Какие бывают автомобильные генераторы: Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности

Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи.

А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 – 14,2 вольта.

Содержание статьи

Устройство автомобильного генератора

Основные части генератораГенератор в разрезеСтатор и ротор

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор – вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения – на статоре.

Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Диодный мост и регулятор напряженияКонструкция и привод генераторов

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор (“таблетка”) и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, – они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ.

Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях – “классическом”, с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как “компактные” генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. 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 моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости (“помпой”). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

• энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
• передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
• габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена “иномарочного” генератора отечественным потребует замены кронштейна;
• электрические схемы генераторных установок аналогичны.

Неисправности автомобильного генератора

ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА	ПРИЧИНА	СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ
Контрольная лампа заряда не горит при включении зажигания	Разряжен либо неисправен аккумулятор	Зарядить или заменить аккумулятор
	Перегорела лампа на приборной панели	Заменить
	Нет контакта провода массы с задней частью генератора	Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы
	Нарушение целостности провода между выводом подключения лампы на генераторе и приборной панелью	Проверить вольтметром или омметром по электрической схеме
	Не подсоединены разъемы между генератором и приборной панелью	Проверить и, если требуется, заменить разъемы
	Щетки неплотно прилегают к контактным кольцам (“зависли” либо износились)	Проверить длину (min=5 мм) и свободу перемещения щеток в щеткодержателе
	Дефект регулятора напряжения	Заменить регулятор напряжения
	Сильный износ роторных колец	Проверить и, если требуется, заменить роторные кольца
	Обрыв обмоток ротора генератора	Проверить ротор, при необходимости заменить.
Контрольная лампа заряда гаснет при увеличении оборотов двигателя, но на аккумуляторе зарядки нет	Ослабло натяжение клинового ремня	Натянуть клиновой ремень
	Обрыв диодов диодного моста	Проверить и заменить диодный мост
	Дефект регулятора напряжения	Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
	Провод между генератором и аккумулятором имеет плохой контакт	Проверить и заменить провод, после чего проверить диодный мост в генераторе.
Контрольная лампа заряда не гаснет при увеличении оборотов двигателя	Ослабло натяжение клинового ремня	Натянуть клиновой ремень
	Неисправность диодного моста или обмотки статора	Проверить и заменить диодный мост или обмотку
	Дефект регулятора напряжения	Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
	Провод между генератором и контрольной лампой имеет контакт с массой	Найти и устранить замыкание или заменить жгут проводов, после чего проверить диодный мост в генераторе
Контрольная лампа заряда горит при выключенном зажигании	Короткое замыкание диода	Проверить диоды, и заменить диодный мост
Аккумулятор выкипает	Неисправность реле регулятора напряжения	Заменить реле регулятор и проверить диоды, при необходимости заменить диодный мост

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

И напоследок несколько “вредных” советов, как быстро и без проблем “сжечь” генератор:

1. Самый лучший и быстрый способ – “Переплюсовка”. Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени – подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор – 60%, реле-регулятор – 20%, провода – 10%, автомобиль целиком – 0,01%! Способ очень эффективен при “прикуривании”. Возможны побочные эффекты – выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс – не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.
2. Способ “Мойка”. Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок – весь свет, обогрев, музыку.
   Если эффект не произошел – повторите попытку. Эффект появится, поверьте!!! Плюс – сгоревший генератор будет чистым.
3. “Дедовский” метод – сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки – главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок – свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное – верить, что так и будет!
4. “Лужа” – способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет – лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс – способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!
5. Способ “Меломан”. Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше – тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки – случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет – значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!
6. “Аккумуляторный” способ – наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому – используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше – тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни – заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное – не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!

Бесщеточные генераторы. Почему они мало используются

Если автомобильный генератор выходит из строя, то самой распространенной причиной является износ щеточного узла. Однако давным-давно изобретены бесщеточные генераторы – почему же они до сих пор не вытеснили своих якобы менее продвинутых «конкурентов»?

Самая распространенная и массовая на сегодня конструкция автомобильного генератора – с использованием графитовых щеток, подающих напряжение на обмотку ротора (так называемую «катушку возбуждения») через пару вращающихся скользящих контактов в виде медных колец на валу ротора. Подобное решение применяется на большинстве автомобилей за редким исключением, ибо оно отработано и за десятилетия подтвердило свою практичность.

В такой конструкции крайне просто и эффективно реализовано поддержание стабильного напряжения в бортсети автомобиля на любых оборотах двигателя и, соответственно, генератора – электронный блок стабилизации напряжения (который по старинке принято именовать «реле-регулятором») отслеживает уровень напряжения на выходе и уменьшает или увеличивает ток в катушке возбуждения. Как только напряжение проседает, ток увеличивается. Как только оно приближается к верхнему пределу 14,2 вольта – уменьшается. Этот процесс идет быстро и непрерывно, и в результате мы имеем стабильное напряжение и на холостых оборотах, и на высокой скорости.

Щеточный узел – сухой и слабо защищенный от песка и влаги. А все, что открыто и трется без смазки, постепенно изнашивается и отказывает. Именно щеточный узел является наиболее частым источником выходов генератора из строя. Тем более что он обычно еще и неразборно совмещен с электронным блоком стабилизации напряжения («реле-регулятором»).

Однако в последние годы слово «БЕСщеточный» (или его аналог «бесколлекторный») на слуху у «широких народных масс» (с) – оно стало известно даже относительно далеким от техники людям. В самых разных сферах быта активно пропагандируются бесщеточные электромоторы – сегодня на них летают квадрокоптеры, крутятся шуруповерты, косят газоны триммеры и работают прочие механизмы и гаджеты. Даже откровенным гуманитариям уже успешно внушили, что «щетки – это плохо: они изнашиваются, отказывают, греются и вызывают потери тока». Почему же в автомобильном генераторе щеточный узел до сих пор не исчез, тогда как в последнее время от него все чаще отказываются даже в моторчиках дешевых детских игрушек?!

Может быть, потому, что на бесколлекторные (или же бесщеточные – как больше нравится) технологии массово переводятся электромоторы, а мы-то ведем речь про генератор? Нет, дело не в этом. Тут как раз никаких препятствий нет. Электромотор и электрогенератор – чрезвычайно похожие по своей сути электрические машины, вдобавок зачастую обратимые: мотор способен вырабатывать ток, если его вращать принудительно, а генератор может выполнять роль мотора, если на него опять же подать ток извне. 

Использовать бесщеточный генератор в автомобиле можно, это давно реализовано и практикуется. Однако выпускаются подобные генераторы весьма ограничено и массовыми почему-то не стали… Почему?

Сделать автомобильный генератор бесщеточным в принципе не так сложно. Для чего, собственно, нужны щетки? Чтобы подать через них питание 12 вольт на катушку возбуждения внутри вращающегося ротора. После чего сегментный ротор с катушкой, на которую подан постоянный ток от аккумулятора, становится многополюсным электромагнитом и порождает возникновение тока в неподвижной обмотке – в статоре. 

Убрать скользящий щеточный контакт в автомобильном генераторе возможно за счет особой конструкции ротора. Для этого ротор делают удлиненным, а катушку возбуждения выполняют в виде внешнего кольца и неподвижно закрепляют на статоре. Ведь для работы генератора ротор должен стать магнитом, а как намагничивать ротор – катушкой внутри, или катушкой снаружи – непринципиально… 

Первые бесщеточные генераторы с неподвижной катушкой возбуждения встречались на автомобилях и полвека назад, и даже раньше. Как правило, ставили их на коммерческий транспорт (дальнобойные грузовики) и сельскохозяйственные и строительные машины (комбайны, трактора, бульдозеры и т. п.). Первым была важна увеличенная надежность и уменьшенная вероятность отказов на длинных перегонах пути, а вторым – защита от постоянно сопровождающих их при работе абразивной пыли и влаги, способных быстро убивать щеточный узел, проникая в генератор через вентиляционные щели. В принципе, в ограниченных объемах используются они в подобных машинах и по сей день. 

Однако, согласитесь: генератор, не боящийся воды и пыли, с увеличенным сроком службы благодаря отказу от трущихся насухую деталей – это весьма недурственно! Причем неплохо для любого генератора, а не только для установленного на грузовике или комбайне! Почему же технология не распространилась на массовый легковой сегмент? Причин тут несколько.  

• Технология производства бесщеточных генераторов более многоэтапна, и генераторы в конечном итоге существенно дороже.

• При сопоставимых технологиях производства (без дорогостоящих инноваций) бесщеточный генератор в итоге получается крупнее и тяжелее щеточного с теми же характеристиками.

• Большинство грузовых и сельскохозяйственных «бесщеточников» имели относительно узкий диапазон рабочих оборотов, на которых они эффективны, и на холостом ходу и просто на пониженных передачах толком не заряжали аккумулятор.

• Современные «бесщеточники» существенно усложнились, дабы сохранить компактность, одновременно получив возможность выдавать большие токи с малых оборотов и не бояться оборотов высоких. Вдобавок к неподвижной обмотке возбуждения в конструкцию добавились постоянные магниты, позволяющие увеличить токоотдачу на малых оборотах, специальные размагничивающие обмотки, нейтрализующие действие постоянных магнитов на высоких оборотах, многофазные статоры, усложненные диодные мосты.

Все это и ряд других факторов ограничивали и продолжают ограничивать распространение таких генераторов. А после эволюционной оптимизации генераторов со щетками (ставших мощнее, компактнее, линейнее и т. п.) преимущества «бесщеточников» оказались еще менее выраженными. Несмотря на явно изнашивающиеся пары трения медь-графит, реально щеточные генераторы ходят весьма долго и их не принято считать потенциально проблемным узлом автомобиля, требующим инновационных вмешательств.

Впрочем, в ряде случаев бесщеточные генераторы имеют актуальность не только на фурах и тракторах. К примеру, щеточного узла нет на некоторых генераторах ряда дизельных кроссоверов BMW и Mercedes. В их моторах применяются генераторы повышенной мощности (180-190 ампер) с водяным охлаждением, которые прикручиваются своей задней крышкой к крышке водяной рубашки двигателя с соответствующим отверстием, как бы «затыкая его своим задом», и, таким образом, частично омываются антифризом. В конструкции мощных водоохлаждаемых генераторов щетки сильно затрудняют компоновку и обслуживание, поэтому от них иногда отказываются. Также серийно встречаются такие генераторы в некоторых комплектациях серьезных рамных внедорожников типа Nissan Patrol. А уазисты любят внедрять в свои тюнингованные «котлеты» не боящиеся купания в болоте 110-амперные бесщеточные генераторы от автобусов ПАЗ. Ну а алтайский завод тракторного электрооборудования еще с советских времен (и, кажется, по сей день!) производит небольшими тиражами бесщеточный генератор для моделей ВАЗ классического (01-07) и раннего переднеприводного (08-099) семейств. 

Тем не менее в конечном итоге все решает экономика и отчасти инжиниринг. На сегодняшний день в массовом потребительском автопроме надежность простейшего щеточного генератора принята за образец баланса цены, живучести и ремонтопригодности. И отходят от этого канона лишь в относительно редких случаях, когда проектирование технически сложного, продвинутого и достаточно дорогого автомобиля неизбежно требует усложненных и недешевых решений…

Стартер генератор карбюратор автоэлектрика –Принцип действия автомобильного генератора

Список всех статей

Статьи по генераторам

Генератор это источник электрической энергии, он создает электродвижущую силу и отдает во внешнюю цепь электрическую мощность.

Что такое Электродвижущая сила см. здесь.  Что такое электрическая мощность см. здесь

 

Автомобильный генератор – это синхронная трехфазная электрическая машина переменного тока, с выпрямителем.

 

 

Генератор обеспечивает зарядку аккумулятора и питает все электрооборудование.

Принцип действия состоит в том, при изменении магнитного поля, вокруг обмотки генератора в ней возникает электродвижущая сила (закон электромагнитной индукции) Следовательно, для построения генератора нужна обмотка на кольцевом магнитопроводе, и магнит, который должен вращаться внутри обмотки, чтобы его магнитные полюса все время двигались, создавая изменения магнитного поля вокруг обмотки.

 

 

Основная часть генератора это обмотка, намотанная на кольцевом сердечнике. 

 

Обмотка состоит из трех частей, наматывается тремя отдельными проводами и имеет шесть выводов. Бывают обмотки в которых выводы уже соединены в треугольник или звезду , тогда остается три вывода.

 

Ротор генератора вращается через ремень от двигателя.

Электродвижущая сила (ЭДС), возникает в обмотке, когда вокруг нее изменяется магнитное поле.

Магнитное поле создает вращающийся ротор. В роторе стоит катушка провода, она зажата между двумя железными полюсами с клювообразными выступами.

Ротор генератора

Магнитное поле рождается электрическим током.  Для того чтобы ротор стал магнитом, через его катушку должен протекать ток, этот ток называют током возбуждением генератора. Катушка намагничивает железные полюса, один становится южным, другой северным. На большой скорости вращения клювообразные выступы полюсов очень быстро мелькают около обмотки статора, южный полюс сменяет северный полюс, и изменение магнитного поле наводит в обмотке генератора ЭДС

 

 

Ток, возбуждения подводится в ротор через щетки, прижатые к кольцам на валу ротора.

Если тока возбуждения нет, то ротор становится просто железякой, которая, никак не влияет на обмотку статора и генератор не работает.

 

 

Построение схемы генератора

Синхронный трехфазный генератор создает переменную ЭДС. В принципе, генератор может быть однофазным, но конструкция получается гораздо лучше, если делать его трехфазным. Чтобы сделать генератор трехфазным, обмотку мотают тремя кусками проволоки, и получается 6 концов. Концы обмоток можно соединить в треугольник и в звезду. В автомобильных генераторах применяются обмотки и треугольником и звездой.

Обмотка (статор)  и  ротор 

 

Звезда получается, если начала трех обмоток соединить в одну точку, а от концов сделать выводы.

 

 

Треугольник получается, если соединить начала и концы обмоток и из этих точек сделать выводы

 

Звезда или треугольник? Это решают конструкторы при разработке генератора. Обмотку с нужными параметрами довольно сложно втиснуть на кольцевой сердечник, места очень мало. Если выбрать соединение треугольником, то мотать обмотку можно более тонким проводом, но витков должно быть больше. Если выбрать соединение звездой, то число витков в фазе нужно меньше, но провод придется брать толще. При ремонте генератора, нам не важно знать треугольник или звезда, только если приходится пробовать установить обмотку или диодный мост от другого генератора.

 

Дальше смотрим файлы

“Диодный мост”

“Регулятор напряжения”

“Работа схемы генератора”

Дальше разберемся с разновидностями схем

“Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора”

“Функции контрольной лампочки генератора”

 

Принцип работы автомобильного генератора, схема

Генератор — один из главных элементов электрооборудования автомобиля, обеспечивающий одновременное питание потребителей и подзаряд аккумуляторной батареи.

Принцип действия устройства построен на превращении механической энергии, которая поступает от мотора, в напряжение.

В комплексе с регулятором напряжения узел называется генераторной установкой.

В современных автомобилях предусмотрен агрегат переменного тока, в полной мере удовлетворяющий всем заявленным требованиям.

Устройство генератора

Элементы источника переменного тока спрятаны в одном корпусе, который также является основой для статорной обмотки.

В процессе изготовления кожуха применяются легкие сплавы (чаще всего алюминия и дюрали), а для охлаждения предусмотрены отверстия, обеспечивающие своевременный отвод тепла от обмотки.

В передней и задней части кожуха предусмотрены подшипники, к которым и крепится ротор — главный элемент источника питания.

В кожухе помещаются почти все элементы устройства. При этом сам корпус состоит из двух крышек, расположенных с левой и с правой стороны — около приводного вала и контрольных колец соответственно.

Две крышки объединяются между собой с помощью специальных болтов, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот металл отличается незначительной массой и способностью рассеивать тепло.

Не менее важную роль играет щеточный узел, передающий напряжение на контактные кольца и обеспечивающий работу узла.

Изделие состоит из пары графитных щеток, двух пружин и щеткодержателя.

Также уделим внимание элементам, расположенным внутри кожуха:

• Ротор — стальной элемент, имеющий одну обмотку и, по сути, представляющий собой электромагнит. Ротор находится на валу, а сверху обмотки установлены втулки клювообразной формы. Ток подается с помощью медных колец, которые расположены на валу и объединены с обмоткой через специальные щетки.
• Обмотка — устройство, изготовленное из медной проволоки и закрепленное в пазы сердечника. Сам сердечник выполнен в форме окружности и изготавливается с применением специального материала, обладающего улучшенными магнитными качествами. В электротехнике металл носит название «трансформаторное железо». У статора есть три обмотки, связанные между собой и объединенные в звезду или треугольник. В точке объединения установлен диодный мост, обеспечивающий выпрямление напряжения. Обмотка изготовлена из специальной проволоки, имеющей двойную термоустойчивую изоляцию, покрытую специальным лаком.
• Реле-регулятор — ключевой элемент установки, обеспечивающий стабильное напряжение на выходе устройства. Монтаж регулятора может производиться в кожухе генератора или снаружи. В первом случае он находится возле графитных щеток, а во втором — там, где щетки крепятся к щеткодержателю (но в разных моделях авто монтаж может осуществляться по-разному). Ниже представлены реле-регуляторы с щеточным узлом.
• Выпрямительный мост — элемент, предназначенный для преобразования переменного тока на выходе статора в постоянное напряжение. Выпрямитель состоит из трех пар диодов, которые установлены на токопроводящем основании и попарно объединяются друг с дружкой. В среде автовладельцев и мастеров СТО диодный мост часто называется «подковой» из-за схожести с этим предметом.

Какие требования предъявляются к автомобильному генератору?

К генераторной установке автомобиля выдвигается ряд требований:

• Напряжение на выходе устройства и, соответственно, в бортовой сети должно поддерживаться в определенном диапазоне, вне зависимости от нагрузки или частоты вращения коленвала.
• Выходные параметры должны иметь такие показатели, чтобы в любом из режимов работы машины АКБ получала достаточное напряжение заряда.

При этом каждый автовладелец должен особое внимание уделять уровню и стабильности напряжения на выходе. Это требование вызвано тем, что аккумулятор чувствителен к подобным изменениям.

Например, в случае снижения напряжения ниже нормы АКБ не заряжается до необходимого уровня. В итоге возможны проблемы в процессе пуска мотора.

В обратной ситуации, когда установка выдает повышенное напряжение, аккумулятор перезаряжается и быстрее ломается.

Полезно почитать: Взорвался аккумулятор, причины и что делать.

Принцип работы автомобильного генератора, особенности схемы

Принцип действия генераторного узла построен на эффекте электромагнитной индукции.

В случае прохождения магнитного потока через катушку и его изменения, на выводах появляется и меняется напряжение (в зависимости от скорости изменения потока). Аналогичным образом работает и обратный процесс.

Так, для получения магнитного потока требуется подать на катушку напряжение.

Выходит, что для создания переменного напряжения требуются две составляющие:

• Катушка (именно с нее снимается напряжение).
• Источник магнитного поля.

Не менее важным элементом, как отмечалось выше, является ротор, выступающий в роли источника магнитного поля.

У полюсной системы узла присутствует остаточный магнитный поток (даже при отсутствии тока в обмотке).

Этот параметр небольшой, поэтому способен вызвать самовозбуждение только на повышенных оборотах. По этой причине по обмотке ротора пропускают сначала небольшой ток, обеспечивающий намагничивание устройства.

Упомянутая выше цепочка подразумевает прохождение тока от АКБ через лампочку контроля.

Главный параметр здесь — сила тока, которая быть в пределах нормы. Если ток будет завышенным, аккумулятор быстро разрядится, а если заниженным — возрастет риск возбуждения генератора на ХХ мотора (холостых оборотах).

С учетом этих параметров подбирается и мощность лампочки, которая должна составлять 2-3 Вт.

Как только напряжение достигает требуемого параметра, лампочка гаснет, а обмотки возбуждения питаются от самого автомобильного генератора. При этом источник питания переходит в режим самовозбуждения.

Снятие напряжения производится со статорной обмотки, которая выполнена в трехфазном исполнении.

Узел состоит 3-х индивидуальных (фазных) обмоток, намотанных по определенному принципу на магнитопроводе.

Токи и напряжения в обмотках смещены между собой на 120 градусов. При этом сами обмотки могут собираться в двух вариантах — «звездой» или «треугольником».

Если выбрана схема «треугольник», фазные токи в 3-х отмотках будут в 1,73 раза меньше, чем общий ток, отдаваемый генераторной установкой.

Вот почему в автомобильных генераторах большой мощности чаще всего применяется схема «треугольника».

Это как раз объясняется меньшими токами, благодаря которым удается намотать обмотку проводом меньшего сечения.

Такой же провод можно использовать и в соединениях типа «звезда».

Чтобы созданный магнитный поток шел по назначению, и направлялся к статорной обмотке, катушки находятся в специальных пазах магнитопровода.

Из-за появления магнитного поля в обмотках и в статорном магнитопроводе, появляются вихревые токи.

Действие последних приводит к нагреву статора и снижению мощности генератора. Для уменьшения этого эффекта при изготовлении магнитопровода применяются стальные пластины.

Выработанное напряжение поступает в бортовую сеть через группу диодов (выпрямительный мост), о котором упоминалось выше.

После открытия диоды не создают сопротивления, и дают току беспрепятственно проходить в бортовую сеть.

Но при обратном напряжении I не пропускается. Фактически, остается только положительная полуволна.

Некоторые производители автомобилей для защиты электроники меняют диоды на стабилитроны.

Главной особенностью деталей является способность не пропускать ток до определенного параметра напряжения (25-30 Вольт).

После прохождения этого предела стабилитрон «пробивается» и пропускает обратный ток. При этом напряжение на «плюсовом» проводе генератора остается неизменным, что не несет риски для устройства.

К слову, способность стабилитрона поддерживать на выводах постоянное U даже после «пробоя» применяется в регуляторах.

В результате после прохождения диодного моста (стабилитронов) напряжение выпрямляется, становится постоянным.

У многих типов генераторных установок обмотка возбуждения имеет свой выпрямитель, собранный из 3-х диодов.

Благодаря такому подключению, протекание тока разряда от АКБ исключено.

Диоды, относящиеся к обмотке возбуждения, работают по аналогичному принципу и питают обмотку постоянным напряжением.

Здесь выпрямительное устройство состоит из шести диодов, три их которых являются отрицательными.

В процессе работы генератора ток возбуждения ниже параметра, который отдает автомобильный генератор.

Следовательно, для выпрямления тока на обмотке возбуждения достаточно диодов с номинальным током до двух Ампер.

Для сравнения силовые выпрямители имеют номинальный ток до 20-25 Ампер. Если требуется увеличить мощность генератора, ставится еще одно плечо с диодами.

Режимы работы

Чтобы разобраться в особенностях функционирования автомобильного генератора, важно понять особенности каждого из режимов:

• В процессе пуска двигателя главным потребителем электрической энергии выступает стартер. Особенностью режима является создание повышенной нагрузки, что приводит к уменьшению напряжения на выходе АКБ. Как следствие, потребители берут ток только с аккумулятора. Вот почему при таком режиме батарея разряжается с наибольшей активностью.
• После завода двигателя автомобильный генератор переходит в режим источника питания. С этого момента устройство дает ток, который необходим для питания нагрузки в автомобиле и подзаряда АКБ. Как только аккумулятор набирает требуемую емкость, уровень зарядного тока снижается. При этом генератор продолжает играть роль главного источника питания.
• После подключения мощной нагрузки, например, кондиционера, обогрева салона и прочих, скорость вращения ротора замедляется. В этом случае автомобильный генератор уже не способен покрыть потребности автомобиля в токе. Часть нагрузки перекладывается на АКБ, который работает в параллель с источником питания и начинает постепенно разряжаться.

Регулятор напряжения — функции, типы, контрольная лампа

Ключевым элементом генераторной установки является регулятор напряжения — устройство, поддерживающее безопасный уровень U на выходе статора.

Такие изделия бывают двух типов:

• Гибридные — регуляторы, электрическая схема которых включает в себя как электронные приборы, так и радиодетали.
• Интегральные — устройства, в основе которых лежит тонкопленочная микроэлектронная технология. В современных автомобилях наибольшее распространение получил именно этот вариант.

Не менее важный элемент — контрольная лампа, смонтированная на приборной панели, по которой можно делать вывод о наличии проблем с регулятором.

Зажигание лампочки в момент пуска мотора должно быть кратковременным. Если же она горит постоянно (когда генераторная установка в работе), это свидетельствует о поломке регулятора или самого узла, а также необходимости ремонта.

Тонкости крепления

Фиксация генераторной установки производится при помощи специального кронштейна и болтового соединения.

Сам узел крепится в передней части двигателя, благодаря специальным лапам и проушинам.

Если на автомобильном генераторе предусмотрены специальные лапы, последние находятся на крышках мотора.

В случае применения только одной фиксирующей лапы, последняя ставится только на передней крышке.

В лапе, установленной в задней части, как правило, предусмотрено отверстие с установленной в нем дистанционной втулкой.

Задача последней заключается в устранении зазора, созданного между упором и креплением.

Крепление генератора Audi A8.

А так агрегат крепиться на ВАЗ 21124.

Неисправности генератора и способы их устранения

Электрооборудование автомобиля имеет свойство ломаться. При этом наибольшие проблемы возникают с АКБ и генератором.

В случае выхода из строя любого из этих элементов эксплуатация ТС в нормальном режиме работы становится невозможной или же авто оказывается вовсе обездвиженным.

Все поломки генератора условно делятся на две категории:

• Механические. В этом случае проблемы возникают целостностью корпуса, пружин, ременным приводом и прочими элементами, которые не связаны с электрической составляющей.
• Электрические. Сюда относятся неисправности диодного моста, износ щеток, замыкание в обмотках, поломки реле регулятора и прочие.

Теперь рассмотрим список неисправностей и симптомы более подробно.

1. На выходе недостаточный уровень зарядного тока:

• Пробуксовка приводного ремня. Решение — натянуть ремень и проверить подшипники на факт исправности, симптомы – свист ремня генератора.
• Зависание щеток. Для начала стоит вычистить щеткодержатель и щетки от загрязнений и убедиться в достаточности усилия.
• Обрыв цепочки возбуждения, подгорание контактных колес. Первая проблема решается путем поиска и устранения обрыва, а вторая — посредством зачистки и проточки контактных колец (если это требуется).
• Выход из строя регулятора напряжения.
• Задевание ротором статорного полюса.
• Обрыв цепочки, объединяющий генератор и АКБ.

2. Вторая ситуация.

Когда автомобильный генератор выдает необходимый уровень тока, но АКБ все равно не заряжается.

Причины могут быть разными:

• Низкое качество протяжки контакта «массы» между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество контактного соединения.
• Выход из строя реле напряжения — проверьте и поменяйте его.
• Износились или зависли щетки — замените или очистите от грязи.
• Сработало защитное реле регулятора из-за наличия замыкания на «массу». Решение — отыскать место повреждения и убрать проблему.
• Прочие причины — замасливание контактов, поломка регулятора напряжения, витковое замыкание в обмотках статора, плохое натяжение ремня.

3. Генератор работает, но издает повышенный шум.

Вероятные неисправности:

• Замыкание между витками статора.
• Износ места для посадки подшипника.
• Послабление шкивной гайки.
• Разрушение подшипника.

Ремонт генератора автомобиля всегда должен начинаться с точной диагностики проблемы, после чего причина устраняется путем профилактических мер или замены вышедшего из строя узла.

Рекомендации по замене

Практика эксплуатации показывает, что поменять автомобильный генератор несложно, но для решения задачи требуется соблюдать ряд правил:

• Новое устройство должно иметь аналогичные токоскоростные параметры, как и у заводского узла.
• Энергетические показатели должны быть идентичными.
• Передаточные числа у старого и нового источника питания должны совпадать.
• Устанавливаемый узел должен подходить по размерам и с легкостью крепится к мотору.
• Схемы нового и старого автомобильного генератора должны быть одинаковыми.

Учтите, что устройства, смонтированные на автомобилях зарубежного производства, фиксируются не так, как отечественного, к примеру, как на генератор TOYOTA COROLLA и Лада Гранта .Следовательно, если менять иностранный агрегат изделием отечественного производства, придется установить новое крепление.

Полезные советы в помощь

В завершение рассказа об автомобильных генераторах стоит выделить ряд советов, что необходимо, а чего нельзя делать автовладельцам в процессе эксплуатации.

Главный момент — установка, в процессе которой важно с предельным вниманием подойти к подключению полярности.

Если ошибиться в этом вопросе, выпрямительное устройство поломается и возрастает риск возгорания.

Аналогичную опасность несет и пуск двигателя при некорректно подключенных проводах.

Чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации, стоит придерживаться ряда правил:

• Следите за чистотой контактов и контролируйте исправность электрической проводки автомобиля. Отдельное внимание уделите надежности соединения. В случае применения плохих контактных проводов уровень бортового напряжения выйдет за допустимый предел.
• Следите за натяжкой генератора. В случае слабого натяжения источник питания не сможет выполнять поставленные задачи. Если же перетянуть ремень, это чревато быстрым износом подшипников.
• Отбрасывайте провода от генератора и АКБ при выполнении электросварочных работ.
• Если контрольная лампочка загорается и продолжает гореть после пуска мотора, выясните и устраните причину.

Отдельное внимание стоит уделить реле-регулятору, а также проверке напряжения на выходе источника питания. В режиме заряда этот параметр должен быть на уровне 13,9-14,5 Вольт.

Кроме того, время от времени проверяйте износ и достаточность усилия щеток генератора, состояние подшипников и контактных колец.

Высота щеток должна измеряться при демонтированном держателе. Если последний износился до 8-10 мм, требуется замена.

Что касается усилия пружин, удерживающих щетки, оно должно быть на уровне 4,2 Н (для ВАЗ). При этом осматривайте контактные кольца — на них не должно быть следов масла.

Также автовладелец должен запомнить и ряд запретов, а именно:

• Не оставляйте машину с подключенной АКБ, если имеются подозрения поломки диодного моста. В противном случае аккумулятор быстро разрядится, и возрастает риск воспламенения проводки.
• Не проверяйте правильность работы генератора путем перемыкания его выводов или отключения АКБ при работающем двигателе. В этом случае возможна поломка электронных элементов, бортового компьютера или регулятора напряжения.
• Не допускайте попадания технических жидкостей на генератор.
• Не оставляйте включенным узел в случае, если клеммы АКБ были сняты. В противном случае это может привести к поломке регулятора напряжения и электрооборудования авто.
• Своевременно проводите замену ремня генератора.

Зная особенности работы генератора, нюансы его конструкции, основные неисправности и тонкости ремонта, можно избежать многих проблем с проводкой и АКБ.

Помните, что генератор — сложный узел, требующий особого подхода к эксплуатации.

Важно постоянно следить за ним, своевременно проводить профилактические мероприятия и замену деталей (при наличии такой необходимости).

При таком подходе источник питания и сам автомобиль прослужат очень долго.

Генератор постоянного тока: устройство, принцип работы, классификация

На заре электрификации генератор постоянного тока оставался безальтернативным источником электрической энергии. Довольно быстро эти альтернаторы были вытеснены более совершенными и надёжными трехфазными генераторами переменного тока. В некоторых отраслях постоянный ток продолжал быть востребованным, поэтому устройства для его генерации совершенствовались и развивались.

Даже в наше время, когда изобретены мощные выпрямительные устройства, актуальность генераторов постоянного электротока не потерялась. Например, они используются для питания силовых линий на городском электротранспорте, используемых трамваями и троллейбусами. Такие генераторы по-прежнему используют в технике электросвязи в качестве источников постоянного электротока в низковольтных цепях.

Устройство и принцип работы

В основе действия генератора лежит принцип, вытекающий из закона электромагнитной индукции. Если между полюсами постоянного магнита поместить замкнутый контур, то при вращении он будет пересекать магнитный поток (см. рис. 1). По закону электромагнитной индукции в момент пересечения индуцируется ЭДС. Электродвижущая сила возрастает по мере приближения проводника к полюсу магнита. Если к коллектору (два жёлтых полукольца на рисунке) подсоединить нагрузку R, то через образованную электрическую цепь потечёт ток.

Рис. 1. Принцип действия генератора постоянного тока

По мере выхода витков рамки из зоны действия магнитного потока ЭДС ослабевает и приобретает нулевое значение в тот момент, когда рамка расположится горизонтально. Продолжая вращение контура, его противоположные стороны меняют магнитную полярность: часть рамки, которая находилась под северным полюсом, занимает положение над южным магнитным полюсом.

Величины ЭДС в каждой активной обмотке контура определяются по формуле: e₁ = Blvsinwt; e₂ = -Blvsinwt; , где B – магнитная индукция, l – длина стороны рамки, v – линейная скорость вращения контура, t – время, wt – угол, под которым рамка пересекает магнитный поток.  

При смене полюсов меняется направление тока. Но благодаря тому, что коллектор поворачивается синхронно с рамкой, ток на нагрузке всегда направлен в одну сторону. То есть рассматриваемая модель обеспечивает выработку постоянного электричества. Результирующая ЭДС имеет вид: e = 2Blvsinwt, а это значит, что изменение она подчиняется синусоидальному закону.

Строго говоря, данная конструкция обеспечивает только полярность неподвижных щеток, но не устраняет пульсации ЭДС. Поэтому график сгенерированного тока имеет вид, как показано на рис.2.

Рисунок 2. График тока, выработанного примитивным генератором

Такой ток, за исключением редких случаев, не пригоден для использования. Приходится сглаживать пульсации до приемлемого уровня. Для этого увеличивают количество полюсов постоянных магнитов, а вместо простой рамки используют более сложную конструкцию – якорь, с большим числом обмоток и соответствующим количеством коллекторных пластин (см. рис. 3). Кроме того, обмотки соединяются разными способами, о чём речь пойдёт ниже.

Рис. 3. Ротор генератора

Якорь изготавливается из листовой стали. На сердечниках якоря имеются пазы, в которые укладываются несколько витков провода, образующего рабочую обмотку ротора. Проводники в пазах соединены последовательно и образуют катушки (секции), которые в свою очередь через пластины коллектора создают замкнутую цепь.

С точки зрения физики процесса генерации не имеет значения, какие детали вращаются – обмотки контура или сам магнит. Поэтому на практике якоря для маломощных генераторов делают из постоянных магнитов, а полученный переменный ток выпрямляют диодными мостами и другими схемами.

И напоследок: если на коллектор подать постоянное напряжение, то генераторы постоянного тока могут работать в режиме синхронных двигателей.

Конструкция двигателя (он же генератор) понятна из рисунка 4. Неподвижный статор состоит из двух сердечников полюсов, состоящих из ферримагнитных пластин, и обмоток возбуждения, соединённых последовательно. Щётки расположены по одной линии друг против друга. Для охлаждения обмоток используется вентилятор.

Рис. 4. Двигатель постоянного тока

Классификация

Различают два вида генераторов постоянного тока:

• с независимым возбуждением обмоток;
• с самовозбуждением.

Для самовозбуждения генераторов используют электричество, вырабатываемое самим устройством. По принципу соединения обмоток якоря самовозбуждающиеся альтернаторы с делятся на типы:

• устройства с параллельным возбуждением;
• альтернаторы с последовательным возбуждением;
• устройства смешанного типа (компудные генераторы).

Рассмотрим более подробно особенности каждого типа соединения якорных обмоток.

С параллельным возбуждением

Для обеспечения нормальной работы электроприборов, требуется наличие стабильного напряжения на зажимах генераторов, не зависящее от изменения общей нагрузки. Задача решается путём регулировки параметров возбуждения. В альтернаторах с параллельным возбуждением выводы катушки подключены через регулировочный реостат параллельно якорной обмотке.

Реостаты возбуждения могут замыкать обмотку «на себя». Если этого не сделать, то при разрыве цепи возбуждения, в обмотке резко увеличится ЭДС самоиндукции, которая может пробить изоляцию. В состоянии, соответствующем короткому замыканию, энергия рассеивается в виде тепла, предотвращая разрушение генератора.

Электрические машины с параллельным возбуждением не нуждаются во внешнем источнике питания. Благодаря наличию остаточного магнетизма всегда присутствующего в сердечнике электромагнита происходит самовозбуждение параллельных обмоток. Для увеличения остаточного магнетизма в катушках возбуждения сердечники электромагнитов делают из литой стали.

Процесс самовозбуждения продолжается до момента, пока сила тока не достигнет своей предельной величины, а ЭДС не выйдет на номинальные  показатели при оптимальных оборотах вращения якоря.

Достоинство: на генераторы с параллельным возбуждением слабо влияют токи при КЗ.

С независимым возбуждением

В качестве источника питания для обмоток возбуждения часто используют аккумуляторы или другие внешние устройства. В моделях маломощных машин используют постоянные магниты, которые обеспечивают наличие основного магнитного потока.

На валу мощных генераторов расположен генератор-возбудитель, вырабатывающий постоянный ток для возбуждения основных обмоток якоря. Для возбуждения достаточно 1 – 3% номинального тока якоря и не зависит от него. Изменение ЭДС осуществляется регулировочным реостатом.

Преимущество независимого возбуждения состоит в том, что на возбуждающий ток никак не влияет напряжение на зажимах. А это обеспечивает хорошие внешние характеристики альтернатора.

С последовательным возбуждением

Последовательные обмотки вырабатывают ток, равен току генератора. Поскольку на холостом ходе нагрузка равна нулю, то и возбуждение нулевое. Это значит, что характеристику холостого хода невозможно снять, то есть регулировочные характеристики отсутствуют.

В генераторах с последовательным возбуждением практически отсутствует ток, при вращении ротора на холостых оборотах. Для запуска процесса возбуждения необходимо к зажимам генератора подключить внешнюю нагрузку. Такая выраженная зависимость напряжения от нагрузки является недостатком последовательных обмоток. Такие устройства можно использовать только для питания электроприборов с постоянной нагрузкой.

Со смешанным возбуждением

Полезные характеристики сочетают в себе конструкции генераторов со смешанным возбуждением. Их особенности: устройства имеют две катушки – основную, подключённую параллельно обмоткам якоря и вспомогательную, которая подключена последовательно. В цепь параллельной обмотки включён реостат, используемый для регулировки тока возбуждения.

Процесс самовозбуждения альтернатора со смешанным возбуждением аналогичен тому, который имеет генератор с параллельными обмотками (из-за отсутствия начального тока последовательная обмотка в самовозбуждении не участвует). Характеристика холостого хода такая же, как у альтернатора с параллельной обмоткой. Это позволяет регулировать напряжения на зажимах генератора.

Смешанное возбуждение сглаживает пульсацию напряжения при номинальной нагрузке. В этом состоит главное преимущество таких альтернаторов перед прочими типами генераторов. Недостатком является сложность конструкции, что ведёт к удорожанию этих устройств. Не терпят такие генераторы и коротких замыканий.

Технические характеристики генератора постоянного тока

Работу генератора характеризуют зависимости между основными величинами, которые называются его характеристиками. К основным характеристикам можно отнести:

• зависимости между величинами при работе на холостом ходе;
• характеристики внешних параметров;
• регулировочные величины.

Некоторые регулировочные характеристики и зависимости холостого хода мы раскрыли частично в разделе «Классификация». Остановимся кратко на внешних характеристиках, которые соответствуют работе генератора в номинальном режиме. Внешняя характеристика очень важна, так как она показывает зависимость напряжения от нагрузки, и снимается при стабильной скорости оборотов якоря.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением выглядит следующим образом: это кривая, зависимости напряжения от нагрузки (см. рис. 5).  Как видно на графике падение напряжения наблюдается, но оно не сильно зависит от тока нагрузки (при сохранении скорости оборотов двигателя, вращающего якорь).

Рис. 5. Внешняя характеристика ГПТ

В генераторах с параллельным возбуждением зависимость напряжения от нагрузки сильнее выражена (см. рис. 6).  Это связано с падением тока возбуждения в обмотках. Чем выше нагрузочный ток, тем стремительнее будет падать напряжение на зажимах генератора. В частности, при постепенном падении сопротивления до уровня КЗ, напряжение падёт до нуля. Но резкое замыкание в цепи вызывает обратную реакцию генератора и может быть губительным для электрической машины этого типа.

Рис. 6. Характеристика ГПТ с параллельным возбуждением

Увеличение тока нагрузки при последовательном возбуждении ведёт к росту ЭДС. (см. верхнюю кривую на рис. 7). Однако напряжение (нижняя кривая) отстаёт от ЭДС, поскольку часть энергии расходуется на электрические потери от присутствующих вихревых токов.

Рис. 7. Внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением

Обратите внимание на то, что при достижении своего максимума напряжение, с увеличением нагрузки, начинает резко падать, хотя кривая ЭДС продолжает стремиться вверх. Такое поведение является недостатком, что ограничивает применение альтернатора этого типа.

В генераторах со смешанным возбуждением предусмотрены встречные включения обеих катушек – последовательной и параллельной. Результирующая намагничивающая сила при согласном включении равна векторной сумме намагничивающих сил этих обмоток, а при встречном – разнице этих сил.

В процессе плавного увеличении нагрузки от момента холостого хода до номинального уровня, напряжение на зажимах будет практически постоянным (кривая 2 на рис. 8). Увеличение напряжения наблюдается в том случае, если количество проводников последовательной обмотки будет превышать количество витков соответствующее номинальному возбуждению якоря (кривая 1).

Изменение напряжения для случая с меньшим числом витков в последовательной обмотке, изображает кривая 3. Встречное включение обмоток иллюстрирует кривая 4.

Рис. 8. Внешняя характеристика ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением используют тогда, когда необходимо ограничить токи КЗ, например, при подключении сварочных аппаратов.

В нормально возбуждённых устройствах смешанного типа ток возбуждения постоянный и от нагрузки почти не зависит.

Реакция якоря

Когда к генератору подключена внешняя нагрузка, то токи в его обмотке образуют собственное магнитное поле. Возникает магнитное сопротивление полей статора и ротора. Результирующее поле сильнее в тех точках, где якорь набегает на полюсы магнита, и слабее там, где он с них сбегает. Другими словами якорь реагирует на магнитное насыщение стали в сердечниках катушек. Интенсивность реакции якоря зависит от насыщения в магнитопроводах. Результатом такой реакции является искрение щёток на коллекторных пластинах.

Снизить реакцию якоря можно путём применения компенсирующих дополнительных магнитных полюсов или сдвигом щёток с осевой линии геометрической нейтрали.

ЭДС

Среднее значение электродвижущей силы пропорционально магнитному потоку, количеству активных проводников в обмотках и частоте вращения якоря. Увеличивая или уменьшая указанные параметры можно управлять величиной ЭДС, а значит и напряжением. Проще всего, желаемого результата можно достичь путём регулировки частоты вращения якоря.

Мощность

Различают полную и полезную мощность генератора. При постоянной ЭДС полная мощность пропорциональна току: P = EI_a. Отдаваемая в цепь полезная мощность P₁ = UI.

КПД

Важной характеристикой альтернатора является его КПД – отношение полезной мощности к полной. Обозначим данную величину символом η_e. Тогда: η_e=P₁/P.

На холостом ходе η_e = 0. максимальное значение КПД – при номинальных нагрузках. Коэффициент полезного действия в мощных генераторах приближается к 90%.

Применение

До недавнего времени использование тяговых генераторов постоянного тока на ж/д транспорте было безальтернативным. Однако уже начался процесс вытеснения этих генераторов синхронными трёхфазными устройствами. Переменный ток, синхронного альтернатора выпрямляют с помощью выпрямительных полупроводниковых установок.

На некоторых российских локомотивах нового поколения уже применяют асинхронные двигатели, работающие на переменном токе.

Похожая ситуация наблюдается с автомобильными генераторами. Альтернаторы постоянного тока заменяют асинхронными генераторами, с последующим выпрямлением.

Пожалуй, только передвижные сварочные аппараты с автономным питанием неизменно остаются в паре с альтернаторами постоянного тока. Не отказались от применения мощных генераторов постоянного тока также некоторые отрасли промышленности.

Видео по теме

Список использованной литературы

• Вольдек А. И., Попов В. В. «Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы» 2008
• О.А.Косарева «Шпаргалка по общей электротехники и электроники»
• Китаев В. Е., Корхов Ю. М., Свирин В. К. «Электрические машины» Часть 1. Машины постоянного тока. 1978
• Данилов И.А., Лотоцкий К.В. «Электрические машины» 1972

«Какие бывают виды генераторов?» – Яндекс.Кью

Генератор – это устройство, которое обеспечивает бесперебойное снабжение электроэнергией дома, либо строительные объекты. И, конечно же, существует огромное количество видов генераторов, в свою очередь каждый из них решает определенные задачи, поэтому перед приобретением необходимо ознакомиться с их характеристиками и особенностями.

Основные виды генераторов и их применение

Электростанции различаются:

По типу двигателей внутреннего сгорания и потребляемого устройствами типа топлива делятся на следующие виды: дизельные, газовые, бензиновые генераторы.

Виды генераторов – бензиновыеБензиновый. Благодаря компактным размерам и простоте использования он является идеальным вариантом в быту при временном отключении электроэнергии, также от него могут питаться автомобильные аккумуляторы, инструменты, лампы аварийного освещения и так далее.

Топливо для такого вида аппарата всегда под рукой. Однако напомним, что такой вид аппарата подходит только как аварийный (резервный) источник на не большие промежутки времени в период отключения постоянной подачи электроэнергии, и они не подходят для бесперебойного обеспечения электроэнергией.

Дизельный. Данный вид является отличным решением для длительной работы и постоянного бесперебойного электроснабжения. Его преимуществами являются мощность, надежность и что очень важно – долговечность. Стоимость дизельного генератора значительно выше, чем бензинового. Однако затраты на топливо и техническое обслуживание у бензинового генератора выше чем у дизельного и это вполне компенсирует разницу в их цене.

Газовый. Этот вид аппарата используется для постоянного бесперебойного электроснабжения, а в некоторых случаях как резервный источник. Главным плюсом этого генератора является его работа на природном газе, что, безусловно, экономичнее (если происходит питание от магистрального газопровода, а также модель может работать на газе из баллонов и значит, его возможно использовать, если по близости таковой магистрали нет). Такой вид электростанции более экологичен (вредные вещества в выхлопах отсутствуют) и прост в обслуживании.

Различие двигателей генераторов

Двигатели генераторов бывают двух видов:

Газовые генераторыДизельные (более длительный период работы на отказ, меньший расход топлива, высокая начальная стоимость и используются как постоянный источник электроэнергии).

Бензиновые (легкий запуск даже при низких температурах, значительно дешевле дизельных и используются как кратковременный источник электроэнергии).

Бензиновые двигатели моделей делятся на 2-тактные и 4-тактные.

2-тактные применяются для компактных и маломощных генераторных установок (например, для небольшого дачного участка или поездки на природу). Беспрерывная ежедневная работа должна быть не более 1 часа в сутки. Наработка на отказ не более 500 часов.

4-тактные более мощные и экономичные. Возможна беспрерывная работа примерно 8 часов в сутки. У этого виды генераторов высокий запас прочности, наработка на отказ до 2000 часов.

Синхронные и асинхронные генераторы

синхронный. Высокое качество электроэнергии (более чистый ток), а так же они легче переносят пиковое перегрузки. Рекомендуется для питания реактивных нагрузок с высокими пусковыми токами;

асинхронный. Дешевле чем синхронный, однако, он плохо переносит пиковые перегрузки. Благодаря простоте конструкции является более устойчивым к короткому замыканию. Рекомендуется для питания активных нагрузок;

инверторный. Экономичный режим работы, а также вырабатывает электроэнергию высокого качества (что позволяет подключить к нему чувствительную к качеству поступающего тока электронную технику).

Инверторные генераторы

Различие фаз генераторов

Модели бывают однофазными (220 В) и трехфазными (380 В).

Однофазный и трехфазный – разные устройства, у них свои особенности и условиями работы.

Трехфазный стоит выбирать, только если есть трехфазные потребители (в последнее время в загородных домах либо небольших производствах таковые встречаются достаточно редко, так как в основном это какие-либо старые устройства).

Еще трехфазные модели отличаются высокой стоимостью и довольно дорогим обслуживанием, а это значит, что при отсутствии трехфазных потребителей целесообразно приобрести мощный однофазный аппарат.

А вообще вариантов генераторов как устройства много и важно понимать какой именно вас интересует: ПароГенераторы, Газовые генераторы электрогенераторы автомобильные генераторы и т. д.

Переделка автомобильного генератора в мощный электродвигатель

Автомобильные генераторы, благодаря своей конструкции, имеют малые размеры и очень высокую мощность. Казалось бы, такая кроха может запросто выдать в среднем 2000 Вт мощности (бывают модели и до 5 кВт).
Генератор не может работать как электродвигатель, если просто приложить к нему напряжение. Чтобы превратить его в малогабаритный, мощный мотор его необходимо доработать.

Переделываем генератора в мощный электродвигатель

В примере использовать модель на 95 Ампер. Снимаем пластиковый кожух с задней части генератора.

Под этим кожухом располагаются трехфазный мост выпрямительных диодов закрепленный на радиаторе. И щеточный узел с контроллером регулировки выходного напряжения.

Откручиваем радиатор с диодами. Возможно придется поработать кусачками, чтобы все можно было быстро удалить.

В этой модели щетки и котроллер имеют один пластиковый корпус.

Отпилим щетки от контроллера.

Сам генератор построен по типу коллекторного двигателя. Имеет 6 выводом соответственно от трех обмоток на статоре.

Чтобы включить обмотки «треугольником» нужно соединить их последовательно между собой.

В итоге получился обыкновенный коллекторный, трехфазный двигатель 12 В и мощностью порядка 1,5 кВт.
Для управления им можно использовать контроллер от велосипеда, который предназначен для управления мотор-колесом. Купить его можно на Али Экспресс – http://ali.pub/4aplqd
Напряжение может быть любое, все они рассчитаны на напряжение не ниже 12 В. А вот мощность контроллера должна быть не ниже 1,5 кВт.

