Как работает электрический генератор

Неисправности автогенераторов и способы их устранения

При работе генераторов могут возникать неисправности механического и электрического характера. Зачастую одна вовремя не исправленная поломка становится причиной других.

Признаки повреждения генератора:

• мигание или постоянная работа лампы зарядки при работающем моторе;
• недостаточная зарядка или перезаряд аккумулятора;
• тусклый свет внешней световой сигнализации;
• пульсации свечения ламп;
• значительное увеличение яркости свечения ламп при повышении оборотов;
• посторонние звуки, источником которых является генератор или привод.

Механические поломки

Распространенные неисправности механического характера:

• появление трещин на приводном шкиве;
• обрыв ремня привода;
• износ подшипников якоря, который приводит к заклиниванию генератора.

Трещины и сколы на шкиве обнаруживаются при визуальном осмотре узла. Острые кромки начинают разрушать приводной ремень, который может сойти со шкива по поврежденным кромкам. Поломанный или лопнувший шкив требуется заменить новым, ремонт узла невозможен. Новый шкив должен иметь такие же геометрические параметры, как и изношенный.

Поврежденные подшипники якоря начинают издавать при работе характерный свист. Затягивать с ремонтом не следует, поскольку нарушается режим работы генератора из-за изменения зазора между якорем и статором. В итоге якорь может заклинить, что приведет к обрыву ремня и повреждениям щеток и обмотки.

Электрические поломки

Поломки электрической части генераторов:

• истирание токосъемных щеток;
• протирание коллекторной части ротора генератора;
• выход из строя регулятора напряжения;
• межвитковые замыкания обмотки статора;
• выгорание выпрямительного диодного моста;
• разрушение соединительной проводки;
• обгорание или окисление мест подключения проводки.

Для проверки работоспособности генератора применяется мультиметр или вольтметр, предназначенный для измерения постоянного напряжения 0-20 В. Перед началом замеров рекомендуется прогреть агрегат, дав ему поработать 10-15 минут при холостых оборотах двигателя и работающем потребителе (например, ближнем свете фар). Замер напряжения между положительной клеммой генератора и массой автомобиля должен показать значение в пределах 13,5-14,5 В. Более точная информация имеется в инструкции по ремонту и обслуживанию машины. При отклонении напряжения от норматива требуется замена реле-регулятора.

Проверка напряжения на клеммах батареи позволяет обнаружить повреждения соединительной проводки. Для полноценного замера требуется увеличить обороты двигателя до высоких и подключить мощные потребители энергии (например, дальний свет фар, обогревы стекол и сидений). В этом случае напряжение должно быть близким к значению на реле-регуляторе. В противном случае требуется провести проверку проводов и точек подключения.

Исправность диодного моста проверяется путем установки мультиметра на положительный вывод генератора и массу в режиме замера переменного тока. Значение напряжения должно находиться в пределах до 0,5 В. Более высокое напряжение является признаком неисправности диодного моста.

Процесс замены генератора на Форд Фокус 2 показан в видео, предоставленном каналом «Азбука Форд».

Замер пробоев обмоток генератора производится при отключенном аккумуляторе и отсоединенной от положительной клеммы устройства проводке. Тестер, переключенный в режим амперметра, подключается между клеммой и проводкой. Допустимым считается значение до 0,5 мА. При повышенном токе возможен пробой деталей диодного моста либо обмоток.

Для проверки обмоток возбуждения необходимо снять генератор с автомобиля. Работы ведутся при удаленном регуляторе напряжения и щеточном узле. Перед началом проверки контактные кольца очищаются от грязи. Тестирование выполняется мультиметром, переведенным в режим омметра. Подключение ведется к контактным кольцам. Нормальное значение сопротивления находится в интервале 5-10 Ом. Для замера пробоя на массу омметр цепляется к кольцам и корпусу. В исправном состоянии значение сопротивления будет бесконечным, при иных значениях — имеется пробой.

Категорически запрещается проверять работу генераторов методом короткого замыкания. Подобные действия приводят к выходу из строя не только агрегата, но и электронных блоков. Диагностику устройства рекомендуется проводить на стендах, имеющихся в специализированных центрах. Самостоятельные действия могут стать причиной дорогостоящего ремонта.

Функция генератора

Принцип работы автомобильного генератора:

• При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца;
• Инициируется появление магнитного поля;
• Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока;
• Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок, где происходит его преобразование в постоянный ток;
• Завершающая стадия «готовки» правильного тока — регулятор напряжения.

После всего процесса часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.

