Характеристики автомобильный генератор – Какой ток выдает автомобильный генератор. Мощность генератора автомобиля. Как ее узнать (определить) и от чего она зависит. Самовозбуждение автомобильного генератора и КПД — Cheholshop.ru

Содержание

Характеристики автомобильных генераторов, схемы, инструкции. — Главная — Статьи

Рис.8

Выходные характеристики автомобильных генераторов:

1 — токоскоростная характеристика, 2 — КПД по точкам токоскоростной характеристики

Наконец, генераторную установку характеризует диапазон ее выходного напряжения, при изменении в определенных пределах частоты вращения, силы тока нагрузки и температуры. Обычно в проспектах фирм указывается напряжение между силовым выводом «+» и «массой» генераторной установки в контрольной точке или напряжение настройки регулятора при холодном состоянии генераторной установки частоте вращения 6000 мин^-1, нагрузке силой тока 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также термокомпенсация — изменение регулируемого напряжения в зависимости от температуры окружающей среды. Термокомпенсация указывается в виде коэффициента, характеризующего изменение напряжения при изменении температуры окружающей среды на ~1°С. Как было показано выше, с ростом температуры напряжение генераторной установки уменьшается. Для легковых автомобилей некоторые фирмы предлагают генераторные установки со следующим напряжением настройки регулятора и термокомпенсацией:

Напряжение настройки,В …………………………… 14,1±0,1 14,5+0,1

Термокомпенсация, мВ/°С …………………………. —7+1,5 —10±2

Электрические схемы генераторных установок:

Рис. 2. Схемы генераторных установок.

1 — генератор;

2 — обмотка статора генератора;

3 — обмотка возбуждения генератора;

4 — силовой выпрямитель;

5 — регулятор напряжения;

6,8 — резисторы в системе контроля работоспособности генератора;

7 — дополнительный выпрямитель обмотки возбуждения;

9 — лампа контроля работоспособности генератора;

10 — замок зажигания;

11 — конденсатор;

12 — аккумуляторная батарея

От электрической схемы генераторной установки зависит вариант подключения обмотки возбуждения к бортовой сети автомобиля и отклонение уровня напряжения при работе. Соединение генератора с регулятором напряжения и элементами контроля работоспособности генератора выполняются, в основном, по схемам, приведенным на рис.2. Обозначения выводов на схемах 1,2 соответствует принятому фирмой BOSCH, а 3 — NIPPON DENSO. Однако другие фирмы могут применять отличные от этих обозначения.

Схема 1 применяется наиболее широко особенно на автомобилях европейского производства Volvo, Audi, Mercedes, Opel, BMW и др. В зависимости от типа генератора, его мощности, фирмы изготовителя и особенно от времени начала его выпуска, силовой выпрямитель может не содержать дополнительного плеча выпрямителя, соединенного с нулевой точкой обмотки статора, т.е. иметь не 8, а 6 диодов, собираться на силовых стабилитронах как показано на схеме 3.

Подробнее об этом

Привод генераторов.

Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора (отношение диаметров называют передаточным отношением), тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.

Привод клиновым ремнем не применяется для передаточных отношений больше 1,7-3. Прежде всего это связано с тем, что при малых диаметpax шкивов клиновой ремень усиленно изнашивается.

На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы. Натяжение поликлинового ремня осуществляется, как правило, натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Крепление генераторов.

Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина генератора находятся на крышках. Если крепление осуществляется двумя лапами, то они расположены на обеих крышках, если лапа одна — она находится на передней крышке. В отверстии задней лапы (если крепежные лапы — две) обычно имеется дистанционная втулка, устраняющая зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лапы.

Регуляторы напряжения.

Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Все регуляторы напряжения имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование.

В вибрационных регуляторах измерительным и исполнительным элементом является электромагнитное реле. У контактно-транзисторных регуляторов электромагнитное реле находится в измерительной части, а электронные элементы — в исполнительной части. Эти два типа регуляторов в настоящее время полностью вытеснены электронными.

Полупроводниковые бесконтактные электронные регуляторы, как правило, встроены в генератор и объединены со щеточным узлом. Они изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Эти регуляторы не подвержены разрегулировке и не требуют никакого обслуживания, кроме контроля надежности контактов.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов (2702.3702, РР-132А, 1902.3702 и 131.3702) имеют ступенчатые ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Подробнее об этом Принцип действия регулятора напряжения.

В настоящее время все генераторные установки оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило, встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения. Конечно, можно изменять ток в цепи возбуждения введением в эту цепь дополнительного резистора, как это делалось в прежних вибрационных регуляторах напряжения, но этот способ связан с потерей мощности в этом резисторе и в электронных регуляторах не применяется. Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

Принцип работы электронного регулятора удобно продемонстрировать на достаточно простой схеме регулятора типа ЕЕ 14V3 фирмы Bosch, представленной на рис. 9:

Рис.9

Схема регулятора напряжения EE14V3 фирмы BOSCH:

1 — генератор, 2 — регулятор напряжения, SA — замок зажигания, HL — контрольная лампа на панели приборов.

Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было показано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжениях, ниже величины напряжения стабилизации. При достижении напряжением этой величины, стабилитрон «пробивается» и по нему начинает протекать ток. Таким образом, стабилитрон в регуляторе является эталоном напряжения, с которым сравнивается напряжение генератора. Кроме того, известно, что транзисторы пропускают ток между коллектором и эмиттером, т.е. открыты, если в цепи «база — эмиттер» ток протекает, и не пропускают этого тока, т.е. закрыты, если базовый ток прерывается.Напряжение к стабилитрону VD2 подводится от вывода генератора «D+» через делитель напряжения на резисторах R1(R3 и диод VD1, осуществляющий температурную компенсацию. Пока напряжение генератора невелико и напряжение на стабилитроне ниже его напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, через него, а, следовательно, и в базовой цепи транзистора VT1 ток не протекает, транзистор VT1 также закрыт. В этом случае ток через резистор R6 от вывода «D+» поступает в базовую цепь транзистора VT2, который открывается, через его переход эмиттер — коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который также открывается. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается, подключена к цепи питания через переход эмиттер — коллектор VT3.

Соединение транзисторов VT2 и VT3, при котором их коллекторные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один составной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно такой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния. Если напряжение генератора возросло, например, из-за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD2, при достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации, стабилитрон VD2 «пробивается», ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер — коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на «массу». Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VT2, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2,VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и процесс повторяется. Таким образом регулирование напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через изменение относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется так, как показано на рис.10. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла — увеличивается. В схеме регулятора (см. рис.9) имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD3 при закрытии составного транзистора VT2,VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD3 носит название гасящего. Сопротивление R7 является сопротивлением жесткой обратной связи.

Рис.10. Изменение силы тока в обмотке возбуждения J_B по времени t при работе регулятора напряжения: t_вкл, t_выкл — соответственно время включения и выключения обмотки возбуждения регулятора напряжения; n₁ n₂ — частоты вращения ротора генератора, причем n₂ больше n₁; J_B1 и J_B2 — средние значения силы тока в обмотке возбуждения

При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R3 делителя напряжения, при этом напряжение на стабилитроне VT2 резко уменьшается, это ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения, что благотворно сказывается на качестве напряжения генераторной установки. Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе. Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо, ускоряют переключение транзисторов. В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая его нагрев и потери энергии в нем.

Из рис.9 хорошо видна роль лампы HL контроля работоспособного состояния генераторной установки (лампа контроля заряда на панели приборов автомобиля). При неработающем двигателе автомобиля замыкание контактов выключателя зажигания SA позволяет току от аккумуляторной батареи GA через эту лампу поступать в обмотку возбуждения генератора. Этим обеспечивается первоначальное возбуждение генератора. Лампа при этом горит, сигнализируя, что в цепи обмотки возбуждения нет обрыва. После запуска двигателя, на выводах генератора «D+» и «В+» появляется практически одинаковое напряжение и лампа гаснет. Если генератор при работающем двигателе автомобиля не развивает напряжения, то лампа HL продолжает гореть и в этом режиме, что является сигналом об отказе генератора или обрыве приводного ремня. Введение резистора R в генераторную установку способствует расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора в случае обрыва цепи обмотки возбуждения при работающем двигателе автомобиля лампа HL загорается. В настоящее время все больше фирм переходит на выпуск генераторных установок без дополнительного выпрямителя обмотки возбуждения. В этом случае в регулятор заводится вывод фазы генератора. При неработающем двигателе автомобиля, напряжение на выводе фазы генератора отсутствует, и регулятор напряжения в этом случае переходит в режим, препятствующий разряду аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения. Например, при включении выключателя зажигания схема регулятора переводит его выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера. После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы. Схема регулятора осуществляет в этом случае и управление лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки.

Рис.11. Температурная зависимость напряжения, поддерживаемого регулятором EE14V3 фирмы Bosch при частоте вращения 6000 мин^-1 и силе тока нагрузки 5А.

Аккумуляторная батарея для своей надежной работы требует, чтобы с понижением температуры электролита, напряжение, подводимое к батарее от генераторной установки, несколько повышалось, а с повышением температуры — уменьшалось. Для автоматизации процесса изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включенный в схему регулятора напряжения. Но это удел только продвинутых автомобилей. В простейшем же случае термокомпенсация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от температуры поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах. На рис.11 показана температурная зависимость напряжения, поддерживаемая регулятором EE14V3 фирмы Bosch в одном из рабочих режимов. На графике указано также поле допуска на величину этого напряжения. Падающий характер зависимости обеспечивает хороший заряд аккумуляторной батареи при отрицательной температуре и предотвращение усиленного выкипания ее электролита при высокой температуре. По этой же причине на автомобилях, предназначенных специально для эксплуатации в тропиках, устанавливают регуляторы напряжения с заведомо более низким напряжением настройки, чем для умеренного и холодного климатов.

Работа генераторной установки на разных режимах:

При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения на выводах аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения. Он обеспечивает требуемый ток для заряда аккумулятора и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора разность его напряжения и генератора становится небольшой, что приводит к снижению зарядного тока. Источником электропитания по-прежнему является генератор, а аккумулятор сглаживает пульсации напряжения генератора.

При включении мощных потребителей электроэнергии (например, обогревателя заднего стекла, фар, вентилятора отопителя и т.п.) и небольшой частоте вращения ротора (малые обороты двигателя) суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться, что можно контролировать по показаниям дополнительного индикатора напряжения или вольтметра.

Замена генератора отечественным аналогом. Рекомендации.

Замена одного типа генератора на автомобиле другим всегда возможна, если соблюдаются четыре условия:

генераторы имеют одинаковые токоскоростные характеристики или по энергетическим показателям характеристики заменяющего генератора не хуже, чем узаменяемого;
передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
габаритные и присоединительные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Следует иметь в виду, что большинство генераторов зарубежных легковых автомобилей имеют однолапное крепление, в то время как отечественные генераторы крепятся на двигателе за две лапы, поэтому замена зарубежного генератора отечественным, скорее всего, потребует замены кронштейна крепления генератора на двигателе;
схемы заменяемой и заменяющей генераторной установки идентичны.

Подробнее об этом

Общие рекомендации.

При установке аккумуляторной батареи на автомобиль убедитесь в правильной полярности подключения. Ошибка приведет к немедленному выходу из строя выпрямителя генератора, может возникнуть пожар. Такие же последствия возможны при запуске двигателя от внешнего источника тока (прикуривании) при неправильной полярности подключения. При эксплуатации автомобиля необходимо:

следить за состоянием электропроводки, особенно за чистотой и надежностью соединения контактов проводов, подходящих к генератору, регулятору напряжения. При плохих контактах бортовое напряжение может выйти за допустимые пределы;
отсоединить все провода от генератора и от аккумулятора при электросварке кузовных деталей автомобиля;
следить за правильным натяжением ремня генератора. Слабо натянутый ремень не обеспечивает эффективную работу генератора, натянутый слишком сильно приводит к разрушению его подшипников;
немедленно выяснить причину загорания контрольной лампы генератора.

Недопустимо производить следующие действия:

оставлять автомобиль с подключенным аккумулятором при подозрении на неисправность выпрямителя генератора. Это может привести к полному разряду аккумулятора и даже к возгоранию электропроводки;
проверять работоспособность генератора замыканием его выводов на «массу» и между собой;
проверять исправность генератора путем отключения аккумуляторной батареи при работающем двигателе из-за возможности выхода из строя регулятора напряжения, электронных элементов систем впрыска, зажигания, бортового компьютера и т. д.;
допускать попадание на генератор электролита, «Тосола» и т. д.

Автомобильный портал

Автомобильный генератор. Как он работает и из чего состоит?

Содержание статьи: Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор — основной источник электроэнергии. На автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. В данной статье мы поговорим про автомобильный генератор, как он работает, из чего состоит и рассмотрим его устройство.

Как работает генератор автомобиля?

При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается.

Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения.

Генератор является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если генератор не будет работать, то аккумулятор очень быстро разрядиться.

Автомобильный генератор обеспечивает требуемый ток для заряда аккумулятора и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора разность его напряжения и генератора становится небольшой, что приводит к снижению зарядного тока. Источником электропитания по-прежнему является генератор, а аккумулятор сглаживает пульсации напряжения генератора.

При включении мощных потребителей электроэнергии (например, обогревателя заднего стекла, фар) и небольшой частоте вращения ротора (малые обороты двигателя) суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться, что можно контролировать по показаниям вольтметра.

К автомобильному генератору предъявляют следующие требования:

Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:

одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;

при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;

напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.

Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

Привод и крепление генератора

Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.

На современных автомобилях привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

По своему конструктивному исполнению генераторы можно разделить на две группы — традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора.

Устройство автомобильного генератора

Из чего состоит генератор автомобиля? Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец.

Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.

На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное — только передняя.

При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

Статор генератора: 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем

Статор генератора набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности.

Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Ротор автомобильного генератора: а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал

Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел — это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

Выпрямительные узлы применяются двух типов — либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец — обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колец — скользящая, со стороны привода — плотная.

Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства — резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения.

Система охлаждения генераторов: а — генераторы обычной конструкции; б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — генераторы компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков
На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Для чего нужен регулятор напряжения?

Все генераторы современных машин оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков.

Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ступенчатые ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения.

Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

Поделиться с друзьями:

Статьи по теме:

sto39.ru

Тест автомобильных генераторов КЗАТЭ, LKD, Fenox, «Прамо» и «СтартВОЛЬТ»

Каждому автомобилисту, который интересуется устройством своего железного коня, известно, что основным источником электроэнергии в электрооборудовании любого автомобиля является энергетическая установка, в которую входит аккумуляторная батарея, генератор и реле-регулятор. Аккумулятор является основным в этой тройке. Он питает всю бортовую сеть автомобиля, а генератор с реле-регулятором, по мере своей возможности и необходимости, подпитывают АКБ и следят за тем, чтобы бортовая сеть автомобиля не превышала заданного напряжения (для автомобилей с 12-вольтовым оборудованием это напряжение составляет 14—14,6 В, а для 24-вольтового — 27—28,8 В). И хотя генераторы в автомобиле являются предметами «долгоиграющими», все же и они порой выходят из строя. Давайте посмотрим, что предлагает нам российский рынок для замены вышедшего из строя генератора, а заодно протестируем предложенные модели в нашей испытательной лаборатории.

Для начала небольшой ликбез. Генератор необходим для бесперебойного заряда постоянно разряжаемой АКБ электроприборами, включенными в бортовую сеть автомобиля. На современные машины устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают требованиям, которые предъявляются для одного из важнейших энергоузлов автомобиля.

Генератор преобразует механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Регулятор напряжения (в подавляющем большинстве современных автомобилей — составная часть генератора, за редким исключением, когда регулятор является «выносным», то есть выносится в моторный отсек, отдельно от генератора) поддерживает напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды.

Автомобильный генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:

снабжать электроэнергией АКБ, которая постоянно разряжается работающими потребителями бортовой;
при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил разряд аккумуляторной батареи.

Ко всему прочему, генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

Подытожив все вышесказанное, можно сделать вывод, что генератор — это сердце электрики автомобиля, которое всегда должно «биться» и выдавать ток для заряда, чтобы машина «жила».

Понимая всю важность данного автомобильного узла, мы обратили свой взор на рынок генераторов для отечественных автомобилей.

Для сравнительного теста нами были приобретены пять автомобильных генераторов в обычном магазине запасных частей. Это генераторы марок КЗАТЭ, LKD, Fenox, «Прамо» и «СтартВОЛЬТ». Все они предназначены для установки на двигатели автомобилей ВАЗ.

Генератор переменного тока 9402.3701-01 со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 80 А; 1,12 кВт; 1200/6000 мин^-1; 4,9 кг) — ОАО «Завод им. А. М. Тарасова» (ОАО «ЗиТ») — марка КЗАТЭ (Россия)

Данный генератор считается штатным, поскольку именно генераторы данного завода поставляются на конвейер АвтоВАЗа.

Оценка качества сборки нареканий не вызвала. Генератор ремонтопригоден.

Немного о методике оценки: для снятия вольт-амперной характеристики генераторы устанавливались на специализированный стенд. Максимальное значение силы тока генераторы должны обеспечивать при значении оборотов коленчатого вала от 1500 до 2500.

На 700 оборотах коленвала в минуту данный генератор показал значение силы тока в пределах 40 А с предрасположенностью к «затуханию». При выходе на номинальные обороты генератор КЗАТЭ подтвердил заявленные 80 А и даже вышел на показатель 90 А. Оценивая отзывы автомобилистов, можно с уверенностью сказать: данный генератор является вариантом классического надежного исполнения без претензии на выдающиеся показатели, однако гарантирующий беспроблемную эксплуатацию.

Испытания генератора КЗАТЭ при 700 об/мин коленвала двигателя

Испытания генератора КЗАТЭ при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

Генератор переменного тока 9402.3701 P со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 100 А; 1,4 кВт; 1200/6000 мин^-1; 4,85 кг) — LKD Electrical (Китай)

Генератор LKD практически полностью повторяет конструкцию описанного выше генератора КЗАТЭ. Для него характерны те же особенности по качеству исполнения и ремонтопригодности.

Однако уже при установке на стенд генератор LKD показал свою полную неработоспособность. При выявлении причины отказа было обнаружено отсутствие пайки на питающем проводе реле регулятора. При обдумывании дальнейшей судьбы генератора мы решили исключить его из испытаний. Несмотря на то, что устранение неисправности могло занять несколько минут, мы решили занять позицию потребителя. Заплатив деньги, потребитель не должен самостоятельно устранять брак производителя и проводить доработку собственными силами.

Отсутствие заряда генератора LKD

Впоследствии мы поинтересовались отзывами потребителей в Интернете по данному генератору и обнаружили другие негативные отклики в адрес этого испытуемого, с той лишь разницей, что кому-то пришлось выложить чуть больше за него.

Генератор переменного тока AL 21305 со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 80 А; 1,12 кВт; 1200/5500 мин^-1; 5,6 кг) — Fenox Global Group (Беларусь)

Генератор марки Fenox по конструкции идентичен двум описанным ранее. Однако при осмотре этого генератора было обнаружено более высокое качество исполнения. Ремонтопригодность на том же уровне — требует вмешательства подготовленного специалиста. Зная «болячки» подобных генераторов, нами была проверена затяжка контактов. Как оказалось, не напрасно. Не затяни их — последствия были бы печальными, хотя и в обозримом будущем: оплавление контактов за счет образующихся переходных сопротивлений при прохождении больших токов, последующий выход агрегата из строя. На самом деле это скорее профилактика, нежели криминал. Данной процедуре подвергались все генераторы.

Стендовые испытания генератора Fenox показали следующие результаты. При работе на 700 оборотах коленвала в минуту удалось достичь значений на уровне 45—50 А с явными признаками «затухания». При увеличении оборотов коленвала до 2500 генератор выдал 90 А под нагрузкой, однако на этом все и закончилось.

