Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрические приборы и устройства, Автоэлектрика » Автомобильный генератор и его особенности
Количество просмотров: 62653
Комментарии к статье: 2


Автомобильный генератор и его особенности


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.

Устройство автомобильного генератора

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.

Схема проверочного стенда

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.

Смотрите также у нас:

Основные виды генераторов и принципы их работы

Устройство и принцип работы динамо-машины

Андрей Повный 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрические приборы и устройства, Автоэлектрика

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Виды электрических генераторов и принципы их работы
  • Дизель генератор - устройство и принцип действия
  • Как работает электрический генератор
  • Как сделать вечный двигатель своими руками
  • Генераторы инверторного типа - 3 жирных плюса!
  • Как самому подключить генератор
  • Что необходимо учитывать при выборе генератора
  • Домашняя электростанция. Применение автоматики для управления работой генер ...
  • Техника безопасности при эксплуатации генератора
  • Десять часто задаваемых вопросов при покупке генератора для дома
  • Категория: Электрические приборы и устройства, Автоэлектрика

    Электрогенераторы, Источники энергии, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: алексей |

    Это обороты шкива коленвала холостой - 800 об/мин. а в движении 5-6000 об/мин.. А шкив генератора обычно меньше в 3-4 раза, поэтому на генераторе оборотов в 3-4 раза больше. Чел понятия не имеет о чем пишет. У тебя первая картинка для наглядности и там видно шкивы разные.

      Комментарии:

    #2 написал: Сергей Сергеевич |

    Генератор переменного тока является источником постоянного напряжения в автомобилях. В автомобилях он используется для зарядки аккумулятора и питания электрической системы при работающем двигателе автомобиля. Электроустановка в автомобиле обычно односторонняя. Поскольку генератор переменного тока сам по себе является источником переменного напряжения, автомобильный генератор сочетается с выпрямителем. Трехфазный генератор переменного тока в сочетании с мостом Гретца создаст импульсный источник постоянного тока 12 В, который используется для подзарядки аккумулятора, покрытия потребления света и других приборов. Многофазная обмотка (статор содержит несколько сдвинутых по фазе обмоток) с фасонными и полюсами используется для обеспечения слаботочного постоянного тока. Генератор в автомобиле обычно приводится в движение клиновым ремнем от коленчатого вала автомобиля. В связи с широким диапазоном рабочих скоростей двигателя автомобиля и зависимостью выходного напряжения генератора от частоты вращения ротора необходимо дополнить генератор управляющим элементом, компенсирующим эти различия.

     Генераторы вырабатывают переменный ток, который с помощью выпрямителя преобразуется в постоянный. В современных автомобилях теперь используется компактный генератор переменного тока с улучшенным воздушным охлаждением. Лучшее охлаждение обеспечивает большую мощность для небольшой машины. Крышка имеет значительные радиальные вентиляционные отверстия на каждом конце и окружает вентилятор. Используются два вентилятора, по одному на каждом конце, и воздух входит в осевом направлении и выходит радиально наружу. Обмотки статора теперь состоят из плотной средней полосы, в которой плотно смыкаются железный сердечник и медные обмотки, и концевых полос, где обмотки более открыты для лучшего охлаждения. Более близкое расстояние сердечника от ротора улучшает магнитную эффективность. Меньшие закрытые вентиляторы производят меньше шума, особенно на высоких скоростях машины. Бесконтактные версии автомобильных генераторов распространены в более крупных машинах и транспортных средствах, таких как грузовики и землеройные машины.

    Эффективность автомобильных генераторов ограничена потерями при охлаждении вентилятора, потерями в подшипниках, потерями в железе, потерями в меди и падением напряжения в диодных мостах. КПД резко падает на высоких скоростях, в основном из-за сопротивления вентилятора. На средних скоростях КПД генераторов тока составляет 70-80%. Более крупные электрические машины с постоянными магнитами (которые могут работать как двигатели или генераторы переменного тока) сегодня могут достигать гораздо более высокой эффективности.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.