Проще говоря, генератор преобразует механическую энергию коленчатого вала в электрическую посредством ротационных движений внутри себя. В большинстве случаев генератор приводится в движение клиновым ремнем или поликлиновым приводным ремнем, который соединен с генератором через шкив. С помощью этого привода генератор использует мощность двигателя для выработки электроэнергии, отнимая у ДВС порядка 5 л. с. Это стоит топлива. Поэтому современные генераторы переменного тока ориентированы на то, чтобы сделать преобразование энергии более эффективным.

К примеру, при интенсивном ускорении мощность генератора уменьшается, падает и сопротивление. И наоборот, на холостом ходу, когда двигатель потребляет мало топлива, от генератора начинает потребляться больше мощности, и сопротивление увеличивается.

Неисправности автогенераторов и способы их устранения

При работе генераторов могут возникать неисправности механического и электрического характера. Зачастую одна вовремя не исправленная поломка становится причиной других.

Признаки повреждения генератора:

• мигание или постоянная работа лампы зарядки при работающем моторе;
• недостаточная зарядка или перезаряд аккумулятора;
• тусклый свет внешней световой сигнализации;
• пульсации свечения ламп;
• значительное увеличение яркости свечения ламп при повышении оборотов;
• посторонние звуки, источником которых является генератор или привод.

Механические поломки

Распространенные неисправности механического характера:

• появление трещин на приводном шкиве;
• обрыв ремня привода;
• износ подшипников якоря, который приводит к заклиниванию генератора.

Трещины и сколы на шкиве обнаруживаются при визуальном осмотре узла. Острые кромки начинают разрушать , который может сойти со шкива по поврежденным кромкам. Поломанный или лопнувший шкив требуется заменить новым, ремонт узла невозможен. Новый шкив должен иметь такие же геометрические параметры, как и изношенный.

Поврежденные подшипники якоря начинают издавать при работе характерный свист. Затягивать с ремонтом не следует, поскольку нарушается режим работы генератора из-за изменения зазора между якорем и статором. В итоге якорь может заклинить, что приведет к обрыву ремня и повреждениям щеток и обмотки.

Электрические поломки

Поломки электрической части генераторов:

• истирание токосъемных щеток;
• протирание коллекторной части ротора генератора;
• выход из строя регулятора напряжения;
• межвитковые замыкания обмотки статора;
• выгорание выпрямительного диодного моста;
• разрушение соединительной проводки;
• обгорание или окисление мест подключения проводки.

Для проверки работоспособности генератора применяется мультиметр или вольтметр, предназначенный для измерения постоянного напряжения 0-20 В. Перед началом замеров рекомендуется прогреть агрегат, дав ему поработать 10-15 минут при холостых оборотах двигателя и работающем потребителе (например, ближнем свете фар). Замер напряжения между положительной клеммой генератора и массой автомобиля должен показать значение в пределах 13,5-14,5 В. Более точная информация имеется в инструкции по ремонту и обслуживанию машины. При отклонении напряжения от норматива требуется замена реле-регулятора.

Проверка напряжения на клеммах батареи позволяет обнаружить повреждения соединительной проводки. Для полноценного замера требуется увеличить обороты двигателя до высоких и подключить мощные потребители энергии (например, фар, обогревы стекол и сидений). В этом случае напряжение должно быть близким к значению на реле-регуляторе. В противном случае требуется провести проверку проводов и точек подключения.

Исправность диодного моста проверяется путем установки мультиметра на положительный вывод генератора и массу в режиме замера переменного тока. Значение напряжения должно находиться в пределах до 0,5 В. Более высокое напряжение является признаком неисправности диодного моста.

на Форд Фокус 2 показан в видео, предоставленном каналом «Азбука Форд».

Замер пробоев обмоток генератора производится при отключенном аккумуляторе и отсоединенной от положительной клеммы устройства проводке. Тестер, переключенный в режим амперметра, подключается между клеммой и проводкой. Допустимым считается значение до 0,5 мА. При повышенном токе возможен пробой деталей диодного моста либо обмоток.

Для проверки обмоток возбуждения необходимо снять генератор с автомобиля. Работы ведутся при удаленном регуляторе напряжения и щеточном узле. Перед началом проверки контактные кольца очищаются от грязи. Тестирование выполняется мультиметром, переведенным в режим омметра. Подключение ведется к контактным кольцам. Нормальное значение сопротивления находится в интервале 5-10 Ом. Для замера пробоя на массу омметр цепляется к кольцам и корпусу. В исправном состоянии значение сопротивления будет бесконечным, при иных значениях — имеется пробой.

Категорически запрещается проверять работу генераторов методом короткого замыкания. Подобные действия приводят к выходу из строя не только агрегата, но и электронных блоков. Диагностику устройства рекомендуется проводить на стендах, имеющихся в специализированных центрах. Самостоятельные действия могут стать причиной дорогостоящего ремонта.

 Загрузка …

Видеоурок об устройстве и принципах работы автомобильных генераторов предоставлен каналом zrenie2015.

Мощность генератора автомобиля. Как ее узнать (определить) и от чего она зависит

Мощностью генератора автомобиля интересуется очень много автомобилистов. Ведь сейчас очень много электрических устройств (например — инверторы), которые могут сделать из вашего авто, практически электростанцию для загородного дома. Многие цепляют нагрузку в 1000 – 1500 и даже 2000 Вт! Много это или мало? Может ли работающий автомобиль выдать такое? Одни пишут что – НЕТ! Другие что – ДА! Но зачастую в головах у них «каша», часто встречаю на форумах такие высказывания мощность не больше 300 – 600 Вт. Откуда берутся эти цифры, видно с «потолка». Давайте же правильно определим мощность, а также узнаем, от чего она зависит …

В этой статье я представлю вам приблизительную мощность вашего автомобильного генератора, это физика 7 класс. Будем учитывать, что у нас постоянный, а не переменный ток.

Про строение генератора

Любой генерирующее устройство примерно состоит из одинаковых частей, есть утрировать это – ротор, статор, шкив, корпус, и электрическая составляющая (электрические щетки, реле-регулятор напряжения). Ротор соединен с коленчатым валом двигателя ременной передачей. Если вращается коленчатый вал, то вращается и ротор, тем самым вырабатывая электрический ток.

Стоит отметить, что даже большие генераторы на гидроэлектростанциях, работают по одинаковому принципу. Однако там ротор раскручивается набегающим потоком воды. НО суть одинаковая.

Собственно напряжение в автомобиле зачастую составляет 13 – 14 Вольт, что достаточно для подзарядки автомобильного аккумулятора.

Питание бортовой сети

После пуска практически все бортовые приборы питаются именно от генерирующего элемента, он несет на себе основную нагрузку. Подзаряжает аккумулятор, восполняет его потраченную энергию на пуск, а также дает энергию для освещения, системы зажигания, подачи топлива, развлекательный комплекс (аудио, видео), всевозможные подогревы (сидений, стекол, зеркал).

Стоит отметить, что если генерирующее устройство не справляется, то часть энергии ему может дать АКБ, это происходит в моменты максимальной нагрузки, например — ночью в мороз, когда включены многие электрические приборы. Если какой-то источник отключается, и энергии только одного генератора становится достаточно, то он автоматически подзаряжает АКБ. Так цикл повторяется.

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.

Подключение энергоемких устройств

А теперь про подключение мощных инверторов. РЕБЯТ стоит включить голову и подумать, а не спалит ли такой девайс вашу бортовую сеть автомобиля?

Вот смотрите — мощность этих инверторов начинается от 300 заканчивается 1500 Ваттами. А в нашем примере пиковая мощность генерируемая автомобилем всего 1380Вт, а на холостом ходу всего около 1000Вт. Если дать 1500Вт он банально не выдержит такой нагрузки!

Ведь ему нужно еще энергии для поддержания работы двигателя, это банально зажигание и прокачка топлива, смело убирайте еще 400 – 500Вт.

То есть, что способен выдать генератор на холостом ходу, чтобы вы могли этим воспользоваться? Ребят это реально инвертор в 300 – 500Вт, можете подключить телевизор, дрель, и не энергоемкие устройства! А вот нагревать ТЭНАМИ воду или отапливаться вряд ли получится.

Сейчас полезная статья, смотрим

Думаю было полезно, читайте наш АВТОБЛОГ подписывайтесь на обновления в YOUTUBE.

Принцип работы генератора

Пришло время рассмотреть устройство генератора перемененного тока и принцип его действия. Он заключается в том, что в электроустановке используют специальную систему, которая при функционировании производит магнитный поток большой мощности.

За основу взято два сердечника, изготовленных из электротехнической стали. Пазы одного сердечника предполагают размещение обмотки, которая отвечает за генерацию потока магнитных волн. Второй же используется для индукции электродвижущей силы.

Обычно сердечник, который расположен внутри, находится в горизонтальном или вертикальном положении и вращается по соответствующим орбитам. Его называют ротором. Второй же сердечник, называемый статором, как понятно из его названия, остается в неподвижном состоянии. Чем меньшее расстояние будет между этими элементами, тем больше вырастет индуктивность магнитного потока. Далее рассмотрены назначение устройства и работа генератора переменного тока.

Рассмотрение строения электрогенератора на практике

Генератор на жидком топливе

Бензиновый генератор

Устройство бензинового генератора переменного тока, ровно, как и дизельного, мало чем отличается от того, что установлен в вашем автомобиле, за исключением нюанса, что ток он будет выдавать, как положено, переменный.

Из особенностей можно выделить то, что ротор агрегата всегда должен вращаться с одной скоростью, так как при перепадах выработка электроэнергии становится хуже. В этом кроется существенный недостаток подобных устройств – подобный эффект происходит при износе деталей.

Панель управления генератора

На рынке представлен большой выбор подобных агрегатов, рассчитанных на разную мощность. Они пользуются большой популярность за счет своей мобильности. При этом инструкция по пользованию предельно проста – заливаем своими руками топливо, запускаем двигатель поворотом ключа и подключаемся…

На этом, пожалуй, закончим. Мы разобрали назначение и общее устройство этих приборов  максимально просто. Надеемся, генератор переменного тока и принцип его действия стали к вам чуточку ближе, и с нашей подачи вы захотите погрузиться в увлекательный мир электротехники.

Асинхронный или синхронный альтернатор?

Генераторы бывают синхронные и асинхронные. Если коротко, то синхронные выдают более стабильное напряжение, но из-за наличия щеточного механизма чаще требуют технического обслуживания и ремонта.

Асинхронные (бесщеточные) более надежны в эксплуатации, менее восприимчивы к коротким замыканиям, но зато подвержены перепадам напряжения, что критично для подключенной дорогостоящей техники в доме.

Исходя из этого момента для домашнего использования лучше выбирать генераторы с щеточным альтернатором. Асинхронные в основном ставят на строительные площадки.

Когда определились с типом, напряжением и мощностью, можно переходить к отдельным элементам устройства.

Генераторы марки «Фубаг»

В основном компания занимается производством компактных силовых установок для выработки электроэнергии. Данные модели допускается применять и как основные, и как вспомогательные источники питания. В зависимости от серии мощность может варьироваться от 650 Вт до 9,5 кВт. Можно выделить следующие общие маркировки моделей: BS, Ti, MS и HS. Все представители бензогенераторов «Фубаг» отличаются комплексной системой защиты, которая дает возможность мгновенно отключать устройства при обнаружении перегрузки, что, несомненно, сэкономит деньги на ремонт или покупку новой мини-электростанции.

Основные потребители продукции компании проживают на территории Европы. Зарекомендовать себя на данном рынке Fubag смогла благодаря ответственному подходу к процессу производства своих агрегатов. Многоуровневый контроль качества продукции позволил создать надежные, бесперебойно работающие устройства. В некоторых бензогенераторах «Фубаг» применяются четырехтактные моторы от компании MITSUBISHI. При этом присутствуют также и модели, работающие на дизельном топливе. Большинство генераторов оснащены входом на 12 В для запитывания потребителей с малым вольтажом.

Ресурс бензиновых и дизельных двигателей

Данный параметр весьма важен при выборе. Устройство бензогенератора с обычным топливом подразумевает несколько меньший рабочий ресурс, чем у дизельных силовых агрегатов. Значение фиксируется в среднем на отметке в 3-4 тысячи часов. Достаточность его в первую очередь зависит от сценариев использования. Постоянное запитывание частного дома потребует ежегодного перебора механизма, а эпизодическое применения для выезда на природу позволит устройству отслужить весьма значительный срок.

Можно сказать, что все крупногабаритные установки с большой мощностью используют для выработки электроэнергии только дизельное топливо. Конечно, сами генераторы не лишены ряда недостатков, включая большие габариты и вес, а также высокий уровень издаваемого в ходе эксплуатации шума. К тому же зимой на холоде у данных устройств нередко возникают проблемы с запуском.

Более сложные схемы генераторов

Несмотря на то, что ток протекает только в одном направлении, и поэтому называется громко постоянным, постоянно изменяется его величина, из-за чего подобные схемы практически неприменимы на практике. Давайте теперь рассмотрим строение более сложных генераторов, которые позволяют получить ток с меньшей пульсацией.

Двухвитковый генератор

• Давайте представим себе такую конструкцию генератора, в которой перпендикулярно друг другу расположены две рамки, соединенные в свою очередь с коллектором, который теперь сделан не из полу, а четвертьколец.
• При вращении рамок или витков, в них также как и в предыдущем случае возникает ЭДС. Однако максимальное и минимальное значение «Е» теперь достигается не через пол оборота всей рамки, а через четверть, то есть поворот одного витка на 90 градусов.
• На представленном выше рисунке хорошо видно, что через сторону витка 1, ровно, как и через сторону 3 (считаем в примере по часовой стрелке) протекает максимальный ток, тогда как на частях 2 и 4 ЭДС будет равна нулю, так как эти проводники скользят вдоль силовых линий.
• Соответственно конструкция всего генератора делается таким образом, чтобы именно в этот момент щетки касались контактных пластин коллектора 1 и 3.
• Представим вращение генератора. При этом значение ЭДС на витке 1 начинает убывать, тогда как на 2, наоборот, возрастать. Когда будет совершена 1\8 полного оборота, Е1 будет минимальна, но она не будет соответствовать нулю, так как проводник до сих пор при движении  пересекает силовые линии.
• Именно в этот момент и происходит перемена щеток на противоположные, и ЭДС начинает снова расти, так и не упав до нуля. Теперь ток начинает течь по витку, постепенно возрастая до своего максимума. Спустя четверть оборота снова происходит смена щеток, и так далее. Подробнее понять изменившиеся величины ЭДС можно из следующего графика.

Пульсации ЭДС на четырехвитковом генераторе

Получается, что щетки постоянно соединены с «активными проводниками», в которых ЭДС постоянно колеблется от Еmin до Еmax.

Во внешней цепи при этом ничего не меняется, из-за разбитого на четыре части коллектора. Ток продолжает течь все в том же направлении от щетки 2 к щетке 1. Он, как и прежде, будет пульсировать, и пульсации станут происходить в два раза чаще, однако разница максимальных и минимальных величин ЭДС будет значительно меньше, чем в предыдущем случае.

Идя дальше по этому принципу, и увеличивая количество вращающихся витков и коллекторных пластин можно добиться минимальной пульсации постоянного тока, то есть он действительно станет практически постоянным.

Продолжаем усложнять схему

Рассматривая предложенные схемы генераторов, не сложно догадаться, что хоть увеличенное количество витков и уменьшает пульсации, сам генератор становится все менее эффективным. Так как фактически щетки одномоментно контактируют только с одной рамкой, когда другие остаются неиспользуемыми. ЭДС одного витка невелика, поэтому и мощность генератора будет невысокой.

Чтобы использовать весь потенциал генератора, витки соединяют друг с другом последовательно по определенной схеме, а количество коллекторных пластин уменьшают до числа витков обмотки.

К каждой коллекторной пластине будет подходить начало одного витка и конец другого. При этом витки представляют собой источники тока, соединенные последовательно, и все вместе это называется обмотка якоря или ротора генератора. При таком соединении сумма ЭДС будет равна индуктируемым значениям в витках, включенных между щетками.

При этом количество витков делается достаточно большим, чтобы можно было получить требуемую мощность генератора. Именно по этой причине, особо мощные генераторы, например, от тепловозов, имеют очень большое количество пластин.

Подключение и схема

Электрическая схема генераторной установки состоит из трёх частей: цепи обмоток статора и катушки возбуждения, выпрямительного диодного моста, и подключённого к генератору регулятора с посезонным переключателем напряжения.

схема генератора 46.3701

Концы фаз статора подключены к диодным парам выпрямителя. Плюс выпрямительного блока выведен контактным болтом наружу, контакт минус подключён к корпусу узла. Дополнительные диоды выпрямителя запитывают обмотку возбуждения генератора. Плюс выпрямителя возбуждающей обмотки соединён с катушкой возбуждения и выводом узла Д. Плюсовой вывод от диодного моста выпрямителя Б соединяется одноимённым выводом регулятора . Выводом Б подключают нагрузочную сеть машины и плюсовую клемму АКБ. Минусовые выводы выпрямительного блока и регулятора соединены с корпусом генератора на массу машины. Выводы Д генератора и регулятора соединены и предназначен для подключения  реле блокировки стартера. Если трактор запускается без стартера от пускового двигателя вывод Д изолируется колпачком. Вывод регулятора Ш соединён с концом обмотки возбуждения. Вывод С регулятора подключён  посезонному переключателю. Для правильного подключения регулятора на узел, при установке или замене, ориентируются на выступ корпуса.