Испытания генератора Fenox при 700 об/мин коленвала двигателя

Испытания генератора Fenox при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

Генератор переменного тока 5102.3771 со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 100 А; 1,4 кВт; 1200/5500 мин^-1; 5,4 кг) — ЗАО «Концерн „Прамо“» (Россия)

По конструкции генератор марки «Прамо» несколько отличается от трех предыдущих: используется иное литье, применена иная конструкция подшипниковых опор. Закрепление подшипников с помощью фланцев, ко всему прочему, позволило значительно поднять ремонтопригодность агрегата. Для ремонта подшипникового узла данного генератора можно привлекать специалистов с меньшей квалификацией.

Отличается по конструкции и диодный мост генератора. Исполнение в точности копирует конструкцию, применяемую в генераторах фирмы Bosch. Зато сам диодный мост не ремонтопригоден. Запайка выводов со статорной обмотки произведена на диодном мосту. В общем, ремонтопригодность принесена в жертву стабильному контакту.

Стендовые испытания генератора «Прамо» показали следующие результаты. При работе на 700 оборотах коленвала в минуту под нагрузкой удалось достичь значения 50 А. При увеличении оборотов коленвала до 2500 генератор достиг значения 100 А под нагрузкой.

Испытания генератора «Прамо» при 700 об/мин коленвала двигателя

Испытания генератора «Прамо» при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

Генератор переменного тока «СтартВОЛЬТ» LG 0110 со встроенным выпрямительным блоком и цифровым регулятором напряжения (14,6 В; 120 А; 1,9 кВт; 1200/5500 мин^-1; 5,3 кг) — ООО «Карвиль» (Санкт-Петербург)

По конструкции генератор марки «СтартВОЛЬТ» весьма близок таким представителям, как КЗАТЭ, LKD и Fenox. Схож с ними и его диодный мост, за исключением наличия двух дополнительных силовых диодов, призванных производить дополнительный отбор мощности, как заявляет разработчик. Это так называемое использование третьей гармоники, которая в других генераторах попросту не задействуется.

Выводы обмотки статора не имеют механических контактов. Запайка выводов статорной обмотки произведена на диодном мосту. Реле-регулятор, в отличие от всех вышеописанных, является цифровым, а не аналоговым, опять же по заявлению производителя, и также предполагается, что, ко всему прочему, «на выходном ключе установлен полевой транзистор, имеющий при открытии нулевое сопротивление, что обеспечивает уменьшение потерь».

Подшипниковые узлы также аналогичны конструкциям генераторов КЗАТЭ, LKD и Fenox.

И самое главное значимое отличие от всех предыдущих моделей — заявленный ток в 120 А!

Мы не поверили на слово производителю, однако стендовые испытания генератора «СтартВОЛЬТ» показали следующие результаты: при работе на 700 оборотах коленвала в минуту под нагрузкой удалось достичь значения 60 А. Поразительно, но при увеличении оборотов коленвала до 2500 генератор достиг заявленного значения 120 А под нагрузкой! Де-факто это практически на 50 % больше, чем у штатного генератора КЗАТЭ.

Испытания генератора «СтартВОЛЬТ» при 700 об/мин коленвала двигателя

Испытания генератора «СтартВОЛЬТ» при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

Итак, подведем промежуточные итоги. При практически одинаковых конструкциях «изюминка» генератора «СтартВОЛЬТ» позволила добиться на 30—50 % лучших показателей, чем у потенциальных конкурентов. Нам остается свести данные замеров в таблицу, проставить цены и экспертные оценки.

ВЫВОДЫ

Классическая модель штатного генератора фирмы КЗАТЭ пользуется спросом у автомобилистов, хотя нельзя не сказать, что возросшая потребность в более мощных генераторах — это требование времени. Поэтому данная модель, несмотря на свое качество и уровень самого производителя, является морально устаревшей. Поэтому наш выбор пал на генератор фирмы «СтартВОЛЬТ» как более интересный по реальным характеристикам.

dvizhok.su