит. Разумеется, можно было бы поступить и наоборот: вращать магнит, а рамку оставить неподвижной. К концам обмотки ротора присоединены контактные кольца. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.

Модель генератора переменного тока.

Промышленные генераторы имеют намного большие размеры, для увеличения напряжения, снимаемого с клемм генератора, на рамки наматывают не один, а много витков. Во всех промышленных генераторах переменного тока витки, в которых индуцируется переменный ток, устанавливают неподвижно, а вращается магнитная система. Если ротор вращать с помощью внешней силы, то вместе с ротором будет вращаться и магнитное поле, создаваемое им, при этом в проводниках статора будет индуцироваться э.д.с.

Принцип действия генератора переменного тока следующий. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим для увеличения потока магнитной индукции.

В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. Дело в том, что подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходится при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки.

Структурная схема генератора переменного тока.

Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том левее валу (В настоящее время постоянный ток в обмотку ротора чаще всего подают из статорной обмотки этого же генератора через выпрямитель).


Опубликовано

в

от

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *