Autogenerátor: jak to funguje a jaké funkce plní? Jednoduché způsoby a schémata připojení autogenerátoru Zařízení pro automobilové generátory.

Princip činnosti generátoru.

Provoz generátoru je založen na účinku elektromagnetické indukce. Pokud je cívka, například z měděného drátu, proražena magnetickým tokem, pak se při jeho změně na svorkách cívky objeví střídavé elektrické napětí. Naopak pro vznik magnetického toku stačí cívkou propustit elektrický proud. K získání střídavého elektrického proudu je tedy zapotřebí cívka, kterou protéká stejnosměrný elektrický proud, vytvářející magnetický tok, nazývaný budicí vinutí, a systém ocelových pólů, jehož účelem je přivést magnetický tok k cívkám. , nazývané statorové vinutí, ve kterém se indukuje střídavé napětí. Tyto cívky jsou umístěny v drážkách ocelové konstrukce, magnetického obvodu (železného obalu) statoru. Statorové vinutí tvoří svým magnetickým obvodem vlastní stator generátoru, jeho nejdůležitější pevnou část, ve které vzniká elektrický proud, a budicí vinutí s pólovou soustavou a některými dalšími částmi (hřídel, sběrací kroužky) tvoří rotor, jeho nejv. důležitá rotační část. Budicí vinutí lze napájet ze samotného generátoru. V tomto případě generátor pracuje na samobuzení. V tomto případě je zbytkový magnetický tok v generátoru, tedy tok, který tvoří ocelové části magnetického obvodu za nepřítomnosti proudu v budicím vinutí, malý a zajišťuje samobuzení generátoru pouze při příliš vysokém rychlosti. Proto v obvodu soustrojí generátoru, kde nejsou budicí vinutí připojena k baterii, je takovéto externí připojení zavedeno, obvykle prostřednictvím kontrolky stavu generátoru. Proud protékající touto lampou do budícího vinutí po zapnutí spínače zapalování a zajišťuje počáteční buzení generátoru. Síla tohoto proudu by neměla být příliš velká, aby nedocházelo k vybíjení baterie, ale ani příliš malá, protože v tomto případě je generátor buzen na příliš vysoké otáčky, proto výrobci uvádějí požadovaný výkon testovací lampy - obvykle 2 . .3 W.

Když se rotor otáčí proti cívkám statorového vinutí, objevují se střídavě "severní" a "jižní" pól rotoru, to znamená, že se mění směr magnetického toku pronikajícího do cívky, což způsobuje výskyt střídavého napětí v něm. Frekvence tohoto napětí f závisí na frekvenci otáčení rotoru generátoru N a počtu jeho párů pólů p:

f=p*N/60

Až na vzácné výjimky mají generátory zahraničních firem i domácích v magnetickém systému rotoru šest „jižních“ a šest „severních“ pólů. V tomto případě je frekvence f 10krát menší než frekvence otáčení i rotoru generátoru. Protože rotor generátoru přijímá rotaci z klikového hřídele motoru, může být frekvence otáčení klikového hřídele motoru měřena z frekvence střídavého napětí generátoru. K tomu generátor vytváří výstup statorového vinutí, ke kterému je připojen tachometr. V tomto případě má napětí na vstupu tachometru pulzující charakter, protože se ukázalo, že je připojeno paralelně k diodě usměrňovače výkonu generátoru. Vezmeme-li v úvahu převodový poměr i řemenového pohonu od motoru ke generátoru, souvisí frekvence signálu na vstupu otáčkoměru f t s otáčkami klikového hřídele motoru N motoru poměrem:

f=p*N dv (i)/60

Samozřejmě při prokluzu hnacího řemene je tento poměr mírně narušen a proto je třeba dbát na to, aby byl řemen vždy dostatečně napnutý. Když p=6, (ve většině případů) je výše uvedený poměr zjednodušený f t = N dv (i)/10. Palubní síť vyžaduje stálé napájení. Proto vinutí statoru napájí palubní síť vozidla přes usměrňovač zabudovaný v generátoru.

Statorové vinutí generátorů zahraničních firem i domácích je třífázové. Skládá se ze tří částí, nazývaných fázová vinutí nebo jednoduše fáze, ve kterých jsou napětí a proudy vzájemně posunuty o třetinu periody, tj. o 120 elektrických stupňů, jak je znázorněno na obr. I. Fáze mohou být zapojeny do "hvězdy" nebo "trojúhelníku". V tomto případě se rozlišují fázová a lineární napětí a proudy. Mezi konci fázových vinutí působí fázová napětí U f. V těchto vinutích protékají I proudy I f, zatímco mezi vodiči spojujícími vinutí statoru s usměrňovačem působí lineární napětí U l. V těchto vodičích protékají lineární proudy J l. Usměrňovač přirozeně usměrňuje ty veličiny, které jsou mu dodávány, tedy lineárně.

Obr. 1. Schematické schéma generátorového soustrojí.

U f1 - U f3 - napětí ve fázových vinutích: U d - usměrněné napětí; 1, 2, 3 - vinutí tří fází statoru: 4 - výkonové usměrňovací diody; 5 - baterie; 6 - zatížení; 7 - diody usměrňovače budícího vinutí; 8 - budicí vinutí; 9 - regulátor napětí

Při připojení do "trojúhelníku" jsou fázové proudy 3x menší než lineární, zatímco "hvězda" má stejné lineární a fázové proudy. To znamená, že při stejném proudu vydávaném generátorem je proud ve fázových vinutích, když jsou připojeny k „trojúhelníku“, mnohem menší než proud „hvězdy“. Proto se u generátorů s vysokým výkonem často používá zapojení do trojúhelníku, protože při nižších proudech lze vinutí navinout tenčím drátem, který je technologicky vyspělejší. Nicméně lineární napětí na "hvězdě" k odmocnině 3 jsou větší než fázové napětí, zatímco na "trojúhelníku" jsou stejná a pro získání stejného výstupního napětí při stejných rychlostech "trojúhelník" vyžaduje odpovídající zvýšení počtu závitů jeho fází ve srovnání s "hvězdou".

U hvězdicového zapojení lze použít i tenčí drát. V tomto případě je vinutí vyrobeno ze dvou paralelních vinutí, z nichž každé je spojeno do "hvězdy", tj. Získá se "dvojitá hvězda".

Usměrňovač pro třífázový systém obsahuje šest výkonových polovodičových diod, z nichž tři: VD1, VD3 a VD5 jsou připojeny ke svorce „+“ generátoru a další tři: VD2, VD4 a VD6 jsou připojeny ke svorce „ -" ("přízemní"). V případě potřeby posílení výkonu generátoru se použije přídavné rameno usměrňovače na bázi diod VD7, VD8, znázorněné na obr. 1, tečkovaná čára. Takový obvod usměrňovače se může uskutečnit pouze tehdy, když jsou vinutí statoru připojena k "hvězdě", protože přídavné rameno je napájeno z "nulového" bodu "hvězdy".

U značného počtu typů generátorů od zahraničních firem je budicí vinutí připojeno k vlastnímu usměrňovači, sestavenému na diodách VD9-VD 11. Takové zapojení budícího vinutí zabraňuje, aby jím protékal vybíjecí proud baterie, když motor automobilu neběží. Polovodičové diody jsou v otevřeném stavu a nekladou významný odpor průchodu proudu, když je na ně aplikováno napětí v propustném směru a prakticky neprocházejí proudem, když je aplikováno zpětné napětí. Podle grafu fázového napětí (viz obr. 1) lze určit, které diody jsou v tuto chvíli rozepnuté a které sepnuté. Fázová napětí U f1 působí ve vinutí první fáze, U f2 - druhá, U f3 - třetí. Tato napětí se mění podél křivek blízkých sinusoidě a v některých okamžicích jsou kladná, v jiných záporná. Pokud je kladný směr napětí ve fázi brán podél šipky směřující k nulovému bodu vinutí statoru a záporný od něj, pak například po dobu t 1, kdy napětí druhé fáze chybí , první fáze je pozitivní a třetí je negativní. Směr fázových napětí odpovídá šipkám znázorněným na Obr. 1. Proud vinutím, diodami a zátěží poteče ve směru těchto šipek. Současně jsou otevřené diody VD1 a VD4. Když vezmeme v úvahu jakékoli jiné časové okamžiky, je snadné ověřit, že v systému třífázového napětí, který se vyskytuje ve fázových vinutích generátoru, přecházejí diody výkonového usměrňovače z otevřeného do uzavřeného stavu a naopak takovým způsobem, že proud v zátěž má pouze jeden směr - od "+" svorky generátorového soustrojí k jejímu výstupu "-" ("hmotnost"), tj. v zátěži protéká stejnosměrný (usměrněný) proud. Obdobně fungují i ​​usměrňovací diody budícího vinutí, které toto vinutí napájejí usměrněným proudem. Usměrňovač budícího vinutí navíc obsahuje také 6 diod, ale tři z nich VD2, VD4, VD6 jsou společné s výkonovým usměrňovačem. Takže v čase t 1 jsou otevřeny diody VD4 a VD9, kterými vstupuje usměrněný proud do budícího vinutí. Tento proud je mnohem menší než proud dodávaný generátorem do zátěže. Proto se jako diody VD9-VD11 používají nízkoproudové diody malých rozměrů pro proud do 2 A (pro srovnání výkonové usměrňovací diody umožňují protékat proudy až 25 ... 35 A).

Zbývá zvážit princip fungování usměrňovacího ramene obsahujícího diody VD7 a VD8. Pokud by fázová napětí byla čistě sinusová, tyto diody by se vůbec neúčastnily procesu přeměny AC na DC. U skutečných generátorů se však tvar fázových napětí liší od sinusoidy. Jde o součet sinusoid, kterým se říká harmonické složky nebo harmonické - první, jejíž frekvence se shoduje s frekvencí fázového napětí, a vyšších, hlavně třetí, jejíž frekvence je třikrát vyšší než první. Znázornění reálného tvaru fázového napětí jako součtu dvou harmonických (první a třetí) je na obr.2. Z elektrotechniky je známo, že v lineárním napětí, tj. v napětí, které je přiváděno do usměrňovače a usměrňováno, chybí třetí harmonická. To je způsobeno tím, že třetí harmonické všech fází

Obr.2. Zobrazení fázového napětí U f jako součet sinusoid první, U 1 a třetí U 3 harmonické

Usměrněné napětí, jak je znázorněno na obr. 1, pulzuje. Tyto vlnky lze použít k diagnostice usměrňovače. Pokud jsou vlnky stejné, usměrňovač funguje normálně, ale pokud je obraz na obrazovce osciloskopu narušen symetrií, dioda může selhat. Tato kontrola by měla být provedena s odpojenou baterií. Měli byste si dát pozor na to, že pod pojmem "usměrňovací dioda" se ne vždy skrývá obvyklá konstrukce, která má pouzdro, vývody atd. někdy je to jen polovodičový křemíkový přechod utěsněný na chladiči.

Použití elektroniky a zejména mikroelektroniky v regulátoru napětí, tedy použití tranzistorů s efektem pole nebo realizace celého obvodu regulátoru napětí na monokrystal křemíku, si vyžádalo zavedení prvků, které jej ochrání před vysokonapěťovými rázy v generátoru. set, ke kterým dochází například při náhlém odpojení baterie, odlehčení zátěže. Taková ochrana je zajištěna tím, že diody výkonového můstku jsou nahrazeny zenerovými diodami. Rozdíl mezi zenerovou diodou a usměrňovací diodou je v tom, že když je na ni přivedeno napětí v opačném směru, neprochází jí proud pouze do určité hodnoty tohoto napětí, nazývané stabilizační napětí. Obvykle je u výkonových zenerových diod stabilizační napětí 25 ... 30 V. Po dosažení tohoto napětí zenerovy diody "prorazí", to znamená, že začnou procházet proud v opačném směru a v určitých mezích změna síly tohoto proudu, napětí na zenerově diodě, a tedy i na výstupu „+“ generátoru, zůstává nezměněna a nedosahuje hodnot nebezpečných pro elektronické součástky. Vlastnost zenerovy diody udržovat konstantní napětí na svých svorkách po „průrazu“ se využívá i v regulátorech napětí.

Generátorové zařízení

Generátorová soustrojí lze podle provedení rozdělit do dvou skupin - generátory tradičního provedení s ventilátorem u hnací řemenice a generátory tzv. kompaktního provedení se dvěma ventilátory ve vnitřní dutině generátoru. Obvykle jsou „kompaktní“ generátory vybaveny pohonem se zvýšeným převodovým poměrem přes žebrovaný klínový řemen, a proto se podle terminologie některých firem nazývají vysokorychlostní generátory. Zároveň lze v rámci těchto skupin rozlišit generátory, u kterých je sestava kartáčů umístěna ve vnitřní dutině generátoru mezi pólovým systémem rotoru a zadním krytem, ​​a generátory, kde jsou umístěny sběrací kroužky a kartáče. mimo vnitřní dutinu. V tomto případě má generátor plášť, pod kterým je kartáčová sestava, usměrňovač a zpravidla regulátor napětí.

Každý generátor obsahuje stator s vinutím, vložený mezi dva kryty - přední na straně pohonu a zadní na straně sběracích kroužků. Kryty odlévané z hliníkových slitin mají větrací okénka, kterými je vzduch vháněn ventilátorem přes generátor.

Generátory tradiční konstrukce jsou vybaveny ventilačními okny pouze v koncové části, generátory "kompaktního" provedení jsou i na válcové části nad předními stranami vinutí statoru. "Kompaktní" provedení se vyznačuje také vysoce vyvinutým žebrováním, zejména ve válcové části potahů. Sestava kartáče, která je často kombinována s regulátorem napětí, a sestava usměrňovače jsou připevněny ke krytu ze strany sběracích kroužků. Kryty se k sobě obvykle stahují třemi nebo čtyřmi šrouby a stator je obvykle vložený mezi kryty, jejichž dosedací plochy kryjí stator podél vnější plochy. Někdy je stator zcela zapuštěn v předním krytu a nedoléhá k zadnímu krytu, existují provedení, u kterých střední plechy statorové sady vyčnívají nad zbytek a jsou sedlem pro kryty. Montážní nohy a napínací oko generátoru jsou odlity společně s kryty, navíc pokud je upevnění dvouramenné, pak mají nohy oba kryty, pokud je jednonohý, pouze přední. Existují však provedení, u kterých je upevnění na jedné noze provedeno spojením přílivů zadního a předního krytu, stejně jako u dvounohých upevnění, u kterých je jedna z nohou, vyrobená z lisované oceli, přišroubována k zadní obálka, jako například u některých generátorů Paris-Rhone z předchozích čísel. U dvouramenného držáku je obvykle v otvoru zadní nohy umístěna distanční objímka, která umožňuje vybrat mezeru mezi držákem motoru a sedlem nohy při instalaci generátoru. Otvor v napínacím uchu může být jeden se závitem nebo bez něj, ale je zde také několik otvorů, což umožňuje instalaci tohoto generátoru na různé značky motorů. Ke stejnému účelu jsou na jednom generátoru použity dvě napínací uši.

Obr.3

1 - jádro, 2 - vinutí, 3 - drážkovaný klín, 4 - drážka, 5 - výstup pro spojení s usměrňovačem

Stator generátoru (obr. 3) je vyroben z ocelových plechů o tloušťce 0,8 ... 1 mm, ale častěji je navinut "na hraně". Tato konstrukce poskytuje méně odpadu při zpracování a vysokou vyrobitelnost. Když je statorový svazek vyroben navíjením, má statorový třmen obvykle přes drážky výstupky, podél kterých je při navíjení fixována poloha vrstev vůči sobě navzájem. Tyto výstupky zlepšují chlazení statoru díky jeho vyvinutějšímu vnějšímu povrchu. Potřeba šetřit kovem také vedla k vytvoření konstrukce statorového pouzdra, sestaveného ze samostatných podkovovitých segmentů. Upevnění mezi jednotlivými plechy statorového svazku do monolitické konstrukce se provádí svařováním nebo nýty. Téměř všechny sériově vyráběné autogenerátory mají 36 slotů, ve kterých je umístěno vinutí statoru. Drážky jsou izolovány fóliovou izolací nebo stříkány epoxidovou směsí.

Obr.4

A - distribuovaná smyčka, B - vlna koncentrovaná, C - distribuovaná vlna
------- 1 fáze, - - - - - - 2 fáze, -..-..-..- 3 fáze

V drážkách je vinutí statoru, provedené podle schémat (obr. 4) ve formě rozložené smyčky (obr. 4, A) nebo vlnově koncentrované (obr. 4, B), vlnově rozložené (obr. 4 , C) vinutí. Smyčkové vinutí je charakteristické tím, že jeho sekce (nebo poloviční sekce) jsou vyrobeny ve formě cívek s čelním připojením na obou stranách statorového pouzdra proti sobě. Vlnové vinutí skutečně připomíná vlnu, protože jeho čelní spoje mezi stranami sekce (nebo poloviční sekce) jsou střídavě umístěny na jedné nebo druhé straně pouzdra statoru. U rozděleného vinutí je sekce rozdělena na dvě poloviny vycházející z jedné drážky, přičemž jedna polovina jde doleva a druhá doprava. Vzdálenost mezi stranami sekce (nebo poloviční sekce) každého fázového vinutí je 3 dílky drážky, tzn. jestliže jedna strana sekce leží v drážce běžně brané jako první, pak druhá strana zapadá do čtvrté drážky. Vinutí je v drážce upevněno drážkovým klínem z izolačního materiálu. Po položení vinutí je povinné stator impregnovat lakem.

Charakteristickým rysem automobilových generátorů je typ pólového systému rotoru (obr. 5). Obsahuje dvě kůlové poloviny s výstupky - zobákovitými kůly, na každé polovině šest. Poloviny pólů jsou vyrobeny lisováním a mohou mít výstupky - poloprůchodky. Při absenci výčnělků je při lisování na hřídel mezi polovinami pólů instalováno pouzdro s budicím vinutím navinutým na rámu, zatímco vinutí se provádí po instalaci pouzdra uvnitř rámu.

Obr.5. Rotor automobilového generátoru: a - smontovaný; b - demontovaný pólový systém; 1,3-pólové poloviny; 2 - budicí vinutí; 4 - kontaktní kroužky; 5 - hřídel

Pokud mají poloviny pólů poloviční pouzdra, pak je budicí vinutí předběžně navinuto na rám a instalováno při stlačení polovin pólů tak, aby poloviční pouzdra vstoupily do rámu. Koncové bočnice rámu mají výstupky západky, které vstupují do interpolárních mezer na koncích polovin tyče a zabraňují otáčení rámu na objímce. Nalisování polovin pólů na hřídel je doprovázeno jejich utěsněním, které zmenšuje vzduchové mezery mezi pouzdrem a polovinami pólů nebo poloprůchodkami a má pozitivní vliv na výstupní charakteristiky generátoru. Při tmelení kov proudí do drážek hřídele, což ztěžuje převinutí budícího vinutí, když vyhoří nebo se rozbije, protože systém pólů rotoru se obtížně rozebírá. Budicí vinutí smontované s rotorem je impregnováno lakem. Zobáky pólů jsou obvykle zkoseny na okrajích na jedné nebo obou stranách, aby se snížil magnetický šum generátorů. U některých provedení je za stejným účelem umístěn pod ostrými kužely zobáků protihlukový nemagnetický kroužek, umístěný nad budícím vinutím. Tento kroužek zabraňuje kmitání zobáků při změně magnetického toku a tím i vydávání magnetického šumu.

Po sestavení se provede dynamické vyvážení rotoru, které se provede odvrtáním přebytečného materiálu u polovin pólů. Na hřídeli rotoru jsou dále kontaktní kroužky, nejčastěji měděné, s plastovým zalisováním. Vývody vinutí buzení jsou ke kroužkům připájeny nebo přivařeny. Někdy jsou kroužky vyrobeny z mosazi nebo nerezové oceli, což snižuje opotřebení a oxidaci, zejména při práci ve vlhkém prostředí. Průměr kroužků, když je sestava kartáčového kontaktu umístěna mimo vnitřní dutinu generátoru, nemůže překročit vnitřní průměr ložiska instalovaného ve víku ze strany sběracích kroužků, protože při montáži ložisko přechází přes kroužky. Malý průměr kroužků také pomáhá snižovat opotřebení kartáčů. Právě pro podmínky instalace některé firmy používají jako zadní podpěru rotoru valivá ložiska, protože. kuličková ložiska stejného průměru mají kratší zdroj.

Hřídele rotoru jsou vyrobeny zpravidla z měkké automatové oceli, avšak při použití válečkového ložiska, jehož válečky působí přímo na konci hřídele ze strany sběracích kroužků, je hřídel vyrobena z legovaná ocel a čep hřídele je cementován a kalen. Na závitovém konci hřídele je vyříznuta drážka pro pero pro uchycení řemenice. V mnoha moderních provedeních však klíč chybí. V tomto případě má koncová část hřídele vybrání nebo výstupek na klíč ve tvaru šestiúhelníku. To pomáhá zabránit otáčení hřídele při utahování matice řemenice nebo při demontáži, kdy je nutné řemenici a ventilátor demontovat.

Sestava kartáče je plastová konstrukce, ve které jsou uloženy kartáče, tj. posuvné kontakty. V automobilových alternátorech se používají dva typy kartáčů - měděný grafit a elektrografit. Ty mají ve srovnání s měděno-grafitovými zvýšený úbytek napětí v kontaktu s kroužkem, což nepříznivě ovlivňuje výstupní charakteristiky generátoru, ale zajišťují mnohem menší opotřebení sběracích kroužků. Kartáče jsou přitlačovány na kroužky silou pružin. Obvykle jsou kartáče namontovány podél poloměru sběracích kroužků, ale existují také takzvané reaktivní držáky kartáčů, kde osa kartáče svírá úhel s poloměrem kroužku v místě kontaktu kartáče. To snižuje tření kartáčku ve vedeních držáku kartáčku a zajišťuje tak spolehlivější kontakt kartáčku s kroužkem. Držák kartáče a regulátor napětí často tvoří neoddělitelnou jedinou jednotku.

Usměrňovací jednotky se používají dvojího druhu - buď se jedná o desky chladiče, do kterých jsou zalisovány (nebo připájeny) výkonové usměrňovací diody nebo na kterých jsou připájeny a utěsněny křemíkové přechody těchto diod, nebo se jedná o provedení s vysoce vyvinutým žebrováním, ve kterém diody , obvykle tabletového typu, jsou připájeny k chladičům. Diody přídavného usměrňovače mají obvykle plastové pouzdro válcového tvaru nebo ve tvaru hrášku, nebo jsou vyrobeny ve formě samostatné utěsněné jednotky, jejíž zapojení do obvodu se provádí pomocí přípojnic. Zařazení usměrňovacích jednotek do obvodu generátoru se provádí pájením nebo svařováním fázových vodičů na speciální montážní podložky usměrňovače nebo šrouby. Nejnebezpečnější pro generátor, a zejména pro elektroinstalaci automobilové palubní sítě, je přemostění desek chladiče připojených k „země“ a ke svorce „+“ generátoru kovovými předměty, které náhodně spadnou mezi jimi nebo vodivými můstky vzniklými znečištěním, tk. to způsobí zkrat v okruhu baterie a je možný požár. Aby se tomu zabránilo, jsou desky a další části usměrňovacích generátorů některých společností částečně nebo zcela pokryty izolační vrstvou. V monolitickém provedení usměrňovací jednotky jsou chladiče kombinovány především s montážními deskami z izolačního materiálu, vyztuženými spojovacími tyčemi.

Ložiskové sestavy generátoru jsou typicky kuličková ložiska s hlubokou drážkou s jednorázovým mazáním plastickým mazivem na celou dobu životnosti a jednostranným nebo oboustranným těsněním zabudovaným do ložiska. Valivá ložiska se používají pouze na straně sběracích kroužků a poměrně zřídka, hlavně u amerických firem. Usazení kuličkových ložisek na hřídeli ze strany sběracích kroužků je obvykle těsné, ze strany pohonu - posuvné, v sedle víka naopak - ze strany sběracích kroužků - posuvné, od pohonu strana - těsná. Vzhledem k tomu, že vnější kroužek ložiska na straně sběracích kroužků má schopnost otáčet se v sedle krytu, ložisko a kryt mohou brzy selhat, rotor se dotkne statoru. Aby se ložisko netočilo, jsou v sedle krytu umístěna různá zařízení - pryžové kroužky, plastové misky, vlnité ocelové pružiny atd.

Obr.6. Regulátory napětí Bosch různých provedení.
a - na diskrétních prvcích; b - hybridní instalace; c - schéma na monokrystalu křemíku.
1 - výkonový koncový stupeň, 2 - řídicí obvod

Konstrukce regulátorů napětí je do značné míry dána technologií jejich výroby. Při výrobě obvodu na diskrétních prvcích má regulátor obvykle desku s plošnými spoji, na které jsou tyto prvky umístěny. Současně lze některé prvky, například ladicí odpory, vyrobit pomocí tlustovrstvé technologie. Hybridní technologie předpokládá, že rezistory jsou vyrobeny na keramické desce a spojeny s polovodičovými prvky - diodami, zenerovými diodami, tranzistory, které jsou připájeny na kovovém substrátu v bezrámečkové nebo zabalené verzi. U regulátoru vyrobeného na monokrystalu křemíku je celý obvod regulátoru umístěn v tomto krystalu. Obrázek 6 ukazuje vývoj regulátorů napětí Bosch, které zahrnují všechna výše uvedená provedení. Hybridní regulátory napětí a monokrystalové regulátory napětí nepodléhají demontáži ani opravě.

Generátor je chlazen jedním nebo dvěma ventilátory namontovanými na jeho hřídeli. V tomto případě u tradičního provedení generátorů (obr. 7, a) je vzduch nasáván odstředivým ventilátorem do krytu ze strany sběracích kroužků. U generátorů s kartáčovou sestavou, regulátorem napětí a usměrňovačem mimo vnitřní dutinu a chráněným pláštěm je vzduch nasáván štěrbinami v tomto plášti, čímž je vzduch směrován do nejvíce vytápěných míst - do usměrňovače a regulátoru napětí. U vozů s hustým uspořádáním motorového prostoru, ve kterých je teplota vzduchu příliš vysoká, se používají generátory se speciálním pláštěm (obr. 7, b), upevněné na zadním krytu a vybavené odbočnou trubkou s hadicí. kterým do generátoru vstupuje studený a čistý venkovní vzduch. Taková provedení se používají například na vozech BMW. U „kompaktních“ generátorů je chladicí vzduch odebírán ze zadního i předního krytu.

Obr.7. Chladicí systém generátoru.
a - generátory konvenční konstrukce; b - generátory pro zvýšené teploty v motorovém prostoru; c - generátory kompaktní konstrukce.
Šipky ukazují směr proudění vzduchu

Velké elektrické generátory instalované na speciálních vozidlech, nákladních automobilech a autobusech mají určité rozdíly. Konkrétně mají dva pólové systémy rotoru namontované na jedné hřídeli a následně dvě budicí vinutí, 72 štěrbin na statoru atd. V konstrukci těchto generátorů však nejsou žádné zásadní rozdíly od uvažovaných konstrukcí.

Charakteristika generátorových soustrojí

Schopnost generátorového soustrojí dodávat spotřebitelům elektřinu v různých provozních režimech motoru je dána jeho proudově-otáčkovou charakteristikou (TLC) - závislostí maximálního proudového výkonu generátoru na otáčkách rotoru při konstantním napětí na výkonových výstupech. . Na Obr. 1 ukazuje charakteristiku proud-rychlost generátoru.

Rýže. 1. Proudově-otáčková charakteristika generátorových soustrojí.
Graf obsahuje následující charakteristické body:
n 0 - počáteční rychlost rotoru bez zatížení, při které generátor začne vydávat proud;
I xd - zpětný ráz generátoru při rychlosti odpovídající minimálním stabilním volnoběžným otáčkám motoru. U moderních generátorů je proud udávaný v tomto režimu 40-50 % jmenovitého;
I dm je maximální (jmenovitý) výstupní proud při rychlosti rotoru 5000 min "" (6000 min "" u moderních generátorů).

Jsou stanoveny TLC:

s vlastním buzením (obvod budícího vinutí je napájen vlastním generátorem);

s nezávislým buzením (obvod budícího vinutí je napájen z externího zdroje);

pro generátorovou soupravu (v obvodu je zahrnut regulátor napětí);

pro generátor (regulátor napětí je deaktivován);

ve studeném stavu (chladem se rozumí stav, kdy je teplota uzlů generátoru prakticky rovna teplotě okolního vzduchu (25 ± 10) °C, jelikož se generátor při experimentálním stanovení TLC zahřívá, doba experimentu by měla být minimální, tj. ne více než 1 min, a experiment by se měl opakovat poté, co se teplota uzlů opět vyrovná teplotě okolního vzduchu);

v zahřátém stavu.

V technické dokumentaci pro generátory nejsou často uvedeny všechny TLC,
ale pouze jeho jednotlivé charakteristické body (viz obr. 1).

Mezi tyto body patří:

počáteční otáčky při volnoběhu n 0 . Odpovídá nastavenému napětí generátoru bez zátěže;

největší proud daný generátorem I dm. (Automobilové ventilové generátory jsou samoregulační, tj. po dosažení síly I dm, jejíž hodnota se blíží hodnotě zkratového proudu, generátor při dalším zvýšení rychlosti otáčení nemůže dát spotřebitelům větší proud Proud I dm vynásobený jmenovitým napětím určuje jmenovitý výkon automobilových generátorů);

rychlost otáčení n pn a proudová síla I dn v návrhovém režimu. (Bod režimu návrhu je určen v bodě, kde se TLC dotýká tečny nakreslené z počátku. Přibližně lze vypočítanou hodnotu síly proudu určit jako 0,67 I dm zvýšení frekvence otáčení zvyšuje proud generátoru a , následně dochází k ohřevu jeho uzlů, ale zároveň se zvyšuje intenzita chlazení generátoru ventilátorem umístěným na jeho hřídeli.

otáčky n xd a proudová síla I xd v režimu odpovídajícím volnoběhu spalovacího motoru (ICE). V tomto režimu musí generátor poskytovat proudovou sílu nezbytnou pro napájení řady důležitých spotřebičů, především zapalování v karburátorových spalovacích motorech.

Jak definovat parametry vašeho generátoru:

Pro domácí generátory: Pro nové modely domácích motorů (VAZ-2111, 2112, ZMZ-406 atd.): jsou instalovány generátory kompaktního designu (94.3701 atd.). Bezkomutátorové (induktorové) generátory (955.3701 pro VAZ, G700A pro UAZ) se od tradiční konstrukce liší tím, že mají permanentní magnety na rotoru a budicí vinutí na statoru (smíšené buzení). To umožnilo obejít se bez kartáčové sestavy (zranitelná část generátoru) a sběracích kroužků. Tyto generátory však mají o něco větší hmotnost a vyšší hlučnost.

Na štítu generátoru jsou obvykle uvedeny jeho hlavní parametry:

Hlavní charakteristikou generátorového soustrojí je jeho proudově-rychlostní charakteristika (TLC), tj. závislost proudu dodávaného generátorem do sítě na otáčkách jeho rotoru při konstantním napětí na výkonových výstupech generátoru.

Tato charakteristika je určena při provozu generátorového soustrojí s plně nabitou baterií o jmenovité kapacitě vyjádřené v A/h, která je minimálně 50 % jmenovitého proudu generátoru. Charakteristiku lze určit ve studeném a zahřátém stavu generátoru. Studeným stavem se v tomto případě rozumí takový stav, kdy je teplota všech částí a sestav generátoru rovna okolní teplotě, jejíž hodnota by měla být 23±5°C. Teplota vzduchu se zjišťuje v bodě ve vzdálenosti 5 cm od vstupu vzduchu generátoru. Protože se generátor během charakterizace zahřívá vlivem výkonových ztrát, které se v něm uvolňují, je metodicky obtížné zaznamenat TLC ve studeném stavu a většina firem udává proudově-otáčkové charakteristiky generátorů v zahřátém stavu, tedy ve stavu, ve kterém součásti a části generátoru se ohřívají v každém určeném bodě na ustálenou hodnotu v důsledku ztrát výkonu generovaných v generátoru při výše uvedené teplotě chladicího vzduchu.

Rozsah změny rychlosti otáčení při odebírání charakteristiky je mezi minimální frekvencí, při které generátorové soustrojí vyvine proud 2A (asi 1000 min -1) a maximální. Charakterizace se provádí s intervalem 500 až 4000 min -1 a 1000 min -1 při vyšších frekvencích. Některé společnosti poskytují charakteristiky proudu a rychlosti stanovené při jmenovitém napětí, tj. při 14 V, typickém pro automobily. Tyto charakteristiky je však možné odstranit pouze pomocí regulátoru speciálně přestavěného pro vysokou úroveň udržení napětí. Aby se zabránilo činnosti regulátoru napětí při odstraňování charakteristiky proudové rychlosti, je stanoveno při napětí U t \u003d 13,5 ± 0,1 V pro 12voltový palubní systém. Je povolena i zrychlená metoda stanovení proudově-rychlostní charakteristiky vyžadující speciální automatizovaný stojan, ve kterém se generátor zahřívá 30 minut rychlostí 3000 min -1 odpovídající této frekvenci, síle proudu a výše uvedenému napětí. Doba charakterizace by neměla přesáhnout 30 s při neustále se měnící rychlosti.

Proudově rychlostní charakteristika má charakteristické body, mezi které patří:

n 0 - počáteční rychlost bez zatížení. Protože charakterizace obvykle začíná zatěžovacím proudem (asi 2A), tento bod se získá extrapolací charakterizace provedené na průsečík s osou x.

n L jsou minimální provozní otáčky, tj. otáčky přibližně odpovídající volnoběžným otáčkám motoru. Podmíněně přijato, n L = 1500 min -1 . Tato frekvence odpovídá proudu I L . Firma Bosch pro "kompaktní" generátory odebrala n L =1800 min -1 . Obvykle je I L 40...50 % jmenovitého proudu.

n R - jmenovité otáčky, při kterých vzniká jmenovitý proud I R. Tato rychlost je brána n R = 6000 min -1. I R - nejmenší proud, který musí generátorová soustrojí vyrobit při rychlosti otáčení n R .

N MAX - maximální rychlost. Při této rychlosti produkuje generátor maximální proud I max. Obvykle se maximální proud jen málo liší od jmenovitého I R (ne více než 10%).

Výrobci uvádějí ve svých informačních materiálech převážně pouze charakteristické body proudově-rychlostní charakteristiky. U generátorových soustrojí osobních automobilů je však s dostatečnou mírou přesnosti možné určit proudorychlostní charakteristiku známou jmenovitou hodnotou proudu I R a charakteristikou dle obr. 8, kde jsou hodnoty proud generátoru je uveden ve vztahu k jeho jmenovité hodnotě.

Soustrojí generátoru se kromě proudově-otáčkové charakteristiky vyznačuje také frekvencí samobuzení. Když generátor běží na autě s akumulátorem, musí být generátor samobuzen při otáčkách motoru nižších, než jsou jeho volnoběžné otáčky. V tomto případě musí být samozřejmě součástí obvodu svítilna pro hlídání provozního stavu generátorového soustrojí s výkonem určeným pro něj výrobcem generátoru a paralelní odpory k němu, pokud jsou obvodem zajištěny.

Další charakteristikou, pomocí které je možné prezentovat energetické schopnosti generátoru, tedy určit množství výkonu odebraného generátorem z motoru, je hodnota jeho koeficientu výkonu (COP), stanovená v režimech odpovídajících body proudově-rychlostní charakteristiky (obr. 8), je pro orientaci uvedena hodnota účinnosti dle obr.8, protože záleží na konstrukci generátoru - tloušťce desek, ze kterých je stator sestaven, průměru sběracích kroužků, ložisek, odporu vinutí atd., ale hlavně na výkonu generátoru. Čím je generátor výkonnější, tím je jeho účinnost vyšší.

Obr.8
Výstupní charakteristiky automobilových generátorů:
1 - proudově-otáčková charakteristika, 2 - účinnost podle bodů proudově-otáčkové charakteristiky

Konečně je generátorové soustrojí charakterizováno rozsahem svého výstupního napětí, kdy se otáčky, zatěžovací proud a teplota mění v určitých mezích. Obvykle je v firemních prospektech uvedeno napětí mezi výstupním výkonem „+“ a „hmotností“ generátorového soustrojí v řídicím bodě nebo nastavovací napětí regulátoru při studeném soustrojí při otáčkách 6000 min -1, proudové zatížení 5 A a provoz kompletní s akumulátorem, stejně jako tepelná kompenzace - změna regulovaného napětí v závislosti na okolní teplotě. Tepelná kompenzace je indikována jako koeficient charakterizující změnu napětí při změně okolní teploty o ~1°C. Jak je uvedeno výše, jak teplota stoupá, napětí generátoru klesá. Pro osobní automobily některé společnosti nabízejí generátorová soustrojí s následujícím nastavením regulátoru a teplotní kompenzací:

Nastavovací napětí, V ........................ 14,1±0,1 14,5+0, 1
Tepelná kompenzace, mV/°С................................. -7+1,5 -10±2

Možnosti generátoru.

V tabulce jsou použity následující zápisy: P max - maximální výstupní výkon, U nominální - jmenovité napětí, I max - maximální výstupní proud při maximálních otáčkách rotoru (u většiny generátorů se jako maximální otáčky bere 6000 ot./min), N o - počáteční generátor budící frekvence (I \u003d 0), N r - rychlost generátoru v konstrukčním režimu, I r - proudová síla v konstrukčním režimu.
Při znalosti počáteční budicí frekvence a proudu při této frekvenci, konečné frekvence a maximálního proudu, jakož i jedné mezihodnoty, je tedy možné sestavit poměrně přesné tříbodové TLC generátoru.

Generátory domácí výroby.

Generátory vyráběné zahraničními společnostmi

Označení	aplikace	Pmax, W. (U nom, V)	Ne, min-1	I pH, A	N pH, min -1	Já max, A	Excitace
G502A	ZAZ-968M LuAZ-969M	420 (14)	1500	20	3200	30	sebebuzení
G250 a modifikace	M412 M427 UAZ ZIL-131 ZIL-157 ZIL-130	500 (12)	950	28	2100	40	nezávislý
G221A a modifikace	VAZ-2101 VAZ-21011 VAZ-2103 VAZ-2106 VAZ-2121	600 (14)	1150	30	2500	42	já
G222	VAZ-2104 VAZ-2105 VAZ-2107 VAZ-1111 ZAZ-1102 M2141	700 (14)	1250	35	2400	50	já
16.3701 a modifikace	GAZ-2410 RAF-2203-01 GAZ-31029 GAZ-3102	900 (14)	1100	45	2500	65	já
16.3771	UAZ	800 (14)	1000	40	2050	57	já
17.3701	ZIL-425850 ZIL-157	500 (14)	1000	24	2000	40	nezávislý
19.3701		1260 (14)	1050	60	2150	90	já
19.3771	GAZ-3102 GAZ-31029 GAZ-3110	940 (14)	800	45	2200	67
25.3771	GAZ-3110	1120 (14)	1100	53	2200	80	já
26.3771	VAZ-2104 VAZ-2105 VAZ-2108 VAZ-2109	940 (14)	800	45	2200	67
29.3701	M2140 M412 IZH-2125 IZH-2715	700 (14)	1250	32	2250	50	já
32.3701	ZIL-130 ZIL-157	840 (14)	1050	40	2200	60	já
37.3701	VAZ-2108 VAZ-2109 VAZ-21213 M2141	770 (14)	1100	35	2000	55	já
38.3701 a modifikace	ZIL-4331 ZIL-133GYA	1330 (14)	900	60	1800	95	nezávislý
45.3701		630 (14)	1100	28	2000	45	já
58.3701	M2140 M2141 M412 IZH-2125 IZH-2715	730 (14)	1400	32	2400	52	já
63.3701	BelAZ	4200 (28)	1500	150	2500	150	já
65.3701	LAZ-42021 LiAZ-5256	2500 (28)	1250	60	2400	90
66.3701	PAZ-672M PAZ-3201	840 (14)	1150	40	2600	60
94.3701	GAZ-3302 VAZ-2110	1000 (14)	900	40	1800	70	já
851.3701	ZIL-53012	1150 (14)	1200	55	3000	82
9002.3701	ZIL-4334	2240 (28)	1350	53	2600	80
G254		560 (14)	1100	28	2350	40	nezávislý
G266 a modifikace		840 (14)	1250	40	2750	60	já
G286		1200 (14)	900	63	1700	85	nezávislý
G273 a modifikace	KAMAZ-5320 MAZ-5335	780 (28)	1100	20	2200	28	nezávislý
G289 a modifikace		2200 (28)	1250	60	2400	80	já
G263A,B		4200 (28)	1500	80	2500	150	já
955.3701 bezkartáčový	VAZ-2108 VAZ-2109	900 (14)	1050	50	2800	65	já
583.3701	ZAZ-1102 VAZ-2108 VAZ-2109	740 (14)	1400	40	2500	53	já

Schémata zapojení generátorových soustrojí

Možnost připojení budícího vinutí k palubní síti vozidla a odchylka napěťové hladiny při provozu závisí na elektrickém obvodu generátorového soustrojí. Propojení generátoru s regulátorem napětí a prvky pro sledování výkonu generátoru se provádí převážně podle schémat na obr. 2. Obr. Označení svorek ve schématech 1 a 2 odpovídá označení přijatým firmou BOSCH a 3 - NIPPON DENSO. Jiné firmy však mohou používat jiná označení.

Schéma 1 je nejrozšířenější, zejména na vozech evropské výroby Volvo, Audi, Mercedes, Opel, BMW atd. V závislosti na typu generátoru, jeho výkonu, výrobci a zejména na době jeho uvolnění může usměrňovač výkonu neobsahují přídavné rameno usměrňovače, připojené k nulovému bodu vinutí statoru, tzn. mít ne 8, ale 6 diod, být namontovány na výkonových zenerových diodách, jak je znázorněno na obrázku 3.

Pohon generátoru

Montáž generátorů

U vibračních regulátorů je měřicím a ovládacím prvkem elektromagnetické relé. U kontaktně-tranzistorových regulátorů je elektromagnetické relé umístěno v měřicí části a elektronické prvky v ovládací části. Tyto dva typy regulátorů jsou nyní zcela nahrazeny elektronickými.

Polovodičové bezkontaktní elektronické regulátory jsou obvykle zabudovány do generátoru a kombinovány s kartáčovou sestavou. Mění budící proud změnou doby zapnutí vinutí rotoru do napájecí sítě. Tyto regulátory nepodléhají nesouososti a nevyžadují žádnou údržbu, kromě kontroly spolehlivosti kontaktů.

Regulátory napětí mají vlastnost tepelné kompenzace – mění napětí dodávané do baterie v závislosti na teplotě vzduchu v motorovém prostoru pro optimální nabíjení baterie. Čím nižší je teplota vzduchu, tím větší napětí musí být přiváděno do baterie a naopak. Hodnota tepelné kompenzace dosahuje až 0,01 V na 1°C. Některé modely dálkových regulátorů (2702.3702, РР-132А, 1902.3702 a 131.3702) mají stupňovité ruční spínače úrovně napětí (zima/léto).

Princip činnosti regulátoru napětí.

V současné době jsou všechny generátorové soustrojí vybaveny polovodičovými elektronickými regulátory napětí, obvykle zabudovanými v generátoru. Schémata jejich provedení a konstrukce se mohou lišit, ale princip fungování všech regulátorů je stejný. Napětí generátoru bez regulátoru závisí na rychlosti jeho rotoru, magnetickém toku vytvářeném budícím vinutím a následně na síle proudu v tomto vinutí a na velikosti proudu dodávaného generátorem spotřebitelům. Čím vyšší je rychlost otáčení a budící proud, tím větší je napětí generátoru, čím větší je zatěžovací proud, tím nižší je toto napětí.

Funkcí regulátoru napětí je stabilizovat napětí při změně otáček a zátěže vlivem vlivu na budící proud. Samozřejmě můžete změnit proud v budicím obvodu zavedením přídavného odporu do tohoto obvodu, jak to bylo provedeno u předchozích vibračních regulátorů napětí, ale tato metoda je spojena se ztrátou výkonu v tomto rezistoru a v elektronických regulátorech se nepoužívá. Elektronické regulátory mění budicí proud zapínáním a vypínáním budícího vinutí ze sítě, přičemž mění relativní dobu trvání doby zapnutí budícího vinutí. Je-li nutné snížit budicí proud pro stabilizaci napětí, zkracuje se doba zapnutí budícího vinutí, je-li nutné ji zvýšit, zvyšuje se.

Princip činnosti elektronického regulátoru je vhodné demonstrovat pomocí poměrně jednoduchého schématu regulátoru typu EE 14V3 od firmy Bosch, znázorněného na obr. 9:

Obr.9
Obvod regulátoru napětí BOSCH EE14V3:
1 - generátor, 2 - regulátor napětí, SA - zámek zapalování, HL - kontrolka na přístrojové desce.

Abychom porozuměli činnosti obvodu, je třeba si uvědomit, že jak je uvedeno výše, zenerova dioda neprochází proudem přes sebe při napětí pod stabilizačním napětím. Když napětí dosáhne této hodnoty, zenerova dioda „prorazí“ a začne jí protékat proud. Zenerova dioda v regulátoru je tedy napěťový standard, se kterým se porovnává napětí generátoru. Navíc je známo, že tranzistory propouštějí proud mezi kolektorem a emitorem, tzn. jsou otevřené, pokud v obvodu "základna-emitor" protéká proud, a nepropouštějí tento proud, tzn. zavřeno, pokud je proud báze přerušen. Napětí do zenerovy diody VD2 je přiváděno z výstupu generátoru "D +" přes dělič napětí na rezistorech R1 (R3 a dioda VD1, která provádí teplotní kompenzaci. Zatímco napětí generátoru je nízké a napětí na zenerově dioda je pod svým stabilizačním napětím, zenerova dioda je přes ni uzavřena, a proto, a v základním obvodu tranzistoru VT1 neprotéká žádný proud, je uzavřen i tranzistor VT1. V tomto případě je proud přes rezistor R6 z výstup "D +" vstupuje do základního obvodu tranzistoru VT2, který se otevře, přes jeho přechodový proud emitor-kolektor začne proudit v bázi tranzistoru VT3 , který se také otevře.V tomto případě je budicí vinutí generátoru je připojen k silovému obvodu přes přechod emitor-kolektor VT3.

Zapojení tranzistorů VT2 a VT3, ve kterých jsou spojeny jejich kolektorové vývody a základní obvod jednoho tranzistoru je napájen z emitoru druhého, se nazývá Darlingtonův obvod. Při tomto zapojení lze oba tranzistory považovat za jeden složený tranzistor s velkým zesílením. Typicky je takový tranzistor vyroben na jediném krystalu křemíku. Pokud se napětí generátoru zvýšilo, například v důsledku zvýšení rychlosti otáčení jeho rotoru, zvýší se také napětí na zenerově diodě VD2, když toto napětí dosáhne hodnoty stabilizačního napětí, zenerova dioda VD2 „prorazí“ , proud přes něj začne téct do obvodu báze tranzistoru VT1, který přechod emitor-kolektor otevře a zkratuje výstup báze kompozitního tranzistoru VT2, VT3 na zem. Kompozitní tranzistor se uzavře a přeruší napájecí obvod budícího vinutí. Budicí proud klesá, napětí generátoru klesá, zenerova dioda VT2, tranzistor VT1 se zavře, kompozitní tranzistor VT2, VT3 se otevře, budicí vinutí je znovu připojeno k silovému obvodu, napětí generátoru se zvyšuje a proces se opakuje. Regulace napětí generátoru regulátorem se tak provádí diskrétně změnou relativního času zapnutí budícího vinutí ve výkonovém obvodu. V tomto případě se proud v budícím vinutí mění, jak je znázorněno na obr. 10. Pokud se otáčky generátoru zvýšily nebo se jeho zatížení snížilo, zkrátí se doba zapnutí vinutí, pokud se otáčky sníží nebo zvýší zatížení, prodlouží se. V obvodu regulátoru (viz obr. 9) jsou prvky charakteristické pro obvody všech regulátorů napětí používaných na automobilech. Dioda VD3 při uzavírání kompozitního tranzistoru VT2, VT3 zabraňuje nebezpečným napěťovým rázům, ke kterým dochází v důsledku otevřeného obvodu budícího vinutí s významnou indukčností. V tomto případě může být proud budícího vinutí uzavřen touto diodou a nedochází k nebezpečným napěťovým rázům. Proto se dioda VD3 nazývá zhášení. Odpor R7 je odpor tvrdé zpětné vazby.

Obr.10. Změna síly proudu v budícím vinutí J B v čase t během činnosti regulátoru napětí: t zapnuto, t vypnuto - respektive doba zapnutí a vypnutí budícího vinutí regulátoru napětí; n1n2 - rychlost rotoru generátoru a n2 je větší než n1; J B1 a J B2 - průměrný proud v budícím vinutí

Když se otevře kompozitní tranzistor VT2, VT3, ukáže se, že je zapojen paralelně s odporem R3 děliče napětí, zatímco napětí na zenerově diodě VT2 prudce klesá, což urychluje spínání obvodu regulátoru a zvyšuje frekvence tohoto spínání, což má příznivý vliv na kvalitu napětí generátorového soustrojí. Kondenzátor C1 je druh filtru, který chrání regulátor před vlivem napěťových impulsů na jeho vstupu. Obecně platí, že kondenzátory v obvodu regulátoru buď zabraňují přechodu tohoto obvodu do oscilačního režimu a možnosti cizího vysokofrekvenčního rušení ovlivňovat činnost regulátoru, nebo urychlují spínání tranzistorů. V druhém případě se kondenzátor, nabíjený v jednom okamžiku, vybije do základního obvodu tranzistoru v jiném okamžiku, čímž se urychlí spínání tranzistoru rázem vybíjecího proudu a v důsledku toho se sníží jeho zahřívání a energetické ztráty v něm.

Obrázek 9 názorně ukazuje úlohu kontrolky HL pro sledování provozuschopného stavu soustrojí (kontrolka nabíjení na palubní desce automobilu). Při vypnutém motoru vozidla sepnutí kontaktů spínače zapalování SA umožní, aby proud z baterie GA procházel přes tuto svítilnu do budícího vinutí generátoru. Tím je zajištěno počáteční buzení generátoru. Současně svítí svítilna, což signalizuje, že v obvodu budícího vinutí není přerušený obvod. Po nastartování motoru se na svorkách generátoru "D +" a "B +" objeví téměř stejné napětí a kontrolka zhasne. Pokud generátor nevyvine napětí při běžícím motoru automobilu, pak HL lampa v tomto režimu nadále svítí, což je signál poruchy generátoru nebo přetrženého hnacího řemenu. Zavedení rezistoru R do generátorového soustrojí pomáhá rozšířit diagnostické možnosti HL lampy. V přítomnosti tohoto odporu se v případě přerušení obvodu v budícím vinutí při běžícím motoru automobilu rozsvítí kontrolka HL. V současné době stále více firem přechází na výrobu generátorových soustrojí bez přídavného usměrňovače budícího vinutí. V tomto případě je fázový výstup generátoru připojen k regulátoru. Když motor auta neběží, na výstupu fáze generátoru není napětí a regulátor napětí se v tomto případě přepne do režimu, který zabrání vybití baterie do budícího vinutí. Například při zapnutí zapalování obvod regulátoru přepne svůj výstupní tranzistor do oscilačního režimu, ve kterém je proud v budícím vinutí malý a činí zlomky ampéru. Po nastartování motoru uvede signál z fázového výstupu generátoru obvod regulátoru do normálního provozu. V tomto případě obvod regulátoru také ovládá lampu pro sledování provozuschopného stavu generátorového soustrojí.

Obr.11. Teplotní závislost napětí udržovaného regulátorem Bosch EE14V3 při otáčkách 6000 min -1 a zatěžovacím proudu 5A.

Akumulátor pro svůj spolehlivý provoz vyžaduje, aby s poklesem teploty elektrolytu mírně rostlo napětí dodávané do akumulátoru z generátorového soustrojí a se zvyšováním teploty klesalo. Pro automatizaci procesu změny úrovně udržovaného napětí se používá senzor umístěný v elektrolytu baterie a zahrnutý v obvodu regulátoru napětí. Ale to je jen pro pokročilé vozy. V nejjednodušším případě se teplotní kompenzace v regulátoru volí tak, aby se v závislosti na teplotě chladicího vzduchu vstupujícího do generátoru měnilo napětí generátorového soustrojí ve stanovených mezích. Obrázek 11 ukazuje teplotní závislost napětí udržovaného regulátorem Bosch EE14V3 v jednom z provozních režimů. V grafu je také znázorněno toleranční pole pro hodnotu tohoto napětí. Klesající charakter závislosti zajišťuje dobré nabití baterie při záporné teplotě a zabránění zvýšenému varu jejího elektrolytu při vysoké teplotě. Ze stejného důvodu jsou na vozech určených speciálně pro provoz v tropech instalovány regulátory napětí se záměrně nižším ladicím napětím než pro mírné a chladné klima.

Provoz generátoru je nastaven v různých režimech

Když jsou zapnuty výkonné spotřebiče elektřiny (například odmrazovač zadního skla, světlomety, ventilátor topení atd.) a otáčky rotoru jsou nízké (nízké otáčky motoru), celkový spotřebovaný proud může být větší, než je schopen generátor. doručování. V tomto případě zátěž dopadne na baterii a začne se vybíjet, což lze řídit údaji dalšího indikátoru napětí nebo voltmetru.

generátory mají stejné charakteristiky proudové rychlosti nebo, pokud jde o energetické ukazatele, charakteristiky náhradního generátoru nejsou horší než charakteristiky nahrazeného generátoru;

převodový poměr z motoru na generátor je stejný;

celkové a připojovací rozměry náhradního generátoru umožňují jeho montáž na motor. Je třeba mít na paměti, že většina generátorů zahraničních osobních automobilů má jednonohý držák, zatímco domácí generátory jsou namontovány na motoru dvěma nohami, takže výměna zahraničního generátoru za domácí bude pravděpodobně vyžadovat výměnu montážního držáku generátoru. na motoru;

schémata náhradního a náhradního generátorového soustrojí jsou totožná.

sledovat stav elektrického vedení, zejména čistotu a spolehlivost připojení kontaktů vodičů vhodných pro generátor, regulátor napětí. Při špatných kontaktech může palubní napětí překročit povolené limity;

během elektrického svařování dílů karoserie odpojte všechny vodiče od generátoru a od baterie;

zkontrolujte správné napnutí řemenu alternátoru. Volně napnutý řemen nezajistí efektivní provoz generátoru, příliš napnutý vede ke zničení jeho ložisek;

okamžitě zjistěte příčinu zapálení kontrolky generátoru.

pokud máte podezření na poruchu usměrňovače generátoru, nechte auto s připojenou baterií. To může vést k úplnému vybití baterie a dokonce k požáru elektrického vedení;

zkontrolujte provozuschopnost generátoru zkratováním jeho výstupů k zemi a mezi sebou navzájem;

zkontrolujte provozuschopnost generátoru odpojením baterie za chodu motoru z důvodu možnosti poruchy regulátoru napětí, elektronických prvků vstřikovacích systémů, zapalování, palubního počítače atd.;

nechte elektrolyt, "Tosol" atd. dostat se na generátor.

Pokud porovnáme auto s živým organismem, pak jeho motor funguje jako srdce a generátor funguje jako nervový systém. Bude se auto moci pohybovat bez této jednotky? Ano, může, ale ne na dlouho, zatím ne. Je to alternátor automobilu, který nabíjí baterii a udržuje celkové napětí pracovní sítě. Řekneme vám o principu fungování generátoru a jeho hlavních prvcích.

Jak je jednotka uspořádána

Rotor

Tato část je ve skutečnosti elektromagnet s jedním vinutím. Je umístěn na hřídeli. Přes vinutí je připevněno speciální jádro, jehož průměr je o jeden a půl až dva milimetry menší než průměr startéru. Přívod proudu je zajištěn měděnými kroužky. Jsou také umístěny na hřídeli a jsou spojeny s vinutím speciálními kartáči.

Navíjení

Vinutí startéru je vyrobeno z měděného drátu. Je připevněna k drážkám jádra. Ten je vyroben ve formě kruhu a je vyroben z kovu se zlepšenými magnetickými vlastnostmi. Tento materiál se nazývá transformátorové železo. Protože je generátor třífázový, je startér vybaven třemi vinutími. Navazují na sebe a dohromady připomínají trojúhelník.

V místě jejich připojení je připojen usměrňovací můstek. Drát, ze kterého je vyrobeno vinutí, je opatřen dvojitou tepelně odolnou izolací. Ve většině případů se k tomu používá speciální lak.

Reléový regulátor

Dalším důležitým prvkem je relé-regulátor. Je to elektronický obvod a má výstup na grafitové kartáčky. Reléový regulátor může být instalován v krytu generátoru nebo odděleně od něj. V prvním případě je umístěn vedle grafitových kartáčů a ve druhém jsou kartáče připevněny.

Usměrňovací můstek

Část je tvořena šesti diodami. Ty jsou umístěny na vodivé základně ve dvojicích a jsou vzájemně kombinovány. Na výstupu je střídavé napětí převedeno na stejnosměrné. Most se také nazývá „podkova“ kvůli skutečnosti, že navenek připomíná tento produkt.

Na videu - generátorové zařízení:

Princip činnosti generátoru

Provoz autogenerátoru je založen na principu vzdělávání. To se děje ve vinutí statoru. Elektrické napětí vzniká působením konstantního magnetického pole vytvořeného kolem jádra. Motor pohání rotor generátoru pomocí řemenového pohonu. Na vinutí je přivedeno konstantní napětí, které stačí k vytvoření magnetického toku.

Když se jádro otáčí podél vinutí, vzniká v nich elektromotorická síla. Reléový regulátor nastavuje sílu magnetického toku v souladu se zátěží, která je odstraněna ze svorky generátoru. Na výstupu se tvoří napětí v rozsahu 13,6–14,2 (záleží na roční době). To stačí k dobití a udržení neustále nabitého. Palubní síť je rovněž napájena kladným pólem a je zapojena paralelně s baterií. Bez ohledu na to, který generátor jste si zakoupili, zařízení a princip činnosti budou pro všechny vzorky stejné. Všechny takové jednotky fungují stejným způsobem.

Na videu - princip fungování generátoru:

Bez jediného generátoru auta se neobejde. Tento prvek zajišťuje udržení konstantního napětí, které jednotka generuje v důsledku změny síly proudu, ke které dochází ve vinutích. Pokud se rotor otáčí vysokou frekvencí bez regulátoru, může napětí dosáhnout několika desítek voltů. To povede k vyhoření lamp a rozbití vinutí, diod a dalších zařízení.

Typy regulátorů

Podle jejich konstrukce jsou regulátory napětí rozděleny do dvou hlavních kategorií:

• hybridní;
• integrální.

Do první skupiny patří regulátory, v jejichž elektronickém obvodu se současně používají rádiové prvky a. V moderních modelech automobilů se nejčastěji používají integrální regulátory. Všechny komponenty těchto zařízení (s výjimkou koncového stupně) jsou vyrobeny na bázi tenkovrstvé mikroelektronické technologie.

Kontrolka

Abyste předešli problémům s regulátorem, sledujte kontrolku. Nachází se na palubní desce vozu. Pokud kontrolka svítí, když generátor běží, znamená to poruchu regulátoru napětí nebo samotné jednotky.

Držák alternátoru do auta

Automobilový generátor je obvykle připevněn k přední části motoru pomocí šroubů a speciálních držáků. Na krytech jsou umístěny montážní tlapky a oko zařízení. Pokud je generátor připevněn dvěma nohami, jsou umístěny na dvou krytech motoru. Pokud je použita pouze jedna montážní patka, je umístěna pouze na jednom krytu (přední). Zadní noha má obvykle otvor, ve kterém je instalována rozpěrka. Odstraňuje mezeru vytvořenou mezi držákem motoru a základnou nohy.

Různé provozní režimy generátorového soustrojí

Abyste pochopili generátor automobilu, musíte porozumět režimům jeho provozu. Prvním režimem, který zvážíme, je provoz autogenerátoru při startování motoru. Při startování motoru spotřebovává startér hlavně elektřinu. V tomto režimu je síla proudu velmi velká a to způsobuje výrazný pokles napětí na svorce baterie. Spotřebitele elektřiny tak napájí pouze baterie, která se intenzivně vybíjí.

Ihned po nastartování motoru se generátor stává hlavním zdrojem energie. Zařízení poskytuje proud potřebný k nabíjení baterie a provozu různých elektrických spotřebičů. Poté úroveň nabíjecího proudu klesne. Zdrojem elektřiny zůstává generátor.

Když se zapnou výkonní spotřebiče elektřiny, jako jsou ohřívače světlometů nebo ventilátory kamen, rotor se začne pomalu otáčet. Generátor pak nemůže dávat tolik proudu, jak je potřeba. V tomto režimu se zátěž přenese na baterii, která se rychle vybije.

Generátor můžete vyměnit v autě, ale k tomu musíte dodržovat některá pravidla:

• nová jednotka musí mít stejné proudově-rychlostní charakteristiky jako standardní;
• energetické parametry generátorů musí být stejné;
• rozměry nového generátoru musí být vhodné, aby jej bylo možné snadno nainstalovat na motor;
• jednotky musí mít stejné převodové poměry;
• obvody obou generátorů musí být zcela totožné.

Mějte na paměti, že obecně jsou jednotky instalované na cizích autech připevněny pouze jednou tlapkou. Ve stejné době, domácí zařízení pomocí dvou tlapek. Proto při výměně cizí jednotky za naši budete muset vyměnit montážní držák na motoru.

Při instalaci baterie do auta se musíte ujistit, že je správně zapojena polarita. V případě chyby selže usměrňovač alternátoru, což může vést k požáru. Stejné nebezpečí je spojeno se spuštěním motoru s nesprávným určením polarity.

Při provozu stroje je třeba dodržovat následující pravidla:

• kontrolovat, sledovat čistotu kontaktů a spolehlivost jejich připojení (pokud jsou kontakty vodičů špatné, palubní napětí je mimo rozsah);
• během elektrického svařování konstrukčních prvků odpojte vodiče od generátoru automobilu a baterie;
• ujistěte se, že je řemen alternátoru správně napnutý (je-li volně napnutý, generátor nebude moci efektivně pracovat, pokud je příliš napnutý, jeho ložiska se rychle opotřebují);
• v případě signalizace kontrolkou - okamžitě zjistěte důvod.

Na videu - oprava generátoru:

Za žádných okolností neprovádějte následující:

• opusťte vůz s připojenou baterií, pokud máte podezření, že je usměrňovač vadný (to povede k vybití baterie a požáru kabeláže);
• zkontrolujte, zda generátor funguje uzavřením jeho výstupů k sobě navzájem nebo odpojením baterie při běžícím motoru (kvůli tomu může dojít k poškození regulátoru napětí, palubního počítače, elektronických prvků zapalovacího systému);
• umožnit vniknutí zbytků nemrznoucí směsi nebo jiné kapaliny na generátor;
• ponechejte generátor zapnutý, pokud jsou odpojeny svorky baterie (to vede k poškození elektrického zařízení stroje a regulátoru napětí).

Řekli jsme vám o hlavních funkcích generátoru. Tyto znalosti budou užitečné pro každého řidiče, který se snaží porozumět autům. Pamatujte, že generátor je velmi složité zařízení, proto je důležité se o něj dobře starat. Neustále sledujte stav všech jeho částí a také stupeň napnutí hnacího řemene. Pak vám autogenerátor bude moci sloužit co nejdéle.

Zanechte prosím svůj komentář k tomu, co čtete! Váš názor nás zajímá.

Součástí elektrického vybavení každého vozu je generátor – hlavní zdroj elektrické energie. Spolu s regulátorem napětí se nazývá generátorová souprava. Alternátory jsou instalovány na moderních autech. Nejlépe splňují požadavky.

Základní požadavky na automobilové generátory

1. Generátor musí poskytovat nepřerušovaný proud a mít dostatečný výkon, aby:

- současně dodávat elektřinu pracujícím spotřebitelům a nabíjet baterii;

- když byly všechny běžné spotřebiče elektřiny zapnuty při nízkých otáčkách motoru, nedošlo k silnému vybití baterie;

- napětí v palubní síti bylo ve stanovených mezích v celém rozsahu elektrického zatížení a otáček rotoru.

2. Generátor musí mít dostatečnou pevnost, dlouhou životnost, malou hmotnost a rozměry, nízkou hlučnost a rádiové rušení.

Základní pojmy

Tuzemští vývojáři a výrobci elektrických zařízení používají následující pojmy.

Elektrický systém vozidla - určený pro nepřetržité napájení elektrických spotřebičů zařazených do palubní sítě vozidla. Skládá se z generátorového soustrojí, baterie a zařízení, která zajišťují monitorování zdraví a ochranu proti přetížení systému.

Generátor- zařízení, které přeměňuje mechanickou energii přijatou z motoru na energii elektrickou.

Regulátor napětí – zařízení, které udržuje napětí palubní sítě vozidla ve stanovených mezích při změně elektrického zatížení, otáček rotoru generátoru a okolní teploty.

Dobíjecí startovací baterie (akumulátor) – krátkodobě akumuluje a ukládá elektřinu pro nastartování motoru a napájení elektrických spotřebičů (při vypnutém motoru nebo nedostatečném výkonu vyvinutém generátorem).

Princip generátoru

V jádru provoz generátoru spočívá v efektu elektromagnetické indukce. Pokud je cívka, například z měděného drátu, proražena magnetickým tokem, pak se při jeho změně na svorkách cívky objeví střídavé elektrické napětí. Naopak pro vznik magnetického toku stačí cívkou propustit elektrický proud. K získání střídavého elektrického proudu je tedy zapotřebí cívka, kterou protéká stejnosměrný elektrický proud, vytvářející magnetický tok, nazývaný budicí vinutí, a systém ocelových pólů, jehož účelem je přivést magnetický tok k cívkám. , nazývané statorové vinutí, ve kterém se indukuje střídavé napětí.

Tyto cívky jsou umístěny v drážkách ocelové konstrukce, magnetického obvodu (železného obalu) statoru. Statorové vinutí tvoří svým magnetickým obvodem vlastní stator generátoru, jeho nejdůležitější pevnou část, ve které vzniká elektrický proud, a budicí vinutí s pólovou soustavou a některými dalšími částmi (hřídel, sběrací kroužky) tvoří rotor, jeho nejv. důležitá rotační část. Budicí vinutí lze napájet ze samotného generátoru. V tomto případě generátor pracuje na samobuzení.

V tomto případě zbytkový magnetický tok v generátoru, tj. tok, který ocelové části magnetického obvodu tvoří při nepřítomnosti proudu v budícím vinutí, je malý a zajišťuje samobuzení generátoru pouze při příliš vysokých otáčkách. Proto v obvodu soustrojí generátoru, kde nejsou budicí vinutí připojena k baterii, je takovéto externí připojení zavedeno, obvykle prostřednictvím kontrolky stavu generátoru. Proud protékající touto lampou do budícího vinutí po zapnutí spínače zapalování a zajišťuje počáteční buzení generátoru. Síla tohoto proudu by neměla být příliš velká, aby nedocházelo k vybíjení baterie, ale ani příliš malá, protože v tomto případě je generátor buzen na příliš vysoké otáčky, proto výrobci uvádějí požadovaný výkon testovací lampy - obvykle 2 . .. 3. út

Když se rotor otáčí naproti cívkám statorového vinutí se střídavě objevují „severní“ a „jižní“ póly rotoru, to znamená, že se mění směr magnetického toku pronikajícího do cívky, což způsobuje výskyt střídavého napětí v ní. Frekvence tohoto napětí f závisí na frekvenci otáčení rotoru generátoru N a počtu jeho párů pólů p:

f=p*N/60

Až na vzácné výjimky mají generátory zahraničních firem i domácích v magnetickém systému rotoru šest „jižních“ a šest „severních“ pólů. V tomto případě je frekvence f 10krát menší než frekvence otáčení i rotoru generátoru. Protože rotor generátoru přijímá rotaci z klikového hřídele motoru, může být frekvence otáčení klikového hřídele motoru měřena z frekvence střídavého napětí generátoru. K tomu generátor vytváří výstup statorového vinutí, ke kterému je připojen tachometr. V tomto případě má napětí na vstupu tachometru pulzující charakter, protože se ukázalo, že je zapojeno paralelně s diodou usměrňovače výkonu generátoru. Vezmeme-li v úvahu převodový poměr i řemenového pohonu od motoru ke generátoru, frekvence signálu na vstupu otáčkoměru ft souvisí s otáčkami klikového hřídele motoru Ndv poměrem:

f=p*Ndv(i)/60

Samozřejmě při prokluzu hnacího řemene je tento poměr mírně narušen a proto je třeba dbát na to, aby byl řemen vždy dostatečně napnutý. Když p=6, (ve většině případů) je výše uvedený poměr zjednodušený fт = Ndv (i)/10. Palubní síť vyžaduje stálé napájení. Proto vinutí statoru napájí palubní síť vozidla přes usměrňovač zabudovaný v generátoru.

Vinutí statoru generátoru zahraniční firmy, stejně jako domácí - třífázové. Skládá se ze tří částí, nazývaných fázová vinutí nebo jednoduše fáze, ve kterých jsou napětí a proudy vzájemně posunuty o třetinu periody, tj. o 120 elektrických stupňů, jak je znázorněno na obr. I. Fáze mohou být zapojeny do "hvězdy" nebo "trojúhelníku". V tomto případě se rozlišují fázová a lineární napětí a proudy. Mezi konci fázových vinutí působí fázová napětí Uph. V těchto vinutích protékají I proudy If, zatímco mezi vodiči spojujícími vinutí statoru s usměrňovačem působí lineární napětí Ul. V těchto drátech protékají lineární proudy Jl. Usměrňovač přirozeně usměrňuje ty veličiny, které jsou mu dodávány, tedy lineárně.

Obr. 1. Schematické schéma generátorového soustrojí.

Uf1 - Uf3 - napětí ve fázových vinutích: Ud - usměrněné napětí; 1, 2, 3 - vinutí tří fází statoru: 4 - výkonové usměrňovací diody; 5 - akumulátor; 6 - zatížení; 7 - diody usměrňovače budícího vinutí; 8 - budicí vinutí; 9 - regulátor napětí

Při připojení k „trojúhelníku“ jsou fázové proudy v kořenu 3krát menší než lineární, zatímco „hvězda“ má lineární a fázové proudy stejné. To znamená, že při stejném proudu vydávaném generátorem je proud ve fázových vinutích, když jsou připojeny k „trojúhelníku“, mnohem menší než proud „hvězdy“. Proto se u generátorů s vysokým výkonem často používá spojení „trojúhelník“, protože při nižších proudech lze vinutí navinout silnějším drátem, který je technologicky vyspělejší. Nicméně lineární napětí na „hvězdě“ k odmocnině 3 jsou větší než fázové napětí, zatímco na „trojúhelníku“ jsou stejná, a aby bylo dosaženo stejného výstupního napětí při stejných rychlostech otáčení, „ trojúhelník“ vyžaduje odpovídající zvýšení počtu závitů jeho fází ve srovnání s „hvězdou“.

tenčí drát lze použít i s hvězdicovým zapojením. V tomto případě je vinutí vyrobeno ze dvou paralelních vinutí, z nichž každé je spojeno do „hvězdy“, tj. získá se „dvojitá hvězda“.

Usměrňovač pro třífázový systém obsahuje šest výkonových polovodičových diod, z nichž tři: VD1, VD3 a VD5 jsou připojeny ke svorce „+“ generátoru a další tři: VD2, VD4 a VD6 jsou připojeny k „ -“ („zemní“) terminál. V případě potřeby posílení výkonu generátoru se použije přídavné rameno usměrňovače na bázi diod VD7, VD8, znázorněné na obr. 1, tečkovaná čára. Takový obvod usměrňovače se může uskutečnit pouze tehdy, když jsou vinutí statoru připojena k „hvězdě“, protože přídavné rameno je napájeno z „nulového“ bodu „hvězdy“.

Ve značném počtu typů generátorů zahraničních firem, budicí vinutí je připojeno k vlastnímu usměrňovači, sestavenému na diodách VD9-VD 11. Takové zapojení budícího vinutí zabraňuje tomu, aby jím protékal vybíjecí proud baterie, když motor auta neběží . Polovodičové diody jsou v otevřeném stavu a nekladou významný odpor průchodu proudu, když je na ně aplikováno napětí v propustném směru a prakticky neprocházejí proudem, když je aplikováno zpětné napětí.

Podle grafu fázového napětí (viz obr. 1) lze určit, které diody jsou v tuto chvíli rozepnuté a které sepnuté. Fázová napětí Uf1 působí ve vinutí první fáze, Uf2 - ve druhé, Uf3 - ve třetí. Tato napětí se mění podél křivek blízkých sinusoidě a v některých okamžicích jsou kladná, v jiných záporná. Pokud je kladný směr napětí ve fázi brán podél šipky směřující k nulovému bodu vinutí statoru a záporný od něj, pak například po dobu t1, kdy napětí druhé fáze chybí, první fáze je pozitivní a třetí je negativní. Směr fázových napětí odpovídá šipkám znázorněným na Obr. 1. Proud vinutím, diodami a zátěží poteče ve směru těchto šipek.

Zároveň jsou diody otevřené VD1 a VD4. Když vezmeme v úvahu jakékoli jiné časové okamžiky, je snadné ověřit, že v třífázovém systému napětí vznikajícího ve vinutí fází generátoru přecházejí diody výkonového usměrňovače z otevřené do uzavřené a zpět takovým způsobem, že proud v zátěži má pouze jeden směr - od „+“ svorky generátoru k jejímu výstupu „-“ („zem“), tj. v zátěži protéká konstantní (usměrněný) proud. Obdobně fungují i ​​usměrňovací diody budícího vinutí, které toto vinutí napájejí usměrněným proudem. Usměrňovač budícího vinutí navíc obsahuje také 6 diod, ale tři z nich VD2, VD4, VD6 jsou společné s výkonovým usměrňovačem. Takže v čase t1 jsou otevřené diody VD4 a VD9, kterými vstupuje usměrněný proud do budícího vinutí. Tento proud je mnohem menší než proud dodávaný generátorem do zátěže. Proto se jako diody VD9-VD11 používají nízkoproudové diody malých rozměrů pro proud do 2 A (pro srovnání výkonové usměrňovací diody umožňují protékat proudy až 25 ... 35 A).

Zbývá zvážit princip činnost usměrňovacího ramene obsahujícího diody VD7 a VD8. Pokud by fázová napětí byla čistě sinusová, tyto diody by se vůbec neúčastnily procesu přeměny AC na DC. U skutečných generátorů se však tvar fázových napětí liší od sinusoidy. Jde o součet sinusoid, kterým se říká harmonické složky nebo harmonické - první, jejíž frekvence se shoduje s frekvencí fázového napětí, a vyšších, hlavně třetí, jejíž frekvence je třikrát vyšší než první. Znázornění reálného tvaru fázového napětí jako součtu dvou harmonických (první a třetí) je na obr.2.

Stator generátoru (obr. 3) je sestaven z ocelových plechů o tloušťce 0,8 ... 1 mm, ale častěji je navinut „na hraně“. Tato konstrukce poskytuje méně odpadu při zpracování a vysokou vyrobitelnost. Když je statorový svazek vyroben navíjením, má statorový třmen obvykle přes drážky výstupky, podél kterých je při navíjení fixována poloha vrstev vůči sobě navzájem. Tyto výstupky zlepšují chlazení statoru díky jeho vyvinutějšímu vnějšímu povrchu.

Potřeba úspor kovu vedl k vytvoření designu svazku statoru, rekrutovaného ze samostatných segmentů ve tvaru podkovy. Upevnění mezi jednotlivými plechy statorového svazku do monolitické konstrukce se provádí svařováním nebo nýty. Téměř všechny sériově vyráběné autogenerátory mají 36 slotů, ve kterých je umístěno vinutí statoru. Drážky jsou izolovány fóliovou izolací nebo stříkány epoxidovou směsí.

4 Schéma vinutí statoru generátoru Obr.

A - distribuovaná smyčka, B - vlna koncentrovaná, C - distribuovaná vlna

——- 1 fáze, – – – – – – 2 fáze, -..-..-..- 3 fáze

V drážkách je vinutí statoru, provedené podle schémat (obr. 4) ve formě rozložené smyčky (obr. 4, A) nebo vlnově koncentrované (obr. 4, B), vlnově rozložené (obr. 4 , C) vinutí. Smyčkové vinutí je charakteristické tím, že jeho sekce (nebo poloviční sekce) jsou vyrobeny ve formě cívek s čelním připojením na obou stranách statorového pouzdra proti sobě. Vlnové vinutí skutečně připomíná vlnu, protože jeho čelní spoje mezi stranami sekce (nebo poloviční sekce) jsou střídavě umístěny na jedné nebo druhé straně pouzdra statoru. U rozděleného vinutí je sekce rozdělena na dvě poloviny vycházející z jedné drážky, přičemž jedna polovina jde doleva a druhá doprava. Vzdálenost mezi stranami sekce (nebo poloviční sekce) každého fázového vinutí je 3 dílky drážky, tzn. jestliže jedna strana sekce leží v drážce běžně brané jako první, pak druhá strana zapadá do čtvrté drážky. Vinutí je v drážce upevněno drážkovým klínem z izolačního materiálu. Po položení vinutí je povinné stator impregnovat lakem.

Automobilová funkce generátorů je pohled na pólový systém rotoru (obr.5). Obsahuje dvě kůlové poloviny s výstupky - zobákovitými kůly, na každé polovině šest. Poloviny pólů jsou vyrobeny lisováním a mohou mít výstupky - poloprůchodky. Při absenci výčnělků je při nalisování na hřídel mezi polovinami pólů instalováno pouzdro s budicím vinutím navinutým na rámu, zatímco navíjení se provádí po instalaci pouzdra uvnitř rámu.

Obr.5. Rotor automobilového generátoru: a - smontovaný; b – demontovaný sloupový systém; 1,3-pólové poloviny; 2 - budicí vinutí; 4 - kontaktní kroužky; 5 - hřídel

Pokud mají poloviny pólů poloviční pouzdra, pak je budicí vinutí předběžně navinuto na rám a instalováno při stlačení polovin pólů tak, aby poloviční pouzdra vstoupily do rámu. Koncové bočnice rámu mají výstupky západky, které vstupují do interpolárních mezer na koncích polovin tyče a zabraňují otáčení rámu na objímce. Nalisování polovin pólů na hřídel je doprovázeno jejich utěsněním, které zmenšuje vzduchové mezery mezi pouzdrem a polovinami pólů nebo poloprůchodkami a má pozitivní vliv na výstupní charakteristiky generátoru.

Při pronásledování kov teče do drážek hřídele, což znesnadňuje převinutí budícího vinutí při jeho vyhoření nebo prasknutí, protože pólový systém rotoru se obtížně rozebírá. Budicí vinutí smontované s rotorem je impregnováno lakem. Zobáky pólů jsou obvykle zkoseny na okrajích na jedné nebo obou stranách, aby se snížil magnetický šum generátorů. U některých provedení je za stejným účelem umístěn pod ostrými kužely zobáků protihlukový nemagnetický kroužek, umístěný nad budícím vinutím. Tento kroužek zabraňuje kmitání zobáků při změně magnetického toku a tím i vydávání magnetického šumu.

Po sestavení dynamika vyvážení rotoru, které se provádí odvrtáním přebytečného materiálu u polovin pólů. Na hřídeli rotoru jsou dále kontaktní kroužky, nejčastěji měděné, s plastovým zalisováním. Vývody vinutí buzení jsou ke kroužkům připájeny nebo přivařeny. Někdy jsou kroužky vyrobeny z mosazi nebo nerezové oceli, což snižuje opotřebení a oxidaci, zejména při práci ve vlhkém prostředí. Průměr kroužků, když je sestava kartáčového kontaktu umístěna mimo vnitřní dutinu generátoru, nemůže překročit vnitřní průměr ložiska instalovaného ve víku ze strany sběracích kroužků, protože při montáži ložisko prochází přes kroužky. Malý průměr kroužků také pomáhá snižovat opotřebení kartáčů. Právě pro podmínky instalace některé firmy používají jako zadní podpěru rotoru valivá ložiska, protože. kuličková ložiska stejného průměru mají kratší zdroj.

Rotorové hřídele jsou vyrobeny zpravidla z měkké automatové oceli, avšak při použití válečkového ložiska, jehož válečky působí přímo na konec hřídele ze strany sběracích kroužků, je hřídel vyrobena z legované oceli a čep hřídele je cementovaný a kalený. Na závitovém konci hřídele je vyříznuta drážka pro pero pro uchycení řemenice. V mnoha moderních provedeních však klíč chybí. V tomto případě má koncová část hřídele vybrání nebo výstupek na klíč ve tvaru šestiúhelníku. To pomáhá zabránit otáčení hřídele při utahování matice řemenice nebo při demontáži, kdy je nutné řemenici a ventilátor demontovat.

kartáčový uzel - jedná se o plastovou konstrukci, ve které jsou umístěny kartáče tzn. posuvné kontakty. V automobilových alternátorech se používají dva typy kartáčů - měděný grafit a elektrografit. Ty mají ve srovnání s měděno-grafitovými zvýšený úbytek napětí v kontaktu s kroužkem, což nepříznivě ovlivňuje výstupní charakteristiky generátoru, ale zajišťují mnohem menší opotřebení sběracích kroužků. Kartáče jsou přitlačovány na kroužky silou pružin. Obvykle jsou kartáče namontovány podél poloměru sběracích kroužků, ale existují také takzvané reaktivní držáky kartáčů, kde osa kartáče svírá úhel s poloměrem kroužku v místě kontaktu kartáče. To snižuje tření kartáčku ve vedeních držáku kartáčku a zajišťuje tak spolehlivější kontakt kartáčku s kroužkem. Držák kartáče a regulátor napětí často tvoří neoddělitelnou jedinou jednotku.

Usměrňovací uzly se používají dva typy - buď se jedná o desky chladiče, do kterých jsou zalisovány (nebo připájeny) výkonové usměrňovací diody nebo na kterých jsou napájeny a utěsněny křemíkové přechody těchto diod, nebo se jedná o provedení s vysoce vyvinutým žebrováním, ve kterém jsou diody, obvykle tabletové -typ, jsou připájeny k chladičům . Diody přídavného usměrňovače mají obvykle plastové pouzdro válcového tvaru nebo ve tvaru hrášku, nebo jsou vyrobeny ve formě samostatné utěsněné jednotky, jejíž zapojení do obvodu se provádí pomocí přípojnic. Zařazení usměrňovacích jednotek do obvodu generátoru se provádí pájením nebo svařováním fázových vodičů na speciální montážní podložky usměrňovače nebo šrouby.

Nejnebezpečnější pro generátor, a zejména pro kabeláž automobilové palubní sítě, je přemostění desek chladiče připojených k „země“ a „+“ svorce generátoru kovovými předměty náhodně zachycenými mezi nimi. nebo vodivé můstky vzniklé znečištěním, tk. to způsobí zkrat v okruhu baterie a je možný požár. Aby se tomu zabránilo, jsou desky a další části usměrňovacích generátorů některých společností částečně nebo zcela pokryty izolační vrstvou. V monolitickém provedení usměrňovací jednotky jsou chladiče kombinovány především s montážními deskami z izolačního materiálu, vyztuženými spojovacími tyčemi.

Ložiskové jednotky Generátory jsou typicky kuličková ložiska s hlubokou drážkou s jednorázovým mazáním plastickým mazivem na celou dobu životnosti a jednostranným nebo oboustranným těsněním zabudovaným do ložiska. Valivá ložiska se používají pouze na straně sběracích kroužků a poměrně zřídka, hlavně u amerických firem. Usazení kuličkových ložisek na hřídeli na straně sběracích kroužků je obvykle těsné, na straně pohonu posuvné, v sedle víka naopak na straně sběracích kroužků posuvné, na strana pohonu je těsná. Vzhledem k tomu, že vnější kroužek ložiska na straně sběracích kroužků má schopnost otáčet se v sedle krytu, ložisko a kryt mohou brzy selhat, rotor se dotkne statoru. Aby se ložisko netočilo, jsou v sedle krytu umístěna různá zařízení - pryžové kroužky, plastové misky, vlnité ocelové pružiny atd.

Návrh regulátoru napětí je do značné míry dáno technologií jejich výroby. Při výrobě obvodu na diskrétních prvcích má regulátor obvykle desku s plošnými spoji, na které jsou tyto prvky umístěny. Současně lze některé prvky, například ladicí odpory, vyrobit pomocí tlustovrstvé technologie. Hybridní technologie předpokládá, že rezistory jsou vyrobeny na keramické desce a spojeny s polovodičovými prvky - diodami, zenerovými diodami, tranzistory, které jsou vybaleny nebo zabaleny na kovovém substrátu. U regulátoru vyrobeného na monokrystalu křemíku je celý obvod regulátoru umístěn v tomto krystalu. Hybridní regulátory napětí a monokrystalové regulátory napětí nepodléhají demontáži ani opravě.

Chlazení generátoru provádí jeden nebo dva ventilátory namontované na jeho hřídeli. V tomto případě u tradičního provedení generátorů (obr. 7, a) je vzduch nasáván odstředivým ventilátorem do krytu ze strany sběracích kroužků. U generátorů s kartáčovou sestavou, regulátorem napětí a usměrňovačem vně vnitřní dutiny a chráněným pláštěm je vzduch nasáván štěrbinami v tomto plášti, čímž je vzduch směrován do nejteplejších míst - do usměrňovače a regulátoru napětí. U vozů s hustým uspořádáním motorového prostoru, ve kterých je teplota vzduchu příliš vysoká, se používají generátory se speciálním pláštěm (obr. 7, b), upevněné na zadním krytu a vybavené odbočnou trubkou s hadicí. kterým do generátoru vstupuje studený a čistý venkovní vzduch. Taková provedení se používají například na vozech BMW. U „kompaktních“ generátorů je chladicí vzduch odebírán ze zadního i předního krytu.

Obr.7. Chladicí systém generátoru.

a - generátory konvenční konstrukce; b - generátory pro zvýšené teploty v motorovém prostoru; c – generátory kompaktní konstrukce.

Šipky ukazují směr proudění vzduchu

Velké elektrické generátory instalované na speciálních vozidlech, nákladních automobilech a autobusech mají určité rozdíly. Konkrétně mají dva pólové systémy rotoru namontované na jedné hřídeli a následně dvě budicí vinutí, 72 štěrbin na statoru atd. V konstrukci těchto generátorů však nejsou žádné zásadní rozdíly od uvažovaných konstrukcí.

Charakteristika automobilových generátorů

Schopnost generátorového soustrojí dodávat spotřebitelům elektřinu v různých provozních režimech motoru je dána jeho proudově-otáčkovou charakteristikou (TLC) - závislostí maximálního proudového výkonu generátoru na otáčkách rotoru při konstantním napětí na výkonových výstupech. . Na Obr. 1 ukazuje charakteristiku proud-rychlost generátoru.

Rýže. 1. Proudově-otáčková charakteristika generátorových soustrojí.

Graf obsahuje následující charakteristické body:

n0 je počáteční rychlost rotoru bez zatížení, při které generátor začne dodávat proud;

Ihd - výstupní proud generátoru při rychlosti odpovídající minimálním stabilním volnoběžným otáčkám motoru.

U moderních generátorů je proud udávaný v tomto režimu 40-50 % jmenovitého;

Idm je maximální (jmenovitý) výstupní proud při rychlosti rotoru 5 000 min”‘ (6 000 min” u moderních generátorů).

Jsou stanoveny TLC:

- s vlastním buzením (obvod budícího vinutí je napájen vlastním generátorem);

- s nezávislým buzením (obvod budícího vinutí je napájen z externího zdroje);

- pro generátorovou soupravu (regulátor napětí zahrnutý v obvodu);

- pro generátor (regulátor napětí je deaktivován);

– ve studeném stavu (chladem se rozumí takový stav, kdy je teplota uzlů generátoru prakticky rovna teplotě okolního vzduchu (25 ± 10) °С, protože generátor se při experimentálním stanovení TLC zahřívá, doba experimentu by měla být minimální, tj. ne více než 1 minuta, a druhý experiment by měl být proveden poté, co se teplota uzlů opět vyrovná teplotě okolního vzduchu);

- v zahřátém stavu.

V technické dokumentaci ke generátorům je často uveden nikoli celý TLC, ale pouze jeho jednotlivé charakteristické body (viz obr. 1).

Mezi tyto body patří:

- počáteční otáčky při volnoběhu n0. Odpovídá nastavenému napětí generátoru bez zátěže;

- nejvyšší proud daný generátorem Idm. (Automobilové generátory ventilů jsou samoomezující, tj. po dosažení síly Idm, jejíž hodnota se blíží hodnotě zkratového proudu, generátor při dalším zvýšení rychlosti otáčení nemůže vydat proud spotřebiče větší hodnotu. Proud Idm vynásobený jmenovitým napětím určuje jmenovitý výkon automobilových generátorů );

- rychlost otáčení npn a síla proudu Idn v režimu návrhu. (Bod režimu návrhu je určen v bodě, kde se TLC dotýká tečny nakreslené z počátku. Přibližně lze vypočítanou hodnotu síly proudu určit jako 0,67 Idm frekvence otáčení, proud generátoru se zvyšuje a následně ohřev jeho uzlů, ale zároveň se zvyšuje intenzita chlazení generátoru ventilátorem umístěným na jeho hřídeli. Při vysokých otáčkách převažuje zvýšení intenzity ohřevu nad zvýšením intenzity chlazení a ohřevu. uzlů generátoru klesá.);

- otáčky nxd a síla proudu Ixd v režimu odpovídajícím volnoběhu spalovacího motoru (ICE). V tomto režimu musí generátor poskytovat proudovou sílu nezbytnou pro napájení řady důležitých spotřebičů, především zapalování v karburátorových spalovacích motorech.

Jak definovat parametry vašeho generátoru:

Pro domácí generátory: Pro nové modely domácích motorů (VAZ-2111, 2112, ZMZ-406 atd.): jsou instalovány generátory kompaktního designu (94.3701 atd.). Bezkomutátorové (induktorové) generátory (955.3701 pro VAZ, G700A pro UAZ) se od tradiční konstrukce liší tím, že mají permanentní magnety na rotoru a budicí vinutí na statoru (smíšené buzení). To umožnilo obejít se bez kartáčové sestavy (zranitelná část generátoru) a sběracích kroužků. Tyto generátory však mají o něco větší hmotnost a vyšší hlučnost.

Na štítu generátoru jsou obvykle uvedeny jeho hlavní parametry:

– jmenovité napětí 14 nebo 28 V (v závislosti na jmenovitém napětí elektrického systému);

- jmenovitý proud, který se bere jako maximální výstupní proud generátoru.

– Typ, značka generátoru

Hlavní charakteristikou generátorového soustrojí je jeho proudově-rychlostní charakteristika (TLC), tj. závislost proudu dodávaného generátorem do sítě na otáčkách jeho rotoru při konstantním napětí na výkonových výstupech generátoru.

Tato vlastnost je definována když generátor běží s plně nabitou baterií o jmenovité kapacitě vyjádřené v A/h, která je minimálně 50 % jmenovitého proudu generátoru. Charakteristiku lze určit ve studeném a zahřátém stavu generátoru. Studeným stavem se v tomto případě rozumí takový stav, kdy je teplota všech částí a sestav generátoru rovna okolní teplotě, jejíž hodnota by měla být 23±5°C. Teplota vzduchu se zjišťuje v bodě ve vzdálenosti 5 cm od vstupu vzduchu generátoru. Protože se generátor během charakterizace zahřívá vlivem výkonových ztrát, které se v něm uvolňují, je metodicky obtížné zaznamenat TLC ve studeném stavu a většina firem udává proudově-otáčkové charakteristiky generátorů v zahřátém stavu, tedy ve stavu, ve kterém součásti a části generátoru se ohřívají v každém určeném bodě na ustálenou hodnotu v důsledku ztrát výkonu generovaných v generátoru při výše uvedené teplotě chladicího vzduchu.

Frekvenční rozsah rotace během charakterizace je mezi minimální frekvencí, při které generátorová soustrojí vyvíjí proud 2A (asi 1000 min-1) a maximální. Charakterizace se provádí s intervalem 500 až 4000 min-1 a 1000 min-1 při vyšších frekvencích. Některé společnosti poskytují charakteristiky proudu a rychlosti stanovené při jmenovitém napětí, tj. při 14 V, typickém pro automobily. Tyto charakteristiky je však možné odstranit pouze pomocí regulátoru speciálně přestavěného pro vysokou úroveň udržení napětí. Aby se zabránilo činnosti regulátoru napětí při odběru charakteristiky proud-rychlost, je stanovena při napětí Ut = 13,5 ± 0,1 V pro 12voltový palubní systém. Je povolena i zrychlená metoda pro stanovení proudově-rychlostní charakteristiky vyžadující speciální automatizovaný stojan, ve kterém se generátor zahřívá po dobu 30 minut rychlostí 3000 min-1 odpovídající této frekvenci, síle proudu a výše uvedenému napětí. Doba charakterizace by neměla přesáhnout 30 s při neustále se měnící rychlosti.

Proudově rychlostní charakteristika má charakteristické body, mezi které patří:

n0 - počáteční rychlost bez zatížení. Protože charakterizace obvykle začíná zatěžovacím proudem (asi 2A), tento bod se získá extrapolací charakterizace provedené na průsečík s osou x.

nL jsou minimální provozní otáčky, tj. otáčky přibližně odpovídající otáčkám motoru naprázdno. Podmíněně přijato, nL = 1500 min-1. Tato frekvence odpovídá aktuálnímu IL. Bosch přijal nL=1800 min-1 pro „kompaktní“ generátory. Typicky je IL 40…50 % jmenovitého proudu.

nR jsou jmenovité otáčky, při kterých je generován jmenovitý proud IR. Předpokládá se, že tato rychlost je nR = 6000 min-1. IR je nejmenší proud, který musí generátorová souprava generovat při rychlosti nR.

NMAX - maximální rychlost. Při této rychlosti generátor generuje maximální proud Imax. Typicky se maximální proud jen málo liší od jmenovitého IR (ne více než 10 %).

Výrobci uvádějí ve svých informačních materiálech převážně pouze charakteristické body proudově-rychlostní charakteristiky. U generátorových soustrojí osobních automobilů je však s dostatečnou mírou přesnosti možné určit proudorychlostní charakteristiku ze známé jmenovité hodnoty proudu IR a charakteristiky podle obr. 8, kde jsou hodnoty proud generátoru jsou uvedeny ve vztahu k jeho jmenovité hodnotě.

Kromě proudově-rychlostní charakteristiky soustrojí generátoru je také charakterizováno frekvencí samobuzení. Když generátor běží na autě s akumulátorem, musí být generátor samobuzen při otáčkách motoru nižších, než jsou jeho volnoběžné otáčky. V tomto případě musí být samozřejmě součástí obvodu svítilna pro hlídání provozního stavu generátorového soustrojí s výkonem určeným pro něj výrobcem generátoru a paralelní odpory k němu, pokud jsou obvodem zajištěny.

Další charakteristikou, pomocí které je možné prezentovat energetické schopnosti generátoru, tedy určit množství výkonu odebraného generátorem z motoru, je hodnota jeho koeficientu výkonu (COP), stanovená v režimech odpovídajících body proudově-rychlostní charakteristiky (obr. 8), je pro orientaci uvedena hodnota účinnosti dle obr.8, protože záleží na konstrukci generátoru - tloušťce desek, ze kterých je stator sestaven, průměru sběracích kroužků, ložisek, odporu vinutí atd., ale hlavně na výkonu generátoru. Čím je generátor výkonnější, tím je jeho účinnost vyšší.

8 Výstupní charakteristiky automobilových generátorů Obr.

1 - proudově-otáčková charakteristika, 2 - účinnost podle bodů proudově-otáčkové charakteristiky

Konečně je generátorové soustrojí charakterizováno rozsahem svého výstupního napětí, kdy se otáčky, zatěžovací proud a teplota mění v určitých mezích. Obvykle firemní brožury udávají napětí mezi výstupem „+“ a „zem“ generátorového soustrojí v řídicím bodě nebo nastavovací napětí regulátoru, když je generátor studený při rychlosti 6000 min-1, s proudem zátěž 5 A a provoz kompletní s akumulátorem, dále tepelná kompenzace - změna regulovaného napětí v závislosti na okolní teplotě. Tepelná kompenzace je indikována jako koeficient charakterizující změnu napětí při změně okolní teploty o ~1°C. Jak je uvedeno výše, jak teplota stoupá, napětí generátoru klesá. Pro osobní automobily některé společnosti nabízejí generátorová soustrojí s následujícím nastavením regulátoru a teplotní kompenzací:

Nastavovací napětí, V …………………………… 14,1±0,1 14,5+0,1

Teplotní kompenzace, mV/°C …………………………. -7+1,5 -10±2

Pohon generátoru

Pohon generátorů je prováděn z řemenice klikového hřídele řemenovým převodem. Čím větší je průměr řemenice na klikovém hřídeli a čím menší je průměr řemenice generátoru (poměr průměru se nazývá převodový poměr), tím vyšší jsou otáčky generátoru a je schopen poskytnout spotřebitelům více proudu.

Pohon klínovým řemenem nelze použít pro převodové poměry větší než 1,7-3. Za prvé je to dáno tím, že u kladek s malým průměrem se klínový řemen intenzivně opotřebovává.

U moderních modelů je pohon zpravidla prováděn klínovým žebrovaným řemenem. Díky své větší flexibilitě umožňuje instalovat na generátor řemenici s malým průměrem a v důsledku toho získat vyšší převodové poměry, to znamená použití vysokorychlostních generátorů. Napínání žebrovaného klínového řemenu se provádí zpravidla napínacími kladkami se stacionárním generátorem.

Držák generátoru

Generátory jsou přišroubovány k přední části motoru na speciálních konzolách. Na krytech jsou umístěny fixační patky a napínací oko generátoru. Pokud je upevnění provedeno dvěma tlapkami, jsou umístěny na obou krytech, pokud je pouze jedna tlapka, je umístěna na předním krytu. V zadním otvoru pro nohy (pokud jsou dvě montážní nohy) je obvykle distanční pouzdro, které eliminuje mezeru mezi držákem motoru a sedlem nohou.

Regulátory napětí

Regulátory udržují napětí generátoru v určitých mezích pro optimální provoz elektrických spotřebičů zařazených do palubní sítě vozidla. Všechny regulátory napětí mají měřicí prvky, kterými jsou snímače napětí, a ovládací prvky, které jej regulují.

U vibračních regulátorů je měřicím a ovládacím prvkem elektromagnetické relé. U kontaktně-tranzistorových regulátorů je elektromagnetické relé umístěno v měřicí části a elektronické prvky v ovládací části. Tyto dva typy regulátorů jsou nyní zcela nahrazeny elektronickými.

Polovodičové bezkontaktní elektronické regulátory jsou obvykle zabudovány do generátoru a kombinovány s kartáčovou sestavou. Mění budící proud změnou doby zapnutí vinutí rotoru do napájecí sítě. Tyto regulátory nepodléhají nesouososti a nevyžadují žádnou údržbu, kromě kontroly spolehlivosti kontaktů.

Regulátory napětí mají vlastnost tepelné kompenzace - změny napětí dodávaného do baterie v závislosti na teplotě vzduchu v motorovém prostoru pro optimální nabíjení baterie. Čím nižší je teplota vzduchu, tím větší napětí musí být přiváděno do baterie a naopak. Hodnota tepelné kompenzace dosahuje až 0,01 V na 1°C. Některé modely dálkových regulátorů (2702.3702, РР-132А, 1902.3702 a 131.3702) mají stupňovité ruční spínače úrovně napětí (zima/léto).

Princip činnosti regulátoru napětí

V současné době jsou všechny generátorové soustrojí vybaveny polovodičovými elektronickými regulátory napětí, obvykle zabudovanými v generátoru. Schémata jejich provedení a konstrukce se mohou lišit, ale princip fungování všech regulátorů je stejný. Napětí generátoru bez regulátoru závisí na rychlosti jeho rotoru, magnetickém toku vytvářeném budícím vinutím a následně na síle proudu v tomto vinutí a na velikosti proudu dodávaného generátorem spotřebitelům. Čím větší je rychlost otáčení a budící proud, tím větší je napětí generátoru, čím větší je zatěžovací proud, tím nižší je toto napětí.

Funkcí regulátoru napětí je stabilizovat napětí při změně otáček a zátěže vlivem vlivu na budící proud. Samozřejmě můžete změnit proud v budicím obvodu zavedením přídavného odporu do tohoto obvodu, jak to bylo provedeno u předchozích vibračních regulátorů napětí, ale tato metoda je spojena se ztrátou výkonu v tomto rezistoru a v elektronických regulátorech se nepoužívá. Elektronické regulátory mění budicí proud zapínáním a vypínáním budícího vinutí ze sítě, přičemž mění relativní dobu trvání doby zapnutí budícího vinutí. Je-li nutné snížit budicí proud pro stabilizaci napětí, zkracuje se doba zapnutí budícího vinutí, je-li nutné ji zvýšit, zvyšuje se.

Princip činnosti elektronického regulátoru je vhodné demonstrovat na poměrně jednoduchém schématu regulátoru typu EE 14V3 od firmy Bosch, znázorněném na obr. 9:

9 Obvod regulátoru napětí BOSCH EE14V3 Obr.

1 - generátor, 2 - regulátor napětí, SA - zámek zapalování, HL - kontrolka na přístrojové desce.

Abychom porozuměli činnosti obvodu, je třeba si uvědomit, že jak je uvedeno výše, zenerova dioda neprochází proudem přes sebe při napětí pod stabilizačním napětím. Když napětí dosáhne této hodnoty, zenerova dioda „prorazí“ a začne jí protékat proud. Zenerova dioda v regulátoru je tedy napěťový standard, se kterým se porovnává napětí generátoru. Navíc je známo, že tranzistory propouštějí proud mezi kolektorem a emitorem, tzn. jsou otevřené, pokud proud protéká obvodem „základna-emitor“, a neprocházejí tímto proudem, tzn. zavřeno, pokud je proud báze přerušen. Napětí do zenerovy diody VD2 je přiváděno z výstupu generátoru „D +“ přes napěťový dělič na rezistorech R1 (R3 a dioda VD1, která provádí teplotní kompenzaci. Při nízkém napětí generátoru a napětí na zenerově dioda je pod svým stabilizačním napětím, zenerova dioda je přes ni uzavřena, a proto, a v základním obvodu tranzistoru VT1 neprotéká žádný proud, je uzavřen i tranzistor VT1. V tomto případě je proud přes rezistor R6 z svorka „D +“ vstupuje do základního obvodu tranzistoru VT2, který se otevře, přes jeho přechodový proud emitor-kolektor začne proudit v bázi tranzistoru VT3, která se také otevře. V tomto případě se budicí vinutí generátoru je připojen k silovému obvodu přes přechod emitor-kolektor VT3.

Připojení tranzistorů VT2 a VT3, ve kterém jsou jejich kolektorové vývody kombinovány a základní obvod jednoho tranzistoru je napájen emitorem druhého, se nazývá Darlingtonův obvod. Při tomto zapojení lze oba tranzistory považovat za jeden složený tranzistor s velkým zesílením. Typicky je takový tranzistor vyroben na jediném krystalu křemíku. Pokud se napětí generátoru zvýšilo, například v důsledku zvýšení rychlosti otáčení jeho rotoru, zvýší se také napětí na zenerově diodě VD2, když toto napětí dosáhne hodnoty stabilizačního napětí, zenerova dioda VD2 „prorazí“ , proud přes něj začne téct do obvodu báze tranzistoru VT1, který přechod emitor-kolektor také otevře a zkratuje výstup báze kompozitního tranzistoru VT2, VT3 k zemi.

Kompozitní tranzistor sepne, čímž se přeruší napájecí obvod budícího vinutí. Budicí proud klesá, napětí generátoru klesá, zenerova dioda VT2, tranzistor VT1 se zavře, kompozitní tranzistor VT2, VT3 se otevře, budicí vinutí je znovu připojeno k silovému obvodu, napětí generátoru se zvyšuje a proces se opakuje. Regulace napětí generátoru regulátorem se tak provádí diskrétně změnou relativního času zapnutí budícího vinutí ve výkonovém obvodu. V tomto případě se proud v budícím vinutí mění, jak je znázorněno na obr. 10. Pokud se otáčky generátoru zvýšily nebo se jeho zatížení snížilo, zkrátí se doba zapnutí vinutí, pokud se otáčky sníží nebo zvýší zatížení, prodlouží se. V obvodu regulátoru (viz obr. 9) jsou prvky charakteristické pro obvody všech regulátorů napětí používaných na automobilech.

Dioda VD3 při zavírání kompozitní tranzistor VT2, VT3 zabraňuje nebezpečným rázům, ke kterým dochází v důsledku otevřeného obvodu budícího vinutí s významnou indukčností. V tomto případě může být proud budícího vinutí uzavřen touto diodou a nedochází k nebezpečným napěťovým rázům. Proto se dioda VD3 nazývá zhášení. Odpor R7 je odpor tvrdé zpětné vazby.

Obr.10. Změna síly proudu v budícím vinutí JB v čase t během činnosti regulátoru napětí: ton, toff - respektive doba sepnutí a vypnutí budícího vinutí regulátoru napětí; n1 n2 – frekvence otáčení rotoru generátoru a n2 je větší než n1; JB1 a JB2 - průměrné hodnoty proudu v budícím vinutí

Když se otevře kompozitní tranzistor VT2, VT3, ukáže se, že je zapojen paralelně s odporem R3 děliče napětí, zatímco napětí na zenerově diodě VT2 prudce klesá, což urychluje spínání obvodu regulátoru a zvyšuje frekvence tohoto spínání, což má příznivý vliv na kvalitu napětí generátorového soustrojí. Kondenzátor C1 je druh filtru, který chrání regulátor před vlivem napěťových impulsů na jeho vstupu. Obecně platí, že kondenzátory v obvodu regulátoru buď zabraňují přechodu tohoto obvodu do oscilačního režimu a možnosti cizího vysokofrekvenčního rušení ovlivňovat činnost regulátoru, nebo urychlují spínání tranzistorů. V druhém případě se kondenzátor, nabíjený v jednom okamžiku, vybije do základního obvodu tranzistoru v jiném okamžiku, čímž se urychlí spínání tranzistoru rázem vybíjecího proudu a v důsledku toho se sníží jeho zahřívání a energetické ztráty v něm.

Z obr. 9 je to dobře patrné role HL lampy pro sledování provozuschopného stavu generátorového soustrojí (kontrolka nabíjení na přístrojové desce vozu). Při vypnutém motoru vozidla sepnutí kontaktů spínače zapalování SA umožní, aby proud z baterie GA procházel přes tuto svítilnu do budícího vinutí generátoru. Tím je zajištěno počáteční buzení generátoru. Současně svítí svítilna, což signalizuje, že v obvodu budícího vinutí není přerušený obvod. Po nastartování motoru se na svorkách generátoru „D +“ a „B +“ objeví téměř stejné napětí a kontrolka zhasne.

Pokud je generátor Když motor auta běží, nevyvíjí napětí, kontrolka HL v tomto režimu nadále svítí, což je signál poruchy generátoru nebo přetrženého hnacího řemenu. Zavedení rezistoru R do generátorového soustrojí pomáhá rozšířit diagnostické možnosti HL lampy. V přítomnosti tohoto odporu se v případě přerušení obvodu v budícím vinutí při běžícím motoru automobilu rozsvítí kontrolka HL. V současné době stále více firem přechází na výrobu generátorových soustrojí bez přídavného usměrňovače budícího vinutí.

V tomto případě regulátor spustí se fázový výstup generátoru. Když motor auta neběží, na výstupu fáze generátoru není napětí a regulátor napětí se v tomto případě přepne do režimu, který zabrání vybití baterie do budícího vinutí. Například při zapnutí zapalování obvod regulátoru přepne svůj výstupní tranzistor do oscilačního režimu, ve kterém je proud v budícím vinutí malý a činí zlomky ampéru. Po nastartování motoru uvede signál z fázového výstupu generátoru obvod regulátoru do normálního provozu. V tomto případě obvod regulátoru také ovládá lampu pro sledování provozuschopného stavu generátorového soustrojí.

Obr.11. Teplotní závislost napětí udržovaného regulátorem Bosch EE14V3 při otáčkách 6000 min-1 a zatěžovacím proudu 5A.

Akumulátorová baterie pro svůj spolehlivý provoz vyžaduje, aby se s poklesem teploty elektrolytu mírně zvyšovalo napětí dodávané do baterie z generátorového soustrojí a s rostoucí teplotou klesalo. Pro automatizaci procesu změny úrovně udržovaného napětí se používá senzor umístěný v elektrolytu baterie a zahrnutý v obvodu regulátoru napětí. Ale to je jen pro pokročilé vozy. V nejjednodušším případě se teplotní kompenzace v regulátoru volí tak, aby se v závislosti na teplotě chladicího vzduchu vstupujícího do generátoru měnilo napětí generátorového soustrojí ve stanovených mezích.

Obrázek 11 ukazuje teplotu napěťová závislost udržovaná regulátorem Bosch EE14V3 v jednom z provozních režimů. V grafu je také znázorněno toleranční pole pro hodnotu tohoto napětí. Klesající charakter závislosti zajišťuje dobré nabití baterie při záporné teplotě a zabránění zvýšenému varu jejího elektrolytu při vysoké teplotě. Ze stejného důvodu jsou na vozech určených speciálně pro provoz v tropech instalovány regulátory napětí se záměrně nižším ladicím napětím než pro mírné a chladné klima.

Provoz generátoru je nastaven v různých režimech

Při startování motoru je hlavním odběratelem elektrické energie startér, proud dosahuje stovek ampér, což způsobuje výrazný pokles napětí na svorkách baterie. V tomto režimu jsou spotřebitelé elektřiny napájeni pouze z baterie, která je intenzivně vybíjena. Ihned po nastartování motoru se generátor stává hlavním zdrojem elektrické energie. Poskytuje potřebný proud pro nabíjení baterie a provoz elektrických spotřebičů. Po dobití baterie se rozdíl mezi jejím napětím a generátorem zmenší, což vede ke snížení nabíjecího proudu. Generátor je stále zdrojem energie a baterie vyhlazuje vlnění napětí generátoru.

Když jsou zapnuty výkonné spotřebiče elektřiny (například odmrazovač zadního skla, světlomety, ventilátor topení atd.) a otáčky rotoru jsou nízké (nízké otáčky motoru), celkový spotřebovaný proud může být větší, než je schopen generátor. doručování. V tomto případě zátěž dopadne na baterii a začne se vybíjet, což lze řídit údaji dalšího indikátoru napětí nebo voltmetru.

Výměna jednoho typu alternátoru na vozidle za jiný je vždy možná, pokud jsou splněny čtyři podmínky:

- generátory mají stejné charakteristiky proudové rychlosti nebo, pokud jde o energetické ukazatele, charakteristiky náhradního generátoru nejsou horší než charakteristiky nahrazeného generátoru;

- převodový poměr z motoru na generátor je stejný;

– celkové a připojovací rozměry náhradního generátoru umožňují jeho montáž na motor. Je třeba mít na paměti, že většina generátorů zahraničních osobních automobilů má jednonohý držák, zatímco domácí generátory jsou namontovány na motoru dvěma nohami, takže výměna zahraničního generátoru za domácí bude pravděpodobně vyžadovat výměnu montážního držáku generátoru. na motoru;

– schémata vyměněného a náhradního elektrocentrály jsou totožná.

Při instalaci baterie do vozidla dbejte na správnou polaritu. Chyba povede k okamžitému selhání usměrňovače generátoru, může dojít k požáru. Stejné důsledky jsou možné při spouštění motoru z externího zdroje proudu (rozsvícení) se špatnou polaritou připojení.

Při řízení auta musíte:

- sledovat stav elektrického vedení, zejména čistotu a spolehlivost spojení kontaktů vodičů vhodných pro generátor, regulátor napětí. Při špatných kontaktech může palubní napětí překročit povolené limity;

- při elektrickém svařování dílů karoserie odpojte všechny vodiče od generátoru a od baterie;

– Sledujte správné napnutí řemenu alternátoru. Volně napnutý řemen nezajistí efektivní provoz generátoru, příliš napnutý vede ke zničení jeho ložisek;

– Okamžitě zjistěte příčinu zapálení kontrolky generátoru.

Není povoleno provádět následující akce:

– při podezření na poruchu usměrňovače generátoru opusťte vůz s připojeným akumulátorem. To může vést k úplnému vybití baterie a dokonce k požáru elektrického vedení;

- zkontrolovat provozuschopnost generátoru zkratováním jeho výstupů k zemi a mezi sebou navzájem;

- zkontrolovat provozuschopnost generátoru odpojením baterie za chodu motoru z důvodu možnosti poruchy regulátