Первые генераторы на авто
Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора
В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.
Функции генератора
При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).
Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.
Виды генераторов
Выделяют два вида автомобильных генераторов:
Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:
Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.
Устройство генератора переменного тока
Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.
Генератор состоит из следующих основных элементов:
Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.
Корпус
В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.
В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.
Привод
Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.
Ротор
На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кольца. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Через контактные кольца на обмотку возбуждения поступает питание от аккумулятора. Контакты обмотки припаяны к кольцам.
На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом крепится крыльчатка вентилятора. Их может быть две. Они нужны для охлаждения внутренних деталей генератора. Также на обоих концах ротора установлены необслуживаемые шариковые подшипники.
Статор
Конструктивно статор имеет форму кольца. Это основная деталь, служащая для создания переменного тока от магнитного поля ротора. Состоит из обмотки и сердечника. В свою очередь, сердечник состоит из соединённых стальных пластин, в которых образуются 36 пазов. В пазы навивается три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Может быть две схемы соединения обмоток: «звезда» и «треугольник». По схеме «звезда» концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. По схеме «треугольник» концы обмоток выводятся отдельно.
Выпрямительный блок или диодный мост
Выпрямительный блок выполняет задачу по преобразованию переменного тока генератора в постоянный, который необходим для питания бортовой сети автомобиля. Другими словами, он выдает напряжение стабильной и одинаковой величины.
Блок также называют диодным мостом, который состоит из двух радиаторных пластин (положительной и отрицательной) и диодов. На каждую фазу приходится по два диода. Сами диоды герметично вмонтированы в пластины. Диодный мост имеет форму подковы.
С обмотки статора ток поступает на диодный мост, затем «выпрямляется», и подается на выводной контакт на задней крышке.
Через диоды ток проходит только в одном направлении, при этом отсекаются токи обратной полярности. Диодный мост может находиться в корпусе генератора, а может быть вынесен за корпус. Но чаще всего он крепится на внутренней стороне задней крышки.
Регулятор напряжения
Регулятор поддерживает напряжение генератора в определенных пределах. В современных моделях применяются полупроводниковые электронные регуляторы напряжения. Они устанавливаются сверху блока щеткодержателей.
Когда двигатель работает на больших оборотах, то напряжение на обмотке статора может доходить до 16В. Такое напряжение не должно поступать в бортовую сеть. Чтобы это исключить, регулятор напряжения, получая ток от АКБ, будет снижать его значение. Малый ток на обмотке ротора будет создавать такое же малое магнитное поле. Это значит, что на обмотке статора будет понижаться напряжение.
Щеточный узел
Щеточный узел в современных генераторах объединен с регулятором напряжения в один неразборный механизм. Он передает ток возбуждения на медные контактные кольца ротора. Это простая конструкция, которая состоит из щеткодержателя, двух графитовых щеток и прижимающих пружин.
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.
Параметры генератора
Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:
Номинальное напряжение для бортовой сети автомобиля от генератора 12В или 24В. Токоскоростная характеристика показывает зависимость силу тока от частоты вращения генератора.
Напряжение генератора можно измерить мультиметром. При всех выключенных потребителях без нагрузки на холостом ходу мультиметр должен показывать напряжение в пределах 14,3В – 15,5В. Если напряжение после запуска двигателя свыше 14В, то это может говорить о разряде АКБ и зарядке его генератором. При поочередном включении потребителей (фары, подогрев, кондиционер и т.д.) напряжение уменьшается примерно на 0,2 после каждого включения. Но в итоге напряжение не должно снижаться ниже 12,8В. Если значение меньше, то аккумулятор начнет разряжаться. Если напряжение, наоборот, сильно высокое (14В и выше), то это может привести к выходу АКБ из строя. При этом на выходе самого аккумулятора напряжение должно быть в пределах 12,6В – 12,7В.
Напряжение генератора под нагрузкой может отличаться от номинальных значений 12В. После включения всех потребителей тока значение должно быть в пределах 13,5В – 14В. Если ниже, то это может указывать на неисправность устройства. Допустимым пределом считается 13В.
На картинке ниже показана подробная схема подключения генератора в автомобиле.
Мощность автогенератора
Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.
Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р – мощность, I – сила тока, U – напряжение.
Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В – 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.
По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.
Основные неисправности
Устройство довольно надежное и должно работать продолжительное время, но некоторые компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Неисправности могут иметь механический или электрический характер.
Так как генератор автомобиля и аккумулятор работают неотъемлемо друг от друга, при неисправности любого из устройств загорится лампа разряда аккумулятора, а также может загореться индикатор “Check Engine”. Проверить состояние аккумулятора и диагностировать неисправность можно с помощью универсального автомобильного сканера Rokodil ScanX Pro.
На неисправность, связанную с генератором или плохим электрическим соединением в цепи управления часто указывают ошибки P0620 и P0622.
Механические неисправности
Главной возможной поломкой может быть обрыв приводного ремня. В этом случае вращение от коленвала на ротор не будет передаваться. Всю нагрузку на себя берет аккумулятор, который начнет разряжаться. Это покажет контрольная лампа в салоне автомобиля. Чтобы избежать обрыва ремня, нужно периодически проверять его состояние и натяжение.
Также может случиться простой износ графитовых щеток. В этом случае надо менять весь щеточный узел.
Электрические неисправности
Неполадки с электрикой в генераторе случаются нередко, и заметить их трудно. Может возникнуть замыкание в обмотках возбуждения ротора или статора, обрыв обмотки. Может выйти из строя регулятор напряжения, что чревато большими проблемами для всей электроники и АКБ. Также случается так называемый пробой диодного моста по различным причинам. Нельзя отключать генератор или АКБ во время работы двигателя. Также нужно следить за надежностью соединений, чистить клеммы и т.д.
Каждому водителю нужно знать устройство и принцип работы автомобильного генератора. Это поможет избежать многих проблем, которые могут возникнуть с устройством. Нужно регулярно следить за компонентами генератора. Проверять натяжение и состояние приводного ремня, крепление устройства, напряжение и другое. При правильной эксплуатации устройство прослужит исправно долгие годы.
Генераторы: как они устроены, и как их ремонтируют
Уважительное «геннадий» или панибратское «гена» неспроста написаны с маленькой буквы! Это не имя автослесаря, а шутливо-жаргонное прозвище электрогенератора – одного из важнейших узлов автомобиля, практически не изменившего свою конструкцию за несколько десятилетий. Давайте познакомимся с «геннадием» поближе, изучив его сильные и слабые стороны и поняв, с каких фронтов можно ждать сюрпризов по электрической части автомобиля.
«Дитя света»
А втомобильный генератор в современном понимании порожден любовью человечества к электрическому свету. Машины эпохи зари автомобилизма имели лишь простейший узел под названием «магнето» – миниатюрный генератор, совмещенный с прерывателем зажигания, интегрированный в корпус двигателя и выдающий исключительно высоковольтные импульсы для работы свечей. Ни лампу, ни какой-то иной потребитель электроэнергии к магнето подключить было нельзя, поэтому машины XIX века освещали дорогу карбидными лампами, в которых горел ацетилен – от двигателя внутреннего сгорания помощи ждать не приходилось.
Однако достаточно скоро стало очевидно, что двигатель автомобиля должен порождать больше электричества: не только для собственной работы, но и для работы внешних потребителей – фар, клаксона, измерительных приборов передней панели, зарядки батареи и тому подобного. Поэтому рядом с высоковольтной «искровой» обмоткой магнето появилась дополнительная обмотка – низковольтная, дающая бортовое напряжение. МАГнето + ДИНамО-машина = магдино. Так стали называться первые генераторы.
Но поскольку магнето и магдино традиционно встраиваются непосредственно в двигатель, мощность их ограничена небольшими габаритами. И как только стало ясно, что рост мощности генераторов неизбежен, «гена» стал внешним – он переехал на кронштейн на блоке цилиндров и вращение стал получать от внешней передачи – ременной, а иногда цепной или шестеренчатой.
Первые генераторы вырабатывали постоянный ток, однако после развития в середине ХХ века полупроводниковой промышленности и появления мощных выпрямительных диодов генераторы стали производить переменный ток, который затем выпрямлялся до постоянного диодными мостами. Смена типа тока позволила скачкообразно в несколько раз и понизить габариты и массу генераторов, и поднять их мощность.
Собственно, современный генератор практически идентичен тому, что стоял на машинах, разработанных и 10, и 20, и 30, и более лет тому назад. Двигатели и КПП год за годом усложняются, а едва ли не главный внешний электроагрегат остается практически неизменным. Его конструкция неидеальна, но являет собой золотой баланс свойств и стоимости. Появляются, правда, дополнительные узлы и усовершенствования – например, вместо элементарного шкива для ремня на генератор может устанавливаться обгонная муфта, как в стартерном бендиксе, или в обмотке статора увеличивается количество катушек и усложняется диодный мост, но большинство генераторов все же по-прежнему обходятся классической конструкцией.
Как устроен генератор
Две половинки корпуса, отлитые из алюминия, образуют «бочонок» и стянуты друг с другом болтами. Внутри «бочонка» расположена кольцевая обмотка – катушка статора, с которой мы снимаем переменное напряжение. Снаружи к этой обмотке подключен диодный мост, прикрытый пластиковой защитной полукрышкой и делающий из переменного напряжения постоянное. Через корпус генератора проходит ось – вал, вращающийся на двух подшипниках и приводимый в движение за шкив ремнем от коленвала двигателя.
На валу генератора установлен и вращается вместе с ним ротор с катушкой внутри – электромагнит. Через пару скользящих контактов и угольные щетки на него подает управляющий ток регулятор напряжения, следящий за тем, чтобы генератор выдавал на выходе 14 вольт – без регулятора величина напряжения будет зависеть от оборотов и способна достичь нескольких десятков вольт, опасных для 12-вольтового автомобильного электрооборудования.
Неисправности генератора
Генератор на большинстве машин достаточно прост по конструкции, и благодаря этому количество разновидностей его неисправностей невелико, а диагностика несложна. «Плавающих» проблем, которые затруднительно выловить и локализовать, в нем практически никогда не бывает.
Самые слабые узлы генератора – не механические, а электронные: это диодный мост, состоящий из шести мощных диодов, объединенных в три группы на алюминиевой пластине-радиаторе, и регулятор напряжения. Выходят из строя они из-за перегрузки (из-за систематической работы с перегрузкой от нештатных потребителей тока, если прикуривать чужую машину, не заглушив свой двигатель, или из-за короткого замыкания в банках аккумулятора), из-за появления микротрещин от постоянной смены подкапотной температуры в широких пределах и проникновения в трещины влаги, а также иногда и вовсе без видимых причин – с электроникой это случается… В регуляторе напряжения еще вдобавок со временем стачиваются графитовые щетки. При этом и диодный мост, и регулятор напряжения в сборе со щетками могут быть заменены на новые.
На втором месте по выходу из строя – подшипники. Их в генераторе два — более мощный и массивный передний, а также задний – меньших габаритов. Страдает чаще всего передний, поскольку на него приходятся и нагрузка от туго натянутого ремня, и проникновение пыли и влаги извне. Подшипники проявляют себя гулом и визгом, который исчезает, если завести мотор при снятом ремне генератора. Они также могут быть заменены новыми.
На третьем месте – более неприятные неисправности, хотя и, к счастью, более редкие. Могут сточиться до основания два медных колечка на валу – контакты для питания обмотки ротора, по которым скользят графитовые щетки регулятора напряжения. Колечки эти достаточно долговечны, поскольку пружины щеток слабенькие, но, отработав несколько комплектов щеток, кольца с годами могут прийти в негодность. В качестве запчастей встречаются не всегда, и для конкретной модели генератора их можно не найти… Если же купить удалось, то снимаются с вала они единым блоком (залиты в пластик), и одним блоком же ставятся новые.
Еще от старости может произойти разрушение изоляции проводов обмотки статора и возникнуть короткое замыкание между витками. Как правило, такое ремонтировать невыгодно, хотя в принципе перемотка возможна. Неисправности типа разрушения корпуса рассматривать, наверное, не стоит, хотя и они, безусловно, случаются, и, как ни странно, некоторые отечественные производители генераторов поставляют в розничную продажу половинки «бочонка».
Ремонт генератора
Теперь рассмотрим ремонт генератора на живом примере. Автомобиль ВАЗ-2115 приехал на сервис с проблемой отсутствия зарядки аккумулятора. Электрик, к его чести, не приговорил, не глядя (как это часто делается), диодный мост и регулятор скопом, а сперва проверил проводку к генератору, затем (не снимая генератор с машины) извлек из него регулятор напряжения и проверил его при помощи внешнего источника напряжения 15-16 вольт и нагрузочной лампы, сымитировав штатную работу – регулятор оказался исправен. Целыми оказались и щетки регулятора, контактные кольца на валу и обмотка ротора. После этого мастер посветил фонариком на диодный мост, увидел обугленный диод, сделал вывод о неисправности моста… и предложил полную замену генератора!
Почему? Все просто: на наш генератор, рожденный Ржевским заводом автотракторного электрооборудования ЭЛТРА, модели 5102.3771, устанавливается 80-амперный диодный мост МП13-80-3-2, который стоит в магазине… 909 рублей, и меняется он не так, как, скажем на старой-доброй «девятке», где это делалось при помощи отвертки и без снятия генератора с машины. В нашем случае мост меняется с использованием мощного паяльника, и генератор для этого, по-хорошему, должен лечь на верстак. Это изрядная возня, требующая к тому же определенной аккуратности. Мастер не захотел связываться с этим менее, чем за 2 000 рублей, и намекнул владельцу, что стоимость запчасти и ремонта почти в 3 000 рублей на генератор 2006 года выпуска выглядят бледно на фоне цены нового генератора в сборе в 4 450 рублей. Иначе говоря, можно за 3 000 починить, а можно за дополнительные 1 500 рублей к цене ремонта получить нового «гену» на гарантии, с новыми подшипниками, обмотками, гарантированно лишенными усталостных трещин лака, и так далее. Владелец согласился с такими доводами, и генератор был заменен на новый.
Вот такой неожиданный исход… Мы хотели понаблюдать за недорогим восстановительным ремонтом, а столкнулись с крупноузловой дорогостоящей заменой. Впрочем, ремонт уже завершен, машина восстановила подвижность и уехала, и у нас появилась возможность в спокойной обстановке внимательно взглянуть на генератор изнутри, изучить конструкцию и разобраться, прав ли был мастер. Более того, нам никто не запрещает починить его самостоятельно.
Генератор изнутри
Разборку генератора начинаем со снятия шкива с вала: 6-ручьевой шкив под поликлиновый ремень аккуратно зажимаем в тисках через алюминиевые прокладки и откручиваем гайку пневмогайковертом. Легкие следы замятия на шкиве не страшны, если они контролируемы и прогнозируемы – ни канавки, ни кромки не деформированы.
На валу виден паз под шпонку, однако шпонки самой нет, как нет и паза для нее в шкиве. На данном генераторе шкив крепится трением – затяжкой гайки с гровером с упором во внутреннее кольцо подшипника, а через него – в ротор.
Снимаем пластиковую «полукрышку», под которой прячутся диодный мост и регулятор напряжения. Видим, что мост неисправен – пробит как минимум один диод из шести. Это заметно даже без проверки тестером – видно, что диод обуглен.
Регулятор напряжения снимается легко – откручиванием двух гаек М8. Электрически его уже проверяли, визуально тоже видно, что щетки изношены незначительно. Продуваем, вытираем и откладываем в сторону.
Автомобильный генератор
Поделиться
Автомобильный генератор представляет собой устройство которое обеспечивает работу всех электроэлементов, которые используются в современном автомобиле. Если смотреть с научной точки зрения, то автомобильный генератор является устройством, который преобразует механическую энергию коленчатого вала в электрическую энергию.
История автомобильного генератора
История автомобильного генератора начинается приблизительно 200 лет назад. Истоки этой истории лежат в далеком 1831 году, когда одновременно английский физик Майкл Фарадей и американский физик Джозеф Генри обнаружили явление электромагнитной индукции. Сейчас это явление известно как закон Фарадея, но статья не об этом. Приблизительно смысл этого закона можно выразить так: Электродвижущая сила генерируется в электрическом проводнике, который окружает изменяющийся магнитный поток. Открыв закон электромагнитной индукции, Майкл Фарадей решил построить наглядный макет своего закона. Сейчас он известен как Диск Фарадея — первое устройство, которое преобразовывало механическое движение в электрическую энергию. Таким образом можно считать, что это устройство является первым генератором. Сам Диск Фарадея был чрезвычайно неэффективным, но он имел огромное значение для развития науки и промышленности в целом.
Диск Фарадея
Слухи о законе Фарадея начали распространяться и уже в 1832 году французский производитель инструментов Ипполит Пикси построил первый в мире динамо-генератор. Его модель создавала электрические импульсы, разделенные отсутствием тока. Таким образом, он случайно создал генератор переменного тока. Так как он не знал, что с ним делать(изменяющимся током), Пикси решил избавиться от переменного тока и сосредоточился на постоянном. Конечной задачей такого генератора являлось использование в промышленности, но это не представлялось возможным, так как генератор Пикси было довольно затруднительно использовать. Для получения электроэнергии нужно постоянно вращать вручную тяжелый магнит.
Минский автомобильный завод посетил посол Ирана
Следующие 30 лет аккумулятор оставался самым мощным источником электрической энергии для промышленности. Только в 1960 году итальянский физик Антонио Пачинотти модернизировал динамо-машину. Теперь она обеспечивала постоянную мощность постоянного тока, что явилось следующим шагом в развитии генераторов. Через пару лет немецкий ученый Эрнст Ве́рнер фон Си́менс и английский физик Чарльз Уитстон создали более мощную и полезную динамо-машину. Новшеством являлось то, что вместо вместо слабого постоянного магнита использовался автономный электромагнит.
В 1971 году произошел переломный момент, когда бельгийский изобретатель
Зеноб Теофил Грамм
заполнил магнитное поле железным сердечником. Он гораздо лучше подходил для магнитного потока. Это увеличило мощность динамо-машины на столько, что теперь ее можно было применять в коммерческих промышленных целях. Это событие значительно увеличило стремление развивать такое направление как получение электроэнергии. Самая надежная и эффективная конструкция динамо-машины была приписана американцу Чарльзу Ф. Брашу в 1876 году. Его изобретение было продано через Telegraph Supply Company.
Типы кузовов легкового автомобиля
К концу 1870-х годов компания Ganz начала использовать генераторы переменного тока в небольших коммерческих установках в Будапеште, а к 1880 году Чарльз Ф. Браш имел в эксплуатации более 5000 дуговых ламп, что составляло 80 процентов всех ламп в мире. С этим пришла экономическая мощь эпохи электричества. Однако, когда на прибыльном американском рынке господствовали динамо-машины постоянного тока, люди скептически относились к инвестированию в генераторы переменного тока. Системы управления и распределения электроэнергии переменного тока нуждались в значительном улучшении, прежде чем они смогли бы конкурировать с постоянным током на рынке. К концу века в США, Германии, Италии и других странах были разработаны системы переменного тока с лучшим управлением и мощными электродвигателями, которые, наконец, позволили переменному току конкурировать. Это было официально объявлено на Международной электротехнической выставке во Франкфурте в 1891 году, где трехфазное питание переменного тока оказалось лучшей системой для производства и распределения электроэнергии.
Чарльз Кеттеринг. На столе первый в мире стартер-генератор
Что же касается истории автомобильного генератора, то в последующем, она очень тесно пересекается с историей автомобильного стартера и человеком по имени Чарльз Кеттеринг. В 1900-х годах не было такой острой потребности в генераторе как сейчас, так как не было такого количества электрических элементов. Автомобили того времени имели из электрических систем только катушку зажигания, которая питалась исключительно от аккумулятора. Байрон Картер, основатель компании Cartercar, погиб в результате отскока рукоятки стартера и Генри Лиланд, как глава Cadillac, решил разработать электрическое самозапускающее устройство. Когда инженерам Cadillac не удалось создать такое устройство, Генри Лиланд обратился за помощью к Чарльзу Кеттерингу и он взялся за эту работу. Ключевой задачей Кеттеринга заключалась разработка электрической системы, выполняющей три функции:
Эта работа была выполнена в феврале 1911 года. Глава Cadillac заказал 12 000 таких устройств для своих моделей 1912 года. Таким образом Чарльз Кеттеринг создал первый в мире автомобильный динамо-генератор. Генераторы переменного тока, которые мы привыкли сейчас видеть в составе современных авто, появились во времена Второй Мировой Войны на военной технике. Это объясняется тем, что во время войны понадобилось дополнительное электропитание для военной техники. К примеру, для питания радиостанций и имеются подтверждения, что на один автомобиль могли устанавливать даже несколько генераторов. Конечно, со времен его изобретения проводились различные модернизации, но по своему конструктивному составу, он почти ничем не отличался от разработанного Чарльзом Кеттерингом. После Второй Мировой Войны, развитие автомобильных генераторов также не остановилось. Это устройство постоянно совершенствуется за счет внедрения новых технологий и по сей день, но принцип его работы, по сей день, основывается на законе Фарадея.
Lamborghini Urus празднует свой четвертый юбилей
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:
Все эти элементы объединены в один узел, которые в совместном своем исполнении обеспечивают питанием электрические элементы современного автомобиля.
Антиблокировочная тормозная система ABS
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.
BMW продала миллионную электричку
Таким образом общий принцип работы генератора будет следующий:
При повороте ключа зажигания в рабочее положение происходит запитка обмотки возбуждения ротора электрическим током. От аккумуляторной батареи, через определенную секцию диодного моста(выпрямителя) подается ток на регулятор напряжения, который, выбрав необходимое значение тока, передает его через щетки(щеточный узел) на обмотку возбуждения ротора. В это время начинает работать двигатель, который посредством ременного привода и шкива генератора начинают вращать ротор. Создаваемое обмоткой возбуждения ротора электромагнитное поле индуцирует переменный электрический ток в фазовых обмотках статора. От статора переменный ток поступает на так называемый диодный мост(выпрямитель), который в свою очередь преобразует переменный ток в постоянный и передает его на выходную клемму генератора(на корпусе). После этого автомобильный генератор передает постоянный электрический ток на автомобильный аккумулятор.
Xiaomi планирует дебют электромобиля в 2024 году
Техническое обслуживание генератора
Автомобильный генератор является таким автомобильным узлом, который не требует какого-то сверхъестественного обслуживания. Все техническое обслуживание генератора заключается в периодической чистке контактов, проверке и подтяжке болтов крепления, проверке натяжения ремня генератора и замене щеточного узла или регулятора напряжения.
Каждые 15 тысяч км пробега:
Каждые 50 — 60 тысяч км пробега:
В общем случае, обслуживание генератора следует проводить при каждом техническом обслуживании автомобиля. Лучше доверить эти процедуры специалистам.
Акция ГАИ «Зимние шины — безопасность для машины»
Типичные неисправности генератора
Неисправности автомобильных генераторов бывают самые разные. Типичные неисправности заключаются в выходе из строя одного, а может быть и нескольких сразу элементов самого генератора.
К типичным неисправностям генератора относят:
При возникновении неисправности очень важно разобраться в причине ее возникновения, потому что иначе устранить ее не получится. В пример можно смело привести такую причину как повреждение шкива генератора. Установка нового ремня генератора при поврежденном шкиве(например он зазубрен или искривлен) приведет к тому, что ремень через несколько тысяч пробега опять придет в негодность.
Если Вы владеете информацией которая может дополнить статью, пишите в комментариях!