Схема автомобильного генератора: принцип работы

Содержание

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

Автомобильный генератор используется для питания электропотребителей, таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и другие, а также для заряда автомобильного аккумулятора . К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надёжности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля. Типовая мощность современного генератора в легковом автомобиле около 1кВт.

В чем особенности бензиновых генераторов

Такой генератор – источник электроэнергии относительно небольшой мощности, поэтому его стоит покупать лишь в том случае, если нет необходимости в бесперебойной работе сети. Его предел – это 12 часов беспрерывной работы. За час работы такой агрегат потребляет примерно 1-2,5 литра топлива.

Несомненный плюс бензинового электрогенератора в том, что он не боится перепадов температуры и может работать в любую погоду. Его чаще всего используют в приусадебном хозяйстве, подойдет он и для загородного дома. Вес у таких установок обычно небольшой, поэтому его можно брать в поход.

Есть еще цифровые бензиновые генераторы, их еще часто называют инверторными, на них установлена специальная электроника, которая позволяет получать электричество от двигателя и преобразовывать его в напряжение 220 вольт.

Классификация генераторов

Существует несколько признаков, на основании которых электрический генератор можно отнести к одной из разновидностей:

• Сфера применения.
• Режимы работы.
• Фазность.
• Автономность.

Эксплуатация По каждому из признаков надо изучить модель заранее, тогда и выбор проще будет сделать.

Автономность

Полная независимость от централизованных источников энергии — одно из главных преимуществ, которыми обладают современные генераторы. В зависимости от этого показателя, модели делятся на мобильные либо стационарные.

Стационарные

Речь идёт о генераторных станциях, в основе работы которых — дизельные двигатели. Подходят для снабжения электрической энергии потребителей, удалённых от других подобных объектов. Обеспечивают снабжение током на тех территориях, где даже малейшая остановка производственных процессов приведёт к серьёзным негативным последствиям.

Мобильные

Чаще всего эти агрегаты — самые компактные. Допускают перемещение в пространстве установки. У передвижных станций сфера применения довольно широка:

1. Электросварка.
2. Местное освещение.
3. Снабжение током бытовых электроприборов, и так далее.

Обслуживание и ремонт Внутри оборудования размещают двигатель внутреннего сгорания, который способен работать на дизельном топливе либо бензине. Агрегаты отличаются друг от друга по габаритам. Одного человека хватает, чтобы перемещать только самые маленькие устройства. Но есть мобильные варианты, монтаж которых проводят на автомобильных прицепах.

Фазность

Агрегаты разделяют на трёх- и однофазные в зависимости от внутренней структуры устройств.

Однофазные

Отличаются способностью производить однофазный ток. Питание бытовых приборов — главное назначение устройств. Обычно аппараты выпускают мобильными, чтобы с ними было проще обращаться. Частные домовладения — объекты, внутри которых однофазные агрегаты можно встретить чаще всего. Например — для удовлетворения различных нужд на бытовом уровне.

Трёхфазные

Питание силового электрооборудования — вот в чём состоит основная функция. Иногда происходит разделение такой энергии по нескольким фазам. Для питания электропроводки это очень удобное решение, позволяющее развести линию на несколько частей.

Интересно! Главное — чтобы мощность потребления у всех линий оставалась примерно одинаковой. Генератор быстро выходит из строя, если между значениями образуется серьёзная разница.

Режимы работы

Основные и резервные — две главные разновидности режимов работы согласно этой классификации.

Основные

Такие аппараты созданы, чтобы работать на постоянной основе. Группу промышленных установок представляют мощные электрогенераторы, снабжённые дизельными двигателями. Актуальны для объектов, которым наличие электрической энергии требуется постоянно.

Резервные

По названию легко понять, что такие электрические генераторы применяются лишь в некоторых, исключительно крайних случаях. Например, если централизованное электроснабжение отключают на некоторое время. Такие приборы могут включаться, если срабатывает реле, реагирующее на уменьшение напряжения. Беспрерывная работа допустима только на протяжении нескольких часов.

Сфера применения

Генераторы выпускают с расчётом на два основных направления — бытовые условия либо промышленные объекты.

В быту

Выбор бытовых генераторов на современном рынке порадует любого потребителя, вне зависимости от масштабов и запросов. Обычно выбирают однофазные установки, способные наладить бесперебойное снабжение электрическим током при аварийных ситуациях. Питание выносного электрооборудования — ещё одна сфера применения. Качество тока становится особенно важным показателем, если речь идёт о бытовых электроприборах, применяющих цифровую элементную базу. В этом случае энергия должна обладать такими параметрами: 220 В, 1 А, 50 Ггц.

Вам это будет интересно Виды и применение греющего электрического кабеля

На даче

При электросварочных работах применяют установки, обладающие повышенной мощностью. Преимущество в том, что для формирования электромеханической дуги вырабатывается ток с серьёзной силой.

Обратите внимание! Если в инструкции не описано сразу применение для электросварки, то стоит отказаться от подобной идеи. Иначе генераторы быстро портятся

Промышленные объекты

Чаще речь идёт о независимых мощных стационарных установках. Они актуальны для промышленных предприятий и целых жилых районов, больниц, общественных учреждений с высокой проходимостью. Тогда такие механические приспособления актуальны.

Как работает генератор авто

Схема работы генератора следующая: при повороте ключа в замке зажигания включается электросеть. Напряжение с аккумулятора поступает на регулятор, который в свою очередь, передает его на медные токосъемные кольца, конечный потребитель — обмотка возбуждения ротора. С момента вращения коленвала двигателя, через ременную передачу начинает вращаться вал ротора, создается электромагнитное поле. Ротор образует переменный ток, при достижении определенных оборотов обмотка возбуждения питается с самого генератора а не с АКБ.

Далее переменный ток поступает на диодный мост, где происходит процесс “выравнивания”. Регулятор напряжения следит за режимом работы ротора, при необходимости меняет напряжение обмотки возбуждения. Таким образом, при условии исправных деталей, на аккумулятор поступает стабильный ток, обеспечивающий бортовую сеть необходимым напряжением.

На панель приборов более современных авто выведен индикатор АКБ, который указывает на состояние генератора также (загорается при обрыве ремня или перезарядке). Такие автомобили как ВАЗ 2101-07, АЗЛК-2140, и другая советская “техника”, имеют стрелочный индикатор, амперметр или вольтметр, благодаря чему можно следить за состоянием генератора всегда.

Что такое генератор и как он работает?

• Генератор — это объект, который сразу при создании не вычисляет значения всех своих элементов.
• Он хранит в памяти только последний вычисленный элемент, правило перехода к следующему и условие, при котором выполнение прерывается.
• Вычисление следующего значения происходит лишь при выполнении метода next(). Предыдущее значение при этом теряется.

Этим генераторы отличаются от списков — те хранят в памяти все свои элементы, и удалить их можно только программно. Вычисления с помощью генераторов называются ленивыми, они экономят память.

Рассмотрим пример: создадим объект-генератор gen с помощью так называемого генераторного выражения. Он будет считать квадраты чисел от 1 до 4 — такую последовательность создаёт функция range(1,5).

Когда мы выведем на консоль переменную gen, то увидим лишь сообщение, что это объект-генератор.

При четырёх вызовах метода next(a) будут по одному рассчитываться и выводиться на консоль значения генератора: 1, 4, 9, 16. Причём в памяти будет сохраняться только последнее значение, а предыдущие сотрутся.

Когда мы попытаемся вызвать next(gen) в пятый раз, генератор сотрёт из памяти последний элемент (число 16) и выдаст исключение StopIteration.

Обзор некоторых моделей генераторов

Среди лучших производителей генераторов можно перечислить компании Hüter, Eisemann (Германия), Briggs & Stratton (США), Kubota (Япония). Среди российских производителей можно посмотреть Вепрь. Производство многих брендов перенесено в Китай из-за дешевой рабочей силы. До сих пор принято считать это недостатком.

В пользу этого приводится много всяких невнятных доводов, но вот еще один аргумент в пользу Китая. В то время как в Европе еще били друг друга по головам дубинами и ходили в шкурах, китайцы уже делали шелк и вырезали из кости невероятные вещи. Даже если генераторы из Китая уступают в качестве оригиналам на 5-7%, их стоимость в разы ниже.

HÜTER DY5000L

Этот генератор имеет мощность 4 кВт при мощности 11 л.с. Двигатель бензиновый (АИ-92), но может работать также на газе. Топлива расходуется не более 400 г на один киловатт-час. В бак помещается 22 л топлива. Установка может снабжаться колесами. Пуск делается вручную или электростартером. Эта возможность позволяет использовать АВР: и превратить генератор в резервный источник питания. Конечно, все немного проще, чем было описано в предыдущем разделе, но за 40-50 тыс. руб это не так мало.

Eisemann T 15010 DE

Эта модель (производство в Германии) мощностью 12 кВт, с встроенным АВР имеет дизельный двигатель с водяным охлаждением и рассчитана на непрерывный режим работы. От нее можно получить электрическую мощность не менее 8 кВт, что вполне хватит на частный дом. Расход топлива около 3,2 л/час при заправке в бак 210 л.

Кожух генератора и его выхлопная система хорошо снижают шум. Генератор имеет три фазы с линейным (между фазами) напряжением 380 В, и фазными напряжениями 220 В. Так что с ним получается 3 линии по 220 В. Желательно распределить эту нагрузку равномерно между фазами.

Briggs & Stratton G 110

Производство находится в США (не Китай). Двигатель генератора газовый, может работать на метане и пропане, в том числе сжиженном. Охлаждение двигателя воздушное. Мощность 11 кВт. Запуск электростартером. Контейнер хорошо защищает внешнюю среду от шума двигателя. Генератор синхронный, однофазный. Специально для европейского рынка выпущен на напряжение 230 В 50 Гц. (В США 115 В 60 Гц.)

Этот ряд моделей был специально разработан для снижения шума. 66 дБ на расстоянии 7 м это очень неплохой показатель для установок с двигателями внутреннего сгорания. На агрегат дается трехлетняя гарантия.

Практичные в торговых делах американцы не стали встраивать АВР в установку, что делало бы ее дороже для всех покупателей. Но желающие могут приобрести ее в российском исполнении с оригинальными “умной начинкой” и контактором.

Тут имеется обширный набор функций помимо АВР и мониторинга состояния. С помощью GSM-модема можно управлять генератором из любого места, как при помощи СМС, так и через веб-сервер в интернете.

Kubota J112

Этот генератор имеет мощность 12 кВт. Производитель обещает коэффициент мощности (cos phi) очень близкий к единице. Двигатель дизельный, с жидкостным охлаждением, расход топлива 3.75 л/ч. Напряжение 230 В, генератор однофазный. В бак помещается 79 л топлива. Запуск от электростартера, а значит, есть возможность использовать внешний АВР (см. energyborker.ru).

Вепрь АБП 10-230 ВХ-БСГ АВР

Этот генератор российского производства, рама, по крайней мере, точно. Двигатель Honda GX630. Бачок на 25 л, расход топлива 4 л/ч. Мощность 10 кВт, 230 В 50 Гц, одна фаза. Пуск от электростартера, АВР использовать можно. Генератор синхронный.

Для чего в автомобиле нужен генератор?

Генератор используется для поддержания в бортовой сети определенных напряжения и тока. Основное назначение генератора автомобиля состоит в обеспечении устойчивого питания электрооборудования при работающем двигателе – в частности, для:

• Заряда аккумулятора.
• Питания всех потребителей электрического тока в нормальных условиях.
• Питания потребителей совместно с АКБ при экстремальной эксплуатации.

Применение автомобильного генератора позволяет восстанавливать заряд аккумулятора, который расходуется на запуск двигателя при помощи стартера. При этом напряжение в бортовой сети пребывает в строго установленных пределах, превышающих электрохимический потенциал пластин батареи. Разобравшись в вопросе, для чего нужен генератор в автомобиле, необходимо понять, что в случае отказа агрегата двигатель проработает еще какое-то время за счет аккумулятора. Продлить этот период можно, отключив все второстепенные потребители: вентилятор отопителя, кондиционер, аудиосистему. По исчерпании заряда батареи двигатель заглохнет.

Напольная машина для ребенка

Назначение генератора автомобиля

Зачем нужен генератор в машине? О двух его основных функциях мы уже упоминали – это питание бортовой электросети и подзарядка АКБ. В сущности, энергия аккумулятора используется только в момент пуска силового агрегата, а затем все функции по снабжению автомобиля электричеством взваливает на свои плечи генератор. Технические характеристики этого устройства должны обеспечивать подзарядку АКБ при любых режимах работы двигателя, не допуская его прогрессивного разряда ни при каких обстоятельствах

Не менее важной является способность автогенератора обеспечивать работу потребителей электроэнергии в достаточно обширном диапазоне нагрузок. Дело в том, что большинство приборов, в том числе и аккумуляторная батарея, крайне чувствительны к показателю стабильности входного напряжения

Так что генератор в машине нужен и для обеспечения выравнивая выходных параметров по току и напряжению в заданных пределах, с чем он справляется очень хорошо.

• Автогенератор в принципе – очень надёжное устройство, однако его эксплуатационный ресурс зависим от целого ряда факторов:
• ёмкости аккумулятора, его выходного ампеража;
• качества заводского изготовления;
• совокупной электронагрузки (количества потребителей);
• стиля вождения автовладельца;
• сезонности эксплуатации ТС.

Найти устройство в моторном отсеке достаточно просто – генератор расположен в машине в передней части подкапотного пространства, крепясь к мотору болтами, прикручиваемыми к кронштейнам.

Варианты трансмиссии и динамические характеристики

Реализовать возможности мотора можно лишь при наличии совершенной трансмиссии. В компании Ниссан позаботились и об этом. Дизельный двигатель устанавливается только на полноприводную версию X-Trail и комплектуется шестиступенчатой механической коробкой передач.

У такого автомобиля заявленный расход составляет 6,2 л дизельного топлива при езде по городу и 4,8 л на трассе. К отметке 100 км/час стрелка на спидометре поднимается за 11 сек. При этом максимальная скорость составляет 186 км/час.

Вам достаточно привода на передние колёса? Выберите модификацию, оснащённую такой же МКПП, только с несколько изменёнными передаточными числами и двухлитровым MR20.

В городе она будет расходовать 11,6 л бензина, а на трассе – 6,1 л, разгоняясь до 183 км/час и набирая сотню за 11,1 сек.

Снизить расход до 9 л в городе и 7,1 л на трассе позволит установленный на переднеприводную версию вариатор. Максималка при этом останется прежней, а вот разгонная динамика несколько ухудшится. Вопрос в том, заметите ли вы эти лишние 0,6 секунды?

Желаете машину с полным приводом? Пожалуйста! Для двухлитрового бензинового мотора вы получите его вместе с CVT. Ради этого придётся немного пожертвовать скоростью – 180 км/час, ускорением – 12,1 сек. до сотни и немного возросшим расходом топлива.

Модель с самым мощным силовым агрегатом оснащается полным приводом и комплектуется только вариатором. В её активе – 192 км/час максимальной скорости и 10,5 сек., уходящие на то, чтобы автомобиль разогнался до сотни. Расход топлива Nissan X-Trail в такой комплектации самый высокий в линейке. В пределах города для того чтобы преодолеть 100 км придётся потратить 11,3 л. На трассе – 6,6 л.

Кроссовер оснащается различными датчиками и электронными системами, облегчающими управление при движении по дорогам с различным покрытием.

Это даёт повод утверждать, что на автомобиле установлена интеллектуальная система полного привода. Но не стоит рассчитывать на то, что она сделает полностью ненужными опыт и мастерство водителя.

Рейтинг кроссоверов за 1 миллион рублей

Как проверить автомобильный генератор

Если ремонт генератора лучше все-таки доверять профессионалам, то проверку можно выполнить и самостоятельно. Первый способ диагностики – с использованием мультиметра:

1. Замеряем прибором напряжение на клеммах АКБ при выключенном двигателе – должно быть примерно 12.7В;
2. Заводим двигатель, не поддавая газу, отключаем все электроприборы (кондиционер, аудиосистему и т.д.);
3. Повторно меряем напряжение аккумулятора – при работающем двигателе оно должно составлять от 13.8 до 14.5 В (на отдельных двигателях до 14.8 В);
4. Даем нагрузку – фары, кондиционер, аудиосистема, противотуманные фары и т.д.;
5. Опять замеряем напряжение – оно должно опуститься до 13.7-14 В. Если показания мультиметра ниже, то это свидетельствует о неработающем генераторе.

Можно проверить и «дедовским» методом. Для этого запускаем двигатель, включаем небольшую нагрузку (например, фары) – и, не выключая зажигания, снимаем минусовую клемму с аккумулятора. Если мотор не заглохнет, фары не погаснут, то это значит, что генератор обеспечивает двигатель достаточным количеством энергии. Если же машина после съема клеммы глохнет, то это свидетельствует о нерабочем генераторе.

Подробно об алгоритме работы

Принцип действия генератора основан на простом физическом явлении, называемом электромагнитной индукцией. Суть в следующем: если навести на многовитковую обмотку из медной проволоки магнитное поле, изменяющее направление с определенной частотой, то на выходе катушки возникнет переменный ток той же частоты. Остается лишь создать упомянутое поле вокруг обмоток статора, вырабатывающих напряжение.

На практике генерация электричества происходит по такому алгоритму:

1. Источник переменного магнитного поля автомобильного электрогенератора – обмотка самовозбуждения, расположенная в роторе. Чтобы изначально намагнитить клинообразные втулки, к ней подается импульс малой мощности от аккумулятора.
2. После запуска мотора и достижения определенных оборотов коленчатого вала обмотки статора выдают переменный ток, выпрямляемый силовыми диодами. С этого момента обмотка ротора питается от самого генератора, то есть, происходит самовозбуждение. Внешний источник питания больше не требуется.
3. Постоянный ток от диодного моста направляется в блок реле-регулятора. Поскольку величина напряжения «скачет» вместе с оборотами двигателя, задача электроники – стабилизировать перепады в диапазоне от 13,8 до 14,7 В.
4. Дальше напряжение подается на подзарядку аккумуляторной батареи и в бортовую электросеть автомобиля.

Рекомендуем: Расшифровка маркировки M S на резине

Реле-регулятор напряжения может входить в состав генераторной установки либо применяться в качестве отдельного блока.

Ток в статорных обмотках возникает в результате вращения переменного магнитного поля, создаваемого катушкой ротора. Чем быстрее крутится вал, тем выше напряжение и частота на выходе. Преобразование в постоянный ток обеспечивают полупроводники (диоды), закрепленные на теплоотводящей пластине и обдуваемые крыльчаткой вентилятора.

Устройство генератора безщеточного типа позволяет обмотке статора возбуждаться без внешнего источника питания. Намагничивание стальных втулок начинается при малых оборотах вала благодаря особой конструкции ротора и дополнительной катушке. Поэтому когда вы заводите с толкача машину с разряженным аккумулятором, оборотов коленчатого вала хватает, чтобы электрогенератор включился в работу.

Типы и характеристики

Существует два основных типа автомобильных генераторов – постоянного и переменного тока. Первые активно использовались до 1960 года. Сегодня агрегаты постоянного тока также встречаются, но только не в легковых авто. В них магнитное поле создается на обмотке статора, а ток снимается неподвижными щетками с силовой обмотки якоря. Схема генератора постоянного тока предусматривает параллельное подключение этих элементов.

Автомобильные генераторы переменного тока были изобретены в 1946 году. Их схема и принцип работы были рассмотрены выше. Достоинства агрегата переменного тока – меньший вес и габариты, повышенная надежность и срок службы. Самым заметным конструкционным отличием двух типов генераторов являются токосъемные кольца. В устройстве постоянного тока с рамки снимают заряд контактные полукольца (2 штуки). В случае же переменного тока это несколько иначе. На обоих концах рамки разместились полноценные токосъемные кольца. Конечно, эти контактные пластинки не определяют весь принцип работы, но вносят существенный вклад.

Разобравшись с устройством автомобильных генераторов, изучим технические характеристики. За обеспечение всех потребителей электроэнергией при разных режимах работы мотора отвечает токоскоростная характеристика (ТСХ). Это зависимость максимального значения тока от частоты вращения ротора при условии постоянного напряжения

Также важно знать, сколько ампер выдает установка автомобильного генератора. Этот показатель колеблется в пределах от 55 до 120 А в зависимости от марки авто

Если же проверка показывает недостаток ампер, то это явный признак неисправности агрегата.

Еще существует внешняя, регулировочная, нагрузочная характеристики и показатель холостого хода. Первая – зависимость выпрямленного (постоянного) напряжения (U_d) от тока нагрузки (I_н), вторая – I_в (возбуждения) от I_н. Третья показывает отношение U_d к I_в, и последнее значение определяется зависимостью ЭДС от I_в при частоте вращения постоянного характера.

Как проверить исправность генератора?

Если есть сомнения, можно поехать в автосервис и провести диагностику. Проще и быстрее купить мультиметр и сделать диагностику самостоятельно. Переведите мультиметр в режим замера напряжения и постоянном токе и коснитесь клемм проводов АКБ. Нормальные показатели напряжения находятся в диапазоне от 13,8 до 14,8 В. Если цифра меньше нижней границы, то с генератором могут быть проблемы.

Тем же прибором коснитесь контакта генератора с маркировкой «30» («B+») чтобы измерить напряжение на выходе. Цифры там должны быть такими же — 13,8 до 14,8 В. Если у вас есть амперметр, замерьте силу тока на выходе генератора в разных условиях:

на холостых оборотах;с обогревом сидений и стекол;с включенным кондиционером;при увеличении количество оборотов двигателя.Полностью исправный генератор должен выдавать одинаковые показатели тока вне зависимости от условий.

Замеры напряжения на клеммах АКБ

Заключение

Даже самое общее представление об устройстве и принципах работы автомобильного генератора может помочь избежать неисправностей электрооборудования. Генератор начинает работать после запуска двигателя и выполняет функции основного источника тока в автомобиле.

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо тщательно следить за натяжением приводного ремня, которое влияет на положение генератора. На ряде современных автомобилей агрегат закреплен прочно, и изношенный клиновый или поликлиновый ремень необходимо сразу менять. Поддержание генератора в исправном состоянии позволит избежать крупных трат на капитальный ремонт авто.