Чтобы запустить генератор как двигатель, необходимо на его коллектор подать постоянное напряжение. Для этого устанавливаем на место щеточный узел и подаем на него постоянное напряжение 12 В.

Ток, конечно большой, но его можно уменьшить в зависимости от требуемой мощности.

Подключаем контроллер к двигателю и к аккумулятору 12 В.

Ручкой управления регулируем обороты вала двигателя.
Длаее такой мотор можно установить хоть на багги, хоть на велосипед. 1,5 кВт мощности хватит на все.

Смотрите видео

В видеоролике вы можете наглядно убедится о скорости и мощности багги, построенного на двигателе из автомобильного генератора.

FAQ – Автогенератор

По этому вопросу существует множество мнений и точек зрения. Однако простой факт заключается в том, что каждый день тысячи людей простаивают свои автомобили без какого-либо риска или ущерба: застряли в пробке, мобильные продавцы, профессионалы, такси, службы доставки, службы экстренной помощи и многое другое. Современные двигатели созданы для работы в самых разных условиях, как в условиях арктического холода, так и в условиях жгучей жары пустыни. Они тщательно контролируются температурой, кислородом и выбросами и автоматически регулируются на лету с помощью сложных компьютерных элементов управления. Большинство исследований и правительственных исследований по этой теме сосредоточены на «запуске и остановке автомобиля для прогрева, когда на улице ХОЛОДНО». Тем не менее, CarGenerator чаще всего работает на холостом ходу, когда ваш двигатель прогрет и работает. В обоих случаях либо с газогенератором, либо с двигателем вашего автомобиля, работающим на холостом ходу с CarGenerator, обеспечивающим мощность, какой-то двигатель должен работать, чтобы создавать мощность. Большая разница с CarGenerator заключается в сверхлегком весе всего 16 фунтов, отсутствии проблем с нулевым обслуживанием, отсутствии грязных газовых баллонов для хранения и наполнения крошечных резервуаров, полной защите от дождя / погодных условий и времени работы на типичном автомобиле 50-80 часов. намного тише и экологичнее, потому что у большинства генераторов нет средств контроля выбросов, в то время как все автомобили имеют оборудование для контроля выбросов на тысячи долларов.Обычно большинство наших клиентов используют CarGenerator для работы в течение нескольких часов в день или вечером, чтобы включить свет, душ, телевизор, ноутбуки и полностью зарядить свои батареи на высокой скорости. Что касается нашего собственного Airstream, мы рассматриваем его как «резервную солнечную батарею», несмотря на то, что у нас есть 520 ватт солнечной энергии на нашей крыше Airstream, когда мы разбили лагерь прошлым летом в течение 2 недель, на большинстве наших объектов не было электричества. однако большинство из них были тенистыми и / или шел дождь, поэтому без хлопот, связанных с большим тяжелым газогенератором, мы подключили наш изящный маленький CarGenerator, и у него было много энергии, и мы даже не заметили движения газового манометра.

Автомобильный генератор превращает ваш автомобиль в аварийный источник питания

Джонатан Шлоо видит в CarGenerator простой способ обеспечить энергией ваш дом в чрезвычайных ситуациях, не покупая автономный генератор. Генераторы

– это те устройства, которые вы всегда хотели купить или знаете, что вам нужно купить, но никогда не могут нажать на курок. Мысль о чем-то столь большом, занимающем драгоценное место для хранения, является довольно сдерживающим фактором, как и необходимость иметь свежий газ, а в ужасных историях пренебрегали генераторами, которые не работали тогда, когда они больше всего нужны. Они сидят прямо на обреченном перекрестке превентивных покупок, испытывающих чувство вины, и проблемных технологий.

Но вот что любезный читатель: вам не нужно вкладывать деньги в генератор, поскольку у вас уже есть устройство, которое превращает бензин в электричество. Генератор вашего автомобиля выкачивает сок каждый раз, когда ваш двигатель работает. У вас есть генератор, у которого есть свежий запас бензина, который сам себя передвигает и (вообще говоря) всегда работает.

К сожалению для моего банковского счета, я не первый, кто это заметил.Компания CarGenerator из Торонто решает эту проблему и с 2015 года продает полностью портативное устройство. CarGenerator подключается к вашей батарее, а затем преобразует мощность постоянного тока вашего генератора в 7-10 ампер переменного тока для домашнего хозяйства. использовать. Пока ваш автомобиль может простаивать, у вас есть питание для нескольких устройств, таких как печи, холодильники и Sharper Image S’mores Maker.

Мы сели с изобретателем CarGenerator Джонатаном Шлоо, чтобы поговорить о чрезвычайных погодных условиях, его продукте и о том, сколько времени потребуется, чтобы зарядить Tesla от бензинового автомобиля:

Давайте сразу – зачем нам это? Зачем людям нужен этот товар?

Джонатан Шло: Никто на самом деле не хочет покупать генератор. Никто на самом деле не говорит: «Эй, я хочу иметь еще одну вонючую тяжелую вещь, чтобы хранить ее в гараже или сарае и поддерживать ее в хорошем состоянии. Таким образом, они ничего не делают и замерзают без электричества, или их холодильник гниет, когда у них заканчивается электричество. Что мы делаем, так это включаем. Если у вас есть машина, у вас есть генератор.

Что я должен подключать в случае урагана или наводнения, в каком порядке? А как мне его физически подключить к CarGenerator?

В северном климате самое главное, чтобы ваша газовая печь оставалась теплой.Если вы находитесь в более теплом климате, то самое важное – это ваш холодильник. И это действительно так же просто, как вытащить эту штуку, она весит всего 11 фунтов. Вытаскиваешь, крепишь с помощью встроенных термостойких бустерных кабелей. Они выглядят как обычные вспомогательные кабели, но изготовлены на заказ компанией в Соединенных Штатах, чтобы обеспечить высокую термостойкость. Таким образом, вы подключаете их к своей машине, запускаете двигатель и вставляете удлинитель снизу устройства. Обычно в нижней части устройства есть две заглушки.

В основном есть две розетки?

Да, есть две розетки, которые в сумме дадут вам от семи до 10 ампер. Так что возьмите его, подключите, включите удлинитель, и у вас есть питание.

Разве печи обычно не подключаются непосредственно к линиям электропередачи? Или у них вилка «мужская»?

Итак, отличный вопрос. До сих пор подавляющее большинство из них было встроено в вашу электрическую панель. Теперь у нового поколения печей, которые выходят, по ряду причин фактически есть «мужская» вилка прямо на них.А если вы этого не сделаете, мы продаем простой комплект заглушек для печи, или есть компания, которая продает очень простой передаточный переключатель, который подключается прямо к вашей печи и дает вам вилку с вилкой прямо на нем.

Какую длину кабеля вы рекомендуете для среднего дома?

Итак, мы обнаружили, что в большинстве случаев расстояние от 50 до 100 футов – это примерно то, что требуется, чтобы добраться от машин большинства людей до места, где находится печь. Поэтому мы рекомендуем просто пойти и купить удлинитель хорошего качества, удлинитель подрядного класса 12/3.

Когда вы лично использовали CarGenerator?

Фактически мы использовали его три с половиной дня. Один из первых случаев, когда я его создал, прямо перед Рождеством на нас обрушился ледяной шторм. Это выбило нас из строя, и у нас не было электричества в течение 3 дней. Электричество действительно включилось прямо в канун Рождества, хотите верьте, хотите нет. Итак, мы остались в нашем доме на довольно современной машине, мы подключили эту штуку, и она заполнила нашу печь. Таким образом, обогревался весь дом, не только один маленький газовый камин, но и весь дом, как обычно.Ничего не было холодным. Наш холодильник работал. И это все. Мы остались в нашем доме, и все наши соседи были вынуждены переехать, снять отели, взять своих собак, взять своих пожилых родителей и все это, и это было ужасно. Их трубы замерзли и все такое.

Какое самое странное применение вы видели или слышали?

Глобальный медик, они помогают при стихийных бедствиях. Когда они пойдут в места, где произошли крупные бедствия, они будут использовать это вместе с транспортным средством для запуска своих дронов.Они используют беспилотные летательные аппараты для наблюдения за ситуацией. Так что это действительно супер круто.

Другие интересные вещи. Одна женщина из Швейцарии купила это, потому что она хочет иметь свою кофеварку Nespresso, куда бы она ни пошла.

Ваша первоначальная карьера была связана с программным обеспечением и бизнесом. Как вы из специалиста по базам данных CRM превратились в энергетическую компанию?

Мне это нравится. На самом деле я всю свою жизнь был очень техничным и электриком. На самом деле я построил свой собственный модем с нуля.Раньше я гравировал на печатных платах. Так что у меня довольно долгая история всего этого. Теперь, когда я создал это и придумал концепцию, я отнес ее в профессиональную дизайнерскую фирму, и именно так появился оригинальный дизайн.

Итак, вы в основном привезли копию этого продукта в эту дизайнерскую фирму, и они сделали то, что вы продаете сегодня?

Хахаха сто процентов. Это именно то, что мы сделали, потому что в то время я действительно не понимал, как вы создаете продукт, как вы его закрываете, как это делать безопасно.Как вы все это делаете? На самом деле профессиональная дизайнерская фирма собрала все это воедино.

Что будет дальше от CarGenerator?

Мы уже разработали больше продуктов для жилых автофургонов, а затем продолжаем расширяться в других странах. Мы можем побывать во многих местах. Также будет больше дополнительных продуктов в нескольких интересных сегментах.

Крутой, последний вопрос – если бы я подключил генератор и зарядил им Tesla, какое MPG я бы получил?

Хахаха, это действительно смешно.Итак, вы подключаете его к бензиновому автомобилю и хотите зарядить Tesla? Хорошо, на самом деле, вы бы получили … Дайте мне подумать над расчетами на этот счет. В большинстве автомобилей вы проработаете от 50 до 70 часов на баке бензина. В нашей модели на 1000 ватт это примерно один киловатт в час. О Сколько ватт-часов у Tesla?

Я считаю, что у Model S 100 киловатт-часов, поэтому один бак равен половине заряда, а полный заряд составляет от 250 до 350 миль.

Думаю, что все, да.Не держите меня за это!

Рекомендации редакции

АВТОГЕНЕРАТОР – Общая батарея

РЕЗЕРВНОЕ МОЩНОСТЬ НА ДНИ… БЕЗ ГЕНЕРАТОРОВ

У вас уже есть 75% резервного генератора, который находится прямо у вас на подъездной дорожке! Добавьте CarGenerator ™ к своему автомобилю, и вы получите самое надежное, долговечное, сверхлегкое, не требующее обслуживания решение для резервного питания.

Работает на бензиновых, дизельных, гибридных, электромобилях.

ПОЧЕМУ ВАШ АВТОМОБИЛЬ

ЛУЧШЕ ПО РЕЗЕРВНОЙ ЭНЕРГИИ ВМЕСТО ТРАДИЦИОННОГО ГАЗОГЕНЕРАТОРА?

• Легкий и удобный . Это крошечное устройство, вес которого составляет всего 9 фунтов, подключается за минуту и ​​обеспечивает питание вашего дома в течение нескольких дней.
• Экологичность . Газогенераторы известны своей громкостью и неприятным запахом не зря, в них почти нет контроля выбросов или фильтров. Ваш автомобиль, с другой стороны, имеет тысячи долларов на контроль загрязнения и управление двигателем, с регулярными государственными испытаниями выбросов.
• Сверхнадежный готов, когда вам это нужно. Если ваша машина заводится, у вас есть сила.
• Более продолжительное время работы , чем у любого газогенератора. Вы получаете 50-70 часов работы от бензобака вашего автомобиля по сравнению с заправкой небольшого бензобака каждые 4-6 часов.
• Меньше газа Сюрприз! При работе компактного седана на холостом ходу используется меньше бензина, чем при работе генератора. Генератор Honda мощностью 1000 Вт .19 галлона / час, компактный седан, 2-литровый двигатель, 0,16 галлона / час Источник: энергия.gov
• Электрические / гибридные автомобили отлично работают с CarGenerator, а в случае чисто электрического транспортного средства вы вообще не используете бензин.
• Без проблем Не требует обслуживания и замены масла

ТАК МОЙ АВТОМОБИЛЬ ЯВЛЯЕТСЯ РЕЗЕРВНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ ДЛЯ МОЕГО:

ДОМ, КОТТЕДЖ ИЛИ ЛАГЕРЬ ИЛИ МЕСТО ДЛЯ РАБОТЫ?

ЧТО МОЖЕТ БЫТЬ?

• Домашняя печь и водоотливной насос, чтобы в доме было тепло и сухо при отключении электроэнергии.
• Ваш холодильник, чтобы продукты (и пиво) оставались холодными в летнюю погоду
• Мгновенно превратите любой парк грузовых автомобилей в источник питания 110 В и 1000 Вт для удаленного управления всеми типами электроинструментов и устройств.
• Зарядите свои портативные литиевые генераторы
• Несколько светильников и телевизоров, компьютеров и т. Д.
• Аккумуляторы для жилых автофургонов или прицепов! Найдите лучшее место, даже если оно не обслуживается, и тихо и удобно заряжайте свой прицеп с помощью автомобиля, который его туда буксировал
• Если вы путешествуете в кемпинге, заведите такие забавные вещи, как блендеры, охладители пива, холодильники, лампы для вечеринок или даже ту кофемашину, которую ваша жена подарила вам за покупку в 2015 году. Подключите его, сделайте ей макиато.
• Надувные замки, детские игрушки, проекторы для вечеров кино, колонки и огни дискотек, чтобы вечеринка продолжалась
• Медицинское оборудование: если вы какое-то время не были в походе, потому что вам нужен CPAP, кислородный аппарат и другое медицинское оборудование, теперь вы можете идти!

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО, КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Специальная акция на бесплатный бонусный набор CG-1000

сейчас нажмите на поиск запчастей ниже по специальной цене

Вот почему в автомобилях используются генераторы переменного тока, когда они работают от постоянного тока

Вы когда-нибудь задумывались об электричестве, которое проходит через ваш автомобиль? Вы подозреваете, что в волшебном сосуде заключена молния? Конечно, нет. Вы не неандерталец. Вы знаете, что есть аккумулятор и генератор. Возможно, вы даже знаете, что ваша батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в автомобиле, но ваш генератор вырабатывает переменный ток. Разве это не кажется странным? Это почему?

Это интересный вопрос, потому что он просто не имеет смысла. Если все в вашем автомобиле работает от 12 вольт постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые вырабатывают богатое сливочное электричество постоянного тока? Почему имеет смысл генерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянный ток?

Как вы, наверное, догадались, на то есть веская причина, и я попытаюсь рассказать ее вам сейчас.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под электричеством постоянного и переменного тока. В автомобилях используется постоянный ток, постоянный ток. Это электричество, производимое батареями, и оно течет в одном постоянном направлении. Это также тип электричества, производимого генератором, который использовался в автомобилях с начала 1900-х до 1960-х годов.

Другой вид тока – это переменный ток, поскольку он периодически меняет направление. Это вид электричества, доступ к которому осуществляется через любую стенную розетку, и мы используем его для питания домов, зданий, городов и так далее, потому что его легче передавать на большие расстояния.Большая часть электроники, в том числе почти все в вашем автомобиле, использует постоянный ток внутри и должна преобразовывать мощность от настенной розетки из переменного тока в постоянный. Вот почему так много электронных устройств имеют эти большие вилки, похожие на кирпичи: внутри есть оборудование для преобразования переменного тока в постоянный (и немного тепла).

G / O Media может получить комиссию

Итак, опять же, зачем приводить в движение двигатель автомобиля, который вырабатывает неправильную электроэнергию?

Ответ прост: генераторы лучше преобразуют вращательное движение в электричество.Однако так было не всегда. Что ж, очень ранние автомобили с бензиновым двигателем внутреннего сгорания использовали магнето, которое было чем-то вроде грубых генераторов переменного тока для очень простых автомобильных электрических систем без батарей. Их разработал человек с самым лучшим именем Ипполит Пикси.

Вот настоящий секрет всего этого. Генераторы постоянного тока (также известные как динамо-машины) на самом деле также вырабатывают переменный ток, поскольку якорь (вращающаяся часть) вращается внутри статора (внешнего «корпуса», имеющего постоянное магнитное поле).Чтобы превратить этот реверсивный ток в электричество постоянного тока, используется коммутатор. Коммутатор – это механическое устройство, которое использует сегментированный цилиндр на вращающихся битах и ​​некоторых щетках для электрического контакта.

Это работает, но здесь много механических деталей, а щетки иногда могут быть привередливыми. Тем не менее, это был лучший способ получить постоянный ток, необходимый для зарядки аккумулятора и работы систем автомобиля.

Генератор проще и легче, но он не выдает постоянного тока, который нужен автомобилю.Преобразование механически просто создает генератор, так в чем же смысл генератора переменного тока?

Что ж, не было смысла до конца 1950-х годов, когда появилось твердотельное электронное решение для преобразования переменного тока в постоянный с помощью кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители (иногда называемые диодным мостом) намного лучше справлялись с преобразованием переменного тока в постоянный, что позволяло использовать более простые и надежные генераторы переменного тока в автомобилях. Первым автопроизводителем, который действительно разработал эту идею и представил ее на рынке, был Chrysler, у которого был опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны.

Первым автомобилем, который стандартно поставлялся с генератором переменного тока, был, хотите верьте, хотите нет, Plymouth 1960 года (хотя сначала они хотели, чтобы Valiant была собственной маркой) Valiant. Некоторые из наиболее очевидных преимуществ генератора переменного тока заключались в том, что на низких оборотах холостого хода генератор все еще вырабатывал достаточный ток, чтобы поддерживать заряд батареи – то, что большинство генераторов не могли сделать.

Генераторы дешевле в производстве, чем генераторы, они служат дольше и вырабатывают больше тока во всем диапазоне скоростей. Они настолько сильно улучшились, что преобразовать их переменный ток в постоянный нет ничего страшного – ну, по крайней мере, это не было большой проблемой с тех пор, как был разработан дешевый, надежный, твердотельный чтец.

Итак, давайте просто резюмируем: все методы производства электричества путем вращения чего-либо внутри магнитного поля или вращения магнитного поля вокруг чего-либо, или что-то еще, приводят к переменному току, который необходимо превратить в постоянный ток для использования в автомобиле. Генератор обрабатывает это внутренне и механически с помощью коммутатора и щеток.Генератор выполняет тот же трюк с внешней электроникой.

Конечным результатом, тем не менее, является постоянный ток, а генератор с выпрямителем просто дешевле, надежнее и лучше превращает вращение в свет фар, музыку по радио, очистку дворников или что-то еще.

Видите? В конце концов, это имеет смысл!

История генераторов переменного тока – Elreg

К 1960 году автомобильные генераторы переменного тока были стандартным оборудованием для большинства марок автомобилей. До этого генераторы использовались в транспортных средствах, потому что для преобразования переменного тока в постоянный требовались механические средства до появления сверхмощных кремниевых диодов.Как только диодные выпрямители стали доступны, более дорогие, тяжелые, более требовательные и менее надежные генераторы были быстро заменены генераторами переменного тока.

Производство электроэнергии в XIX веке

Майкл Фарадей и Джозеф Генри в 1920-х годах первыми задокументировали электромагнитную индукцию, которая является основным принципом производства электроэнергии. В 1832 году французский изобретатель Ипполит Пикси первым сконструировал электрическую динамо-машину. Его ранняя версия на самом деле была генератором переменного тока, но он не знал, как обрабатывать переменный ток, поэтому он создал коммутатор для выработки постоянного тока.Эта первая машина производила электричество только импульсами на каждом обороте.

Только в 1860 году Антонио Пачинотти создал генератор постоянного тока. До этого момента только батареи могли обеспечивать полезный уровень электрического тока. Только в 1871 году Зеноб Грамм применил железный сердечник внутри магнитного поля, и коммерческое производство электроэнергии стало жизнеспособным.

Семь лет спустя венгерская компания начала коммерческую установку генераторов переменного тока.На данный момент методы производства электроэнергии были разделены между переменным током в Европе и постоянным током на рынке США. Хотя было ясно, что генераторы переменного тока более эффективны, в Америке проблема заключалась в отсутствии распределительной инфраструктуры, которая могла бы обрабатывать переменный ток. Однако к началу 20-го века крупнейшими генераторами, построенными в Америке, были генераторы переменного тока или генераторы переменного тока.

Производство электроэнергии в автомобиле

Некоторые ранние модели Model-T имели систему генерации переменного тока, используемую исключительно для катушки зажигания двигателя. В других автомобилях обычно не было электрогенератора, потому что пусковая батарея, подававшая только искру, была единственным электрическим оборудованием в автомобиле. Заряжался нечасто внешними средствами.

Только по мере того, как автомобили становились все более совершенными и в них использовались электрические стартеры, зажигалки, фары, сигнальные устройства, радио и другое электрическое оборудование, возникла необходимость в бортовой выработке электроэнергии. Генераторы постоянного тока в то время были самыми простыми в изготовлении, несмотря на их эксплуатационные недостатки.Их главный недостаток заключается в том, что весь генерируемый ток должен проходить через щетки и коммутатор, которые требуют частой замены или ремонта. Еще один серьезный недостаток заключается в том, что генераторы постоянного тока вырабатывают небольшую мощность или не вырабатывают ее вообще, когда двигатель автомобиля работает на холостом ходу.

Вторая мировая война стала началом конца автомобильных генераторов постоянного тока. Военные службы США требовали генераторы для своих автомобилей из-за их надежности и повышенного соотношения мощности к габаритам. Когда с помощью кремниевых выпрямителей появился экономичный способ преобразования трехфазного переменного тока на выходе генератора переменного тока в постоянный ток, стало ясно, что их можно будет использовать и в домашних автомобилях.

Незначительные недостатки генераторов переменного тока

Поскольку топливная экономичность автомобилей стала одним из главных приоритетов в дизайне автомобилей, автомобильные генераторы переменного тока продолжали развиваться, становясь легче и более энергоэффективными. Ранние генераторы переменного тока требовали двух лошадиных сил мощности двигателя для выработки одной лошадиной силы электрического тока. Современные генераторы переменного тока имеют КПД до 80% при средних рабочих скоростях.

Генераторы постоянного тока

имеют ряд преимуществ перед генераторами переменного тока. Обратная полярность или сильные электрические выбросы гораздо чаще могут повредить генератор переменного тока, чем генератор. Кроме того, в случае разряженной батареи генератор постоянного тока все еще может вырабатывать энергию, в то время как генератор переменного тока может не работать или может выйти из строя из-за высокого напряжения.

Мы знаем наши генераторы. Свяжитесь с нами, чтобы узнать, какой генератор сегодня может улучшить производительность вашего промышленного или коммерческого автомобиля.

Фотография Майкла Фарадея, предоставленная Эллиотту Брауну под cc 2.0,
Фотография Model T, предоставленная Уильямом Кресвеллом под cc 2.0
Фотография Tesla Model X, предоставленная Стиву Джурветсону под cc 2.0

Остерегайтесь летних отключений электричества: автомобили можно превратить в резервные генераторы | Лос-Анджелес дома

Лето почти наступило, а вместе с ним высокие температуры и работа системы кондиционирования, которые часто приводят к отключениям электроэнергии. Некоторые жители Анджелины, возможно, рассматривали возможность использования дорогостоящего газового генератора в качестве резервного источника энергии, но на их подъездных дорожках уже есть другой вариант: автомобили.

Инверторы

, представленные на рынке, подключаются к автомобильным аккумуляторам, чтобы поддерживать работу бытовой техники. Просто откройте капот, подключите инвертор непосредственно к батарее работающего автомобиля и проденьте шнур питания от инвертора в дом.Холодильник, телевизор, освещение или другие устройства, которые обычно подключаются к розетке, вместо этого подключаются к шнуру питания инвертора.

Инвертор, размером с книгу в твердом переплете, преобразует постоянный ток или мощность постоянного тока, поступающую от автомобильного аккумулятора, в переменный ток, или переменный ток, используемый в большинстве домов.

PowerBright, базирующаяся в Корал-Спрингс, штат Флорида, производит инверторы в различных конфигурациях мощности. По словам исполнительного директора Гила Хетцрони, 900-ваттная версия стоимостью около 60 долларов достаточно сильна, чтобы работать с водоотливным насосом, морозильной камерой или холодильником, и может выдержать пиковые скачки мощности при первом включении холодильника. По словам Хетцрони, версия мощностью 2300 Вт может питать одновременно несколько устройств.

Преобразователи мощности

работают с автомобилями, работающими на газе, а также с электромобилями, но Nissan Motor Co. и Toyota Motor Corp. разработали оборудование специально для электромобилей. Двунаправленное зарядное устройство для электромобилей, которое Nissan называет системой электроснабжения Leaf to Home, а Toyota называет V2H для системы зарядки от автомобиля к дому, может изменить направление потока электричества от электромобиля к дому в случае отключения электроэнергии.

Зарядные устройства пока недоступны в США, но они проходят испытания в Японии. Nissan и его партнер по исследованиям General Electric представили систему на заседании Общества инженеров автомобильной промышленности в апреле. В этой демонстрации использовались светодиодные светильники Nissan Leaf, вентилятор и винный холодильник.

«Мы могли бы получить гораздо больше энергии, но ограничениями была будка», – сказал Мэтт Нильсен, главный научный сотрудник электротехнического подразделения General Electric.

Большинство водителей Leaf возвращаются в свои дома с 12 киловатт-часами заряда, оставшимися в их транспортных средствах, сказал Нильсен, что достаточно, «чтобы запитать довольно много цепей в вашем доме на пару часов.”

«Мы все должны помнить, почему случаются отключения электроэнергии. Иногда погода. В других случаях электросети подвергаются стрессу … из-за того, что люди приходят домой и включают свои кондиционеры, плазменные телевизоры и духовки », – сказал Нильсен, который также продемонстрировал систему под названием Nucleus home energy manager. Он отслеживает, сколько энергии потребляет дом, и взаимодействует с Leaf для зарядки в непиковое время, что в первую очередь снижает угрозу отключения электроэнергии.

СВЯЗАННЫЕ:

Экологичность электромобилей зависит от региона

План действий в чрезвычайных обстоятельствах для энергоснабжения Южной Калифорнии снова в работе

О.C. генераторы электростанций выведены из эксплуатации для предотвращения перебоев в электроэнергии

– Сьюзан Карпентер

Фото: Система электроснабжения Leaf to Home; Инвертор Power Bright Technologies PW2300W. Источники: Крис Нью / GE Global Research; Power Bright Technologies.

Использование автомобильного инвертора в качестве генератора

Хотя ничто не мешает вам запускать электронику внутри вашего дома от автомобильного инвертора, это, вероятно, не лучшая идея. Если в это время двигатель не работает, вы обнаружите, что автомобильный аккумулятор разрядится довольно быстро.А если двигатель работает , вы обнаружите, что использование вашего автомобиля в качестве импровизированного генератора, как правило, будет менее эффективным – и менее эффективным – чем просто покупка настоящего генератора.

Если у вас есть другой источник тепла, например дровяная печь, вам лучше использовать его до тех пор, пока не вернется электричество. И если ситуация действительно настолько ужасна, что вам придется использовать автомобильный инвертор для включения обогревателей в вашем доме, вам, вероятно, будет лучше использовать этот газ, чтобы добраться до убежища или станции обогрева.

Запуск бытовой электроники с автомобильным инвертором

Автомобильные силовые инверторы – это здорово, но они предназначены для использования при работающем двигателе. Когда двигатель не работает, инвертор потребляет накопленную мощность от батареи, а не полагается на выработку энергии генератором переменного тока. Поскольку автомобильные аккумуляторы имеют ограниченный запас энергии, использование инвертора при выключенном двигателе быстро разряжает аккумулятор. Фактически, типичный автомобильный аккумулятор будет иметь менее двух часов резервной емкости, которая определяется как время, в течение которого аккумулятор может питать нагрузку 20 А до того, как напряжение упадет ниже 10.5В. Если позволить заряду упасть до такого низкого или более низкого уровня, это не очень хорошо для долговечности аккумулятора, поэтому плохо позволять аккумуляторам разряжаться.

Если вы подключите удлинитель к инвертору в автомобиле и используете его для запуска электроники в доме при выключенном двигателе, вы можете обнаружить, что позже не сможете завести машину. По этой причине транспортные средства для отдыха и другие автомобили, которые должны обеспечивать большую мощность при неработающем двигателе, обычно имеют одну или несколько батарей глубокого цикла, предназначенных для этой цели.

Что делать, если двигатель работает?

Если вы оставите двигатель работать и у вас под рукой будет подходящий удлинитель для улицы, то запускать электронику в доме с помощью автомобильного инвертора совершенно безопасно. Однако есть несколько потенциальных проблем, которые следует учитывать. Во-первых, убедитесь, что ваш инвертор обеспечивает достаточную мощность для предполагаемой нагрузки. Если вы купили инвертор для питания DVD-плеера, игровой системы или другого небольшого электронного устройства, возможно, он не сможет удовлетворить потребности в энергии обогревателя или любой другой электроники, которую вы хотите подключить к нему.

Если вы оставляете машину работать без присмотра, регулярно проверяйте ее, чтобы оценить уровень топлива.

Работать с генератором эффективнее, чем использовать автомобильный двигатель и инвертор. Большой генератор может питать даже такие приборы, как ваш холодильник и морозильник, несколько обогревателей и даже кондиционер, если летом у вас пропадает электричество. То же самое не относится к большинству автомобильных инверторов.

Если вы управляете автомобилем, чтобы использовать свой инвертор в качестве импровизированного генератора во время отключения электроэнергии, выхлопные газы представляют опасность.Никогда не рекомендуется запускать машину в закрытом гараже из-за потенциального накопления окиси углерода и последующей опасности отравления угарным газом, и хотя вы должны быть в безопасности, если ваша машина припаркована на улице, вы все равно должны принимать те же меры предосторожности, что и вы бы сделали с генератором, например, убедитесь, что выхлопные газы направляются в сторону от вашего дома.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять .