Опубликовано

Генератор в автомобиле

Устройство и общий принцип работы

На первых автомобилях применяли коллекторные генераторы постоянного тока, коллекторный узел которых требовал постоянного контроля и частого обслуживания и, вдобавок, серьёзно ограничивал ток нагрузки. Появление мощных диодных выпрямителей, вначале селеновых, а позднее кремниевых, позволило использовать на автомобиле синхронный генератор переменного тока, несравнимо более надёжный и примерно втрое менее тяжёлый/материалоёмкий при той же мощности и более стабильном выходном токе.

В современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, а в выпрямителе применяют трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова.

Чтобы генератор после пуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо обеспечить питание обмотке возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в рабочее положение. Ток в обмотке возбуждения управляется стабилизатором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или встроен в щёточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов стабилизатор напряжения (СН) питается от отдельной секции выпрямителя. Ротор генератора приводится от коленвала через шкив от клинового ремня. Создаваемое обмоткой возбуждения электромагнитное поле индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Из-за нестабильности частоты вращения двигателя и частых скачкообразных изменений нагрузки необходима стабилизация выходного напряжения генератора, её обеспечивает стабилизатор напряжения путём изменения тока возбуждения генератора.

Напряжение бортовой сети при работающем генераторе и исправном регуляторе напряжения поддерживается на уровне 13,9 — 14,5 В. Это напряжение необходимо для обеспечения прохождения тока заряда через аккумуляторную батарею, при этом необходимо обеспечить некоторое превышение совместного электрохимического потенциала всех пластин всех банок, иначе автомобильный аккумулятор не будет заряжаться.

На автомобилях и автобусах с мощными дизельными двигателями используются мощные автомобильные стартеры. Для обеспечения мощности без повышения потребляемого тока используется повышенное напряжение бортовой сети — 24 Вольта. Устанавливаются соответственно 24-вольтовые (номинально 28,4 Вольта) генераторы.

На старых автомобилях и мотоциклах напряжение в бортовой сети составляло 6 Вольт, генераторы тоже были 6-вольтовые, как правило, трёхщеточные постоянного тока с реле обратного тока (ГАЗ-67Б, Москвич-400, ЗИС-110).

Генераторы постоянного тока

Двигатель автомобиля ГАЗ-63
Под цифрой 5 — генератор постоянного тока,
под цифрой 16 — реле-регулятор.

На автомобилях выпуска до 1960-х годов (например ГАЗ-51, ГАЗ-69, ГАЗ-М-20 «Победа» и многих других) устанавливались генераторы постоянного тока.

На полюсах генератора (находятся на статоре), выполненных из электротехнической стали, находится обмотка возбуждения. На якоре генератора — силовая обмотка, с которой электрический ток снимается посредством коллектора с щётками. Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно, в цепь обмотки возбуждения включен реле-регулятор.

Реле-регулятор состоит из трёх электромагнитных реле:

1. Ключевой стабилизатор напряжения (на электрических схемах сокращённо обозначается СН) уменьшает магнитный поток в обмотке возбуждения (на статоре); обмотка реле включена последовательно с обмоткой возбуждения. При повышении напряжения на генераторе выше расчётного предела (например более 14,5 вольт) электромагнитное реле срабатывает и последовательно обмотке возбуждения включается дополнительное сопротивление, ограничивающее ток возбуждения, уменьшается магнитный поток, и, следовательно, напряжение на генераторе уменьшится. При уменьшении напряжения ниже расчётного электромагнитное реле шунтирует дополнительное сопротивление, ток в обмотке возбуждения возрастает, возрастает магнитный поток и напряжение на генераторе повышается. Поскольку процесс протекает с большой частотой, напряжение в бортовой сети автомобиля остаётся почти постоянным.

В автомобильных ключевых стабилизаторах напряжения генераторов постоянного тока реле является прецизионным триггером Шмитта, контакты реле, шунтирующие дополнительное последовательное сопротивление в обмотке возбуждения генератора — ключевым исполнительным элементом, а генератор — объектом управления.

Ключевой стабилизатор напряжения с триггером Шмитта прост по конструкции. Частота замыкания/размыкания ключа в нём определяется суммой постоянных времени заряда и разряда накопителя объекта управления (аккумулятора и других потребителей электроэнергии) и разницей между максимально допустимым и минимально допустимым напряжениями. Чем больше диапазон допустимых напряжений, тем меньше частота замыкания/размыкания ключа. При постоянной нагрузке частота замыкания/размыкания постоянна. Значительно меньшая частота замыкания/размыкания ключа в ключевых стабилизаторах напряжения на триггере Шмитта, по сравнению с другими схемами стабилизаторов, позволяет применять более низкочастотные ключи, которые дешевле высокочастотных и более широко распространены. Именно применение схемы ключевого стабилизатора напряжения с триггером Шмитта позволило применить в автомобильных регуляторах напряжения такие низкочастотные ключевые переключающие элементы, как реле.

2. Ограничитель тока (сокращённо ОТ) — электромагнитное реле, не позволяющее току генератора превышать расчётную величину. Обмотка ограничителя тока включена последовательно между генератором и потребителями. При достижении током расчётной силы, а значит и в обмотке ограничителя тока реле срабатывает и в цепь обмотки возбуждения включается дополнительное сопротивление, уменьшается ток возбуждения, уменьшается напряжение на генераторе, а следовательно, уменьшается ток, отдаваемый генератором. При отключении потребителей ограничитель тока поддерживает постоянную величину зарядного тока аккумуляторной батареи. При включении потребителей электроэнергии зарядный ток будет уменьшаться в зависимости от сопротивления нагрузки. При этом, если ток внешней цепи превышает максимально допускаемый ограничителем тока, то, кроме тока генератора, во внешнюю цепь пойдёт ток из аккумуляторной батареи, то есть батарея будет разряжаться.

Ограничитель тока и регулятор напряжения работают не одновременно. Пока ток, отдаваемый генератором не достигнет допускаемой максимальной величины, работает только регулятор напряжения. Когда ток генератора достигнет предельной величины, ограничитель тока включает дополнительное сопротивление, а регулятор напряжения перестаёт работать.

3. Реле обратного тока (сокращённо РОТ). При длительном прохождении тока из батареи через генератор могут перегреться обмотки, кроме того, бесполезно разряжается аккумулятор. Назначение реле обратного тока — автоматически отключать генератор от внешней цепи, когда его напряжение станет меньше напряжения батареи и включать генератор, как только напряжение генератора превысит расчётную величину.

Если на панели приборов установлена контрольная лампа работы генератора (зажигается при низком напряжении генератора, когда расходуется энергия аккумулятора) — устанавливается четвёртое реле (обычно выполняется в отдельном корпусе) — реле включения контрольной лампы.

В СССР серийно выпускались только вибрационные реле-регуляторы (с электромагнитными реле), в 1970-е — 1980-е годы отмечено появление радиолюбительских конструкций на полупроводниковых приборах (публиковались в журналах «Радио», «За рулём», «В помощь радиолюбителю».

Генераторы переменного тока

Автомобильный генератор переменного тока. Приводной ремень снят.

Первая конструкция генераторов переменного тока была представлена фирмой «Невиль», США в 1946 году. Она состояла практически из всех элементов характерных генераторам постоянного тока: генератор переменного тока с обмоткой возбуждения (отдельно), блок селеновых выпрямителей (отдельно) и ключевой стабилизатор напряжения (СН), реле обратного тока (РОТ), ограничитель тока (ОТ) — три изделия в одном корпусе отдельно. Основное назначение изделия мощностью 4 кВт — специальные военные автомобили и автобусы. По массо-габаритным характеристикам данная разработка была в 2,5 раза меньше аналога на постоянном токе.

В СССР, примерно в 1954 году, была представлена первая конструкция генератора переменного тока только со СН и выпрямительным блоком на селеновых выпрямительных диодах. Основной разработчик МЭИ, коллектив которого ранее опубликовал статью по синхронным генераторам с селеновыми выпрямителями. В 1955 году была выпущена первая партия для автомобилей ГАЗ в количестве 2000 шт. Разработка, оптимизация серийной конструкции и организация производства были осуществлены под руководством НИИ Автоприборов (сейчас НИИАЭ) и завода КЗАТЭ г. Самара. Одними из ведущих разработчиками благодаря которым в СССР и на Европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока были Ю. А. Купеев (НИИ Автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара).

В 1960 году фирма «Крайслер» представила первую в мире конструкцию с кремниевыми выпрямителями и улучшенной технологией изготовления. В остальном она повторяла разработку авторов из СССР. Тогда же в США начался массовый переход на генераторы переменного тока, который впоследствии произошёл и в СССР только в 1967 году.

Первый конкурентоспособным с изделиями фирмы «Крайслер» серийным генератором в СССР стал Г250.

На современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные генераторы переменного тока со встроенным полупроводниковым трёхфазным выпрямителем.

Ротор автомобильного генератора переменного тока имеет обмотку возбуждения (у генератора постоянного тока обмотка возбуждения находится на сердечниках полюсов), ток подводится через щётки и контактные кольца. Статор имеет три обмотки, соединённые «звездой». Снимаемый со статора ток выпрямляется шестью полупроводниковыми диодами (встроены в выпрямительный щит) и становится постоянным пульсирующим. Далее выпрямленный ток поступает в бортовую электросеть автомобиля.

Ключевой стабилизатор напряжения регулирует ток обмотки возбуждения по принципу отрицательной обратной связи таким образом, чтобы выходное напряжение генератора было как можно более стабильным. Ключевой стабилизатор напряжения на триггере Шмитта позволяет применять более низкочастотные ключевые регулирующие элементы, которые дешевле и более широко распространены, чем высокочастотные ключевые регулирующие элементы, вплоть до таких низкочастотных ключевых регулирующих элементов, как реле.

Ключевые стабилизаторы напряжения генераторов переменного тока могут быть вибрационные (только электромагнитные реле), контактно-транзисторные (электромагнитные реле, управляемые транзисторной схемой) или бесконтактные (электромагнитное реле отсутствует, ток регулирует электронный ключ на транзисторах). Конструктивное исполнение — выполненные в отдельном корпусе или встроенные в генератор.

Например, на автомобиле ГАЗ-53 применялся контактно-транзисторный стабилизатор напряжения РР-362 (генератор Г-250), на ВАЗ-2101 — вибрационный стабилизатор напряжения РР-380 (генератор Г-221), а на автомобиле Москвич-2140 — контактно-транзисторный стабилизатор напряжения РР-362А. На более поздних выпусках автомобилей ВАЗа и Москвиче-2140 использовался импульсный стабилизатор напряжения Я-112.

Ограничитель тока не используется, так как генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения по току благодаря противоиндукции ротора фазными обмотками при возрастании в них тока, реле обратного тока отсутствует как таковое, его функции выполняет выпрямитель; характерно использование реле включения контрольной лампы работы генератора, питаемое или от нулевой точки выпрямителя, или от двух фаз генератора. В отдельных случаях (Г-502 на ЗАЗ-968) функции такого реле исполняет реле блокировки стартера РБ-1, оно же разрывает цепь питания реле стартера после пуска двигателя.

Применение генераторов переменного тока позволяет уменьшить габаритные размеры, вес генератора, повысить его надёжность, сохранив или даже увеличив его мощность по сравнению с генераторами постоянного тока.

Например, генератор постоянного тока Г-12 (автомобиль ГАЗ-69) весит 11 кг, номинальный ток 20 ампер, а генератор переменного тока Г-250П2 (автомобиль УАЗ-469) при массе 5,2 кг выдаёт номинальный ток 28 ампер.

Генераторы на мото- и сельскохозяйственной технике

Трактор СХТЗ 15/30:
1 — магнето
2 — генератор постоянного тока с самовозбуждением (на тракторе не было аккумулятора)
3 — пусковая рукоятка («кривой стартер»)
4 — свечи зажигания (видны только три, четвёртая за генератором)
Расположение генератора на мотоциклах BMW (вверху) и ИЖ-56 (внизу)

На тракторах и иной сельскохозяйственной технике, не имеющей аккумуляторных батарей, устанавливаются генераторы с возбуждением от постоянных магнитов. Так, на тракторе СХТЗ 15/30 (выпускался в 1930-е годы) устанавливался генератор постоянного тока (двигатель запускался вручную, рукояткой); на тракторе ДТ-75 — генератор переменного тока (двигатель запускался бензиновым «пускачом»). Регуляторы напряжения также устанавливались, иначе без них при высоких оборотах двигателя перегорали бы лампы накаливания.

На мототехнике с батарейной системой зажигания устройство и принцип действия генераторов не отличается от автомобильных. На старых мотоциклах стояли 6-вольтовые генераторы постоянного тока, на новых — 12-вольтовые генераторы переменного тока.

На мототехнике, не имеющей аккумуляторных батарей (например, мотоциклы «Минск», «Восход»), устанавливаются генераторы переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов.

На мотоциклах с продольным расположением двигателя (мотоциклы «Урал», «Днепр» и др.) генератор находится снаружи на картере, вращение от коленвала через шестерёнчатую или ременную передачу.

На мотоциклах с поперечным расположением двигателя (например, мотоциклы «ИЖ») ротор генератора насажен на передний конец коленчатого вала (правый по ходу движения), генератор находится в совмещённом картере двигателя и коробки передач, закрыт крышкой. Обычно с деталями генератора объединены детали системы зажигания (контакты прерывателя или датчик момента искрообразования бесконтактной электронной системы зажигания)

Схема подзарядки АКБ

Для общего понимания причин перезаряда сначала рассмотрим схему цепи зарядки аккумулятора. И хоть на разных авто она конструктивно отличается, но общий принцип построения одинаков.

Эта цепь в себя включает:

  • Генератор;
  • Выпрямительный блок (диодный мост);
  • Реле-регулятор;
  • Блок предохранителей;
  • Замок зажигания;
  • Контрольная лампа заряда;
  • АКБ.

Работает система подзарядки на примере ВАЗ 2106 и других автомобилей из серии «ВАЗ классика» итак: после запуска силовой установки, посредством ременной передачи коленчатый вал начинает вращать ротор генератора, в результате чего этот узел начинает вырабатывать электроэнергию.

Но поскольку автомобильные генераторы – переменного тока, то выработанная энергия поступает в выпрямительный блок, где переменный ток преобразуется в постоянный.

После выпрямительного блока электроэнергия идет на реле-регулятор, в задачу которого входит подержание вольтажа в заданном диапазоне.

После регулятора электрическая энергия по цепи проходит через блок предохранителей, замок зажигания и контрольную лампу заряда, далее возвращается на вывод генератора, а уже с него подается на аккумулятор.

Подробная схема показана ниже.

Особенности работы цепи

Выше указана общая схема цепи, без подробностей, но ее достаточно для понимания, как все работает. Теперь об особенностях работы подзарядки батареи.

Генератор самостоятельно не может регулировать параметры вырабатываемой электроэнергии, поэтому выходное напряжение из него варьируется, причем в значительном диапазоне, зависит оно от оборотов коленчатого вала и нагрузки в бортовой цепи. То есть, перезаряд аккумулятора, по сути, присутствует постоянно, пока генератор вырабатывает электроэнергию.

Чтобы аккумулятор принял заряд нужно подать на него вольтаж чуть больше, чем номинальный показатель самой батареи. На разных авто входное напряжение на аккумуляторе отличается, но в целом, этот показатель находится в диапазоне 13,9-14,5 В.

Именно при таком вольтаже батарея может «взять» заряд. Если вольтаж будет ниже, то будет недозаряд АКБ, а выше – перезаряд. Обе ситуации негативно сказываются на аккумуляторе.

Генератор же выдает вольтаж с большим значением, и чтобы поддерживать его в цепи в нужных рамках, в схему и включен реле-регулятор.

На одних моделях этот элемент входит в конструкцию генератора и совмещен с щеточным узлом (наиболее распространенная конструкция) или является отдельным узлом (встречается, к примеру, на ВАЗ классического семейства).

По сути, реле-регулятор – единственный элемент, отвечающий за то, чтобы в бортовой сети вольтаж соответствовал норме и не возникал перезаряд, причем с учетом нагрузки, создаваемой в бортовой сети при включении электропотребителей.

Причины перезаряда

Неисправность реле-регулятора – самая частая причина перезаряда аккумулятора.

Из-за поломки этот узел перестает выполнять свои функции и «пропускает» все напряжение, вырабатываемое генератором в бортовую цепь, а оно может достигать и 25 В. Естественно, ни один электроприбор в авто не рассчитан на такой вольтаж, поэтому элементы бортовой сети начинают перегорать.

Поломка регулятора бывает частичной или полной. В первом случае этот элемент все же выполняет свои функции, но «пропускает» напряжение чуть большего значения, чем нужно (к примеру, 15 В).

В этом случае выявить перезаряд аккумулятора можно только по показаниям измерительных приборов или бортового компьютера. Электропотребители же от такого напряжения практически «не страдают», а вот на состояние АКБ даже такой перезаряд влияет негативно – при постоянном процессе батарея «выкипает» и выходит из строя.

При полной же неисправности реле-регулятора, высокие показатели (свыше 16 В) начинают выводить из строя потребители – первыми перегорают лампочки и предохранители, затем иные приборы. Значительное превышение вольтажа может стать причиной возгорания электропроводки.

Несмотря на то, что частичная поломка реле значительной угрозы бортовой сети авто не несет (за исключением аккумулятора), игнорировать ее не нужно, поскольку она в любой момент может перерасти в полный выход элемента из строя.

Поскольку реле-регулятор – единственный элемент, исключающий перезаряд аккумулятора, многие автолюбители при обнаружении повышенного напряжения в бортовой сети сразу же проводят замену этого узла.

Вот только помогает установка нового регулятора не всегда, часто проблема остается. Естественно, подозрения в этом случае падают на генератор. Этот узел действительно может давать перезаряд в случае пробоя диодного моста или обрыва обмоток, пробоя якоря на корпус.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Напряжение генератора автомобиля, норма на холостом ходу и под нагрузкой.

Но если замена реле регулятора не помогла, не стоит сразу менять или отправлять в ремонт генератор.

ВАЖНО: Часто причина перезаряда АКБ кроется в плохом контакте проводки цепи системы подзарядки батареи (описана выше).

Причина очень проста: в месте окисления контактов возникает сопротивление, которое реле-регулятор «воспринимает» как нагрузку в бортовой сети. К примеру, это может произойти в блоке предохранителей.

Чтобы компенсировать ее, и не допустить просадки вольтажа, регулятор начинает «пропускать» большие показатели в результате на АКБ поступает завышенное напряжение.

Поэтому в поиске причины образования перезаряда аккумулятора в первую очередь следует проверить реле-регулятор, затем цепь системы зарядки (все соединения, а также предохранитель) и только после этого снимать и проводить диагностику генератора.

Диагностика реле-регулятора

Проверка реле-регулятора при перезаряде АКБ – процедура не сложная и выполнить ее можно самостоятельно, используя мультиметр.

Проверка сводится к замеру напряжения на клеммах аккумулятора при разных режимах работы силовой установки. То есть, просто подключаем щупы мультиметра к клеммам и замеряем вольтаж сначала на ХХ, затем на средних оборотах, а после – на высоких.

На холостом ходу нормальным считается напряжение 13,2-14,0 В, на средних оборотах – 13,6-14,2 В, на высоких – до 14,5 В.

Если значения превышают указанные, следует проверить и зачистить контакты цепи системы зарядки и снова повторить процедуру.

Если чистка не помогла — проверяем реле отдельно (снятое с авто), но для этого понадобится источник питания с регулируемым напряжением (можно использовать зарядное устройство для АКБ), а также обычная лампа 12 В.

Суть проверки такая: к корпусу подсоединяем «минусовой» провод от ЗУ, а к клемме регулятора подключаем «плюс». Лампа подключается к графитным щеткам (полярность не важна).

При проверке сначала устанавливаем на источнике напряжение в 12,7 В, при котором лампа должна загореться. Постепенно повышаем значение до 14,5 В. При достижении указанного значения исправный регулятор должен сработать, и лампа погаснет.

Если же она продолжает гореть при превышении 14,5 В, то узел неисправен и требует замены.

Мощность генератора

Ребят вопрос то элементарный, достаточно вспомнить школьную формулу: P = I * U (мощность = сила тока умножить на напряжение).

Теперь вспоминаем напряжение в бортовой сети автомобиля, зачастую оно равняется 13,8 – 14,2В.

Также не трудно найти марку своего генератора, и узнать его характеристики, а именно силу тока которую он может выдавать. Зачастую на современных машинах, она колеблется от 80 до 140 Ампер.

Для примера возьмем среднюю величину в 100Ампер.

Тогда получается 13,8В Х 100А = 1380Ватт или 1,38 Квт, это и будет являться мощностью вашего генератора.

Этот показатель является пиковым для вашего автомобиля!

Однако стоит помнить еще об одном — об оборотах двигателя. Генератор вырабатывает свою пиковую мощность только при определенных оборотах шкива (который связан с двигателем).

«Пиковое значение» (в нашем случае в 1,38КВт) зачастую проявляется только от 2500 оборотов и выше. НА ХОЛОСТЫХ ОБОРОТАХ мощность куда ниже. Так на 800 – 1000 оборотах она будет примерно 75% от максимальной. Если ее определить в нашем случае, то 1380 Х 75% = 1035Ватт.

Запомните, для определения электрической мощности вашего генератора, нужно помнить про напряжение (оно почти на всех машинах около 13,8В) и про силу тока вашего генератора (колеблется от 80 до 140Ампер при определенных оборотах двигателя).

Все эти характеристики указывает производитель чуть ли не в инструкции к автомобилю.

Автомобильный генератор и его особенности

В рамках данной статьи поговорим об особенностях принципиального устройства автомобильных генераторов. Для владельцев автомобилей, разбирающихся в предмете, данная статья не будет интересна. Но для тех, кому автомобильные генераторы интересны в прикладном плане, эта информация может оказаться полезной.

В современных автомобилях в качестве генераторов применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, у которых в выпрямителе применяется схема Ларионова.

Чтобы генератор после пуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо обеспечить питание обмотке возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в рабочее положение.

Ток в обмотке возбуждения управляется стабилизатором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или встроен в щёточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов стабилизатор напряжения (СН) питается от отдельной секции выпрямителя.

Среди прочих генераторов переменного тока, генератор автомобильный выделяется несколькими особенностями. Прежде всего, автомобильный генератор хотя и выдает постоянный ток, на деле он является генератором тока переменного, который затем выпрямляется диодным мостом и превращается в постоянный ток.

Такое решение весьма популярно, тот же генератор переменного тока из асинхронного двигателя можно превратить в генератор постоянного тока, достаточно лишь добавить диодный выпрямитель.

Генераторы с выпрямлением переменного тока называются вентильными генераторами постоянного тока. К таким генераторам и относится автомобильный генератор.

Выходное напряжение автомобильного генератора постоянно

Одна из отличительных черт автомобильного генератора — напряжение на его выходных клеммах поддерживается в узком диапазоне при помощи специального стабилизатора, называемого регулятором напряжения. Но и это не является чем-то исключительным для электрических машин.

Стабилизаторы напряжения можно встретить в комплектации многих источников бесперебойного питания, в том числе среди тех, которые берут энергию для своих аккумуляторов от механических генераторов тех же домашних ГЭС или от солнечных батарей.

Главная же отличительная черта именно автомобильного генератора — то что он получает механическую энергию через ремень от коленвала двигателя внутреннего сгорания, у которого частота вращения совсем не постоянна, зависит она от режима работы транспортного средства в текущий момент, и никак не связана с нуждами потребителей постоянного тока.

Вот и получается, что задача генератора и его электроники — суметь заряжать автомобильный аккумулятор и питать потребители стабилизированным напряжением, независимо от того, каковы текущие обороты якоря — напряжение обязано оставаться в узком коридоре в районе 14 вольт.

Если напряжение по какой-то причине выйдет за пределы диапазона стабилизации, зарядный ток аккумулятора может стать чрезвычайно высоким, и электролит попросту выкипит.

Такое явление не является чем-то невиданным, многие автолюбители сталкивались с ним, когда регулятор напряжения на генераторе выходил вдруг из строя — электролит в аккумуляторе в таком случае быстро выкипает.

Если же напряжение с генератора окажется слишком низким, то аккумулятор преждевременно разрядится. С данной проблемой также сталкивались многие автомобилисты.

Итак, стабильное выходное напряжение — обязательное условие правильной работы автомобильного генератора. Но этого достичь не так уж и просто. Диапазон варьирования частоты вращения ротора генератора в автомобиле довольно широк. На холостых оборотах это порядка 800 — 1200 оборотов в минуту, а в момент хорошего разгона — до 5000 и даже до 6000 оборотов в минуту, в зависимости от того, что это за автомобиль.

Токоскоростная характеристика автомобильного генератора

Таким образом, поскольку напряжение автомобильного генератора поддерживается почти постоянным благодаря регулятору напряжения, он имеет собственную токоскоростную характеристику (ТСХ), ведь при разных скоростях вращения ротора, ток нагрузки получается разным. Напряжение постоянное, но чем выше обороты — тем выше ток, и чем ниже обороты — тем ток с силовых клемм генератора меньше.

Примечательно кстати то, что автомобильный генератор имеет предел по току, и поэтому обладает свойством самоограничения. Это значит, что когда ток достигнет определенной предельной величины, как бы ни повышались обороты дальше, ток нарастать уже больше не будет, просто не сможет.

Токоскоростаня характеристика (ТСХ) автомобильного генератора снимается по методике, принятой в качестве международного стандарта. Она (характеристика) снимается в процессе испытания работы генератора на стенде в паре с полностью заряженным аккумулятором такой номинальной емкости, которая в ампер-часах составляет половину (50%) номинального тока генератора в амперах. На характеристике находят характерные важные точки: n0, nrg, nн, nmax.

Начальная частота вращения ротора n0 – это теоретическая частота вращения ротора без нагрузки. Так как характеристику начинают снимать начиная с тока в 2 ампера, то эту точку находят путем экстраполяции характеристики до пересечения с горизонтальной осью оборотов.

Минимальную рабочую частоту генератора nrg принимают соответствующей оборотам коленвала на холостом ходу. Это примерно от 1500 до 1800 оборотов в минуту для ротора генератора. Ток при данной частоте, как правило, составляет от 40 до 50% от номинала для данного генератора. Этого тока должно хватить для питания минимального количество жизненно важных потребителей в автомобиле.

Номинальные обороты ротора генератора nн — это как раз та частота, при которой генерируется номинальный ток Iн, он не должен быть меньше номинала по паспорту.

Максимальные обороты ротора генератора nmax – это та частота вращения ротора, при которой генератором отдается максимальный ток, величина которого не сильно отличается от номинала испытываемого генератора.

Для генераторов отечественного производства раньше было принято указывать номинальный ток при 5000 оборотах в минуту. Указывалась и расчетная частота nр для расчетного тока генератора Iр, равного двум третьим от номинального тока. Этот расчетный режим соответствовал такому режиму работы генератора, когда его узлы не сильно нагревались. Все характеристики снимались при напряжении 14 или 13 вольт.

Самовозбуждение автомобильного генератора и КПД

Автомобильный генератор обязан самовозбуждаться на частоте вращения его ротора ниже частоты при оборотах коленвала на холостом ходу. Проверка проводится на стенде, где самовозбуждение должно произойти при подключении генератора к аккумулятору с контрольной лампой.

Возможности автомобильного генератора с энергетической точки зрения характеризуются величиной его КПД. Чем больше КПД — тем меньшая мощность отбирается от двигателя внутреннего сгорания для получения той же полезной отдачи в форме электрической мощности.

КПД генератора зависит главным образом от конструктивных особенностей конкретного изделия: какова толщина пластин в статоре и толщина набора, насколько качественно пластины друг от друга изолированы (насколько малы токи Фуко), каково сопротивление обмоток статора и ротора, насколько широки контактные кольца ротора, каково качество щеток и подшипников? И т. д.

Но одно сказать можно точно — чем выше номинальная мощность генератора — тем выше и КПД. Между тем, типичный КПД автомобильных генераторов, да и вообще вентильных генераторов, не превышает 60%.

Главный показатель возможностей генератора — это его токоскоростная характеристика, она показывает наглядно, чего можно ожидать от того или иного генератора, на что можно рассчитывать. По характерным точкам составляют таблицу для генератора.

Для примера приведем таблицу характеристик генераторов отечественного производства:

Характеристики автомобильных генераторов

Диапазон выходного напряжения на разных оборотах и в зависимости от температуры и нагрузки, отражает возможности регулятора напряжения автомобильного генератора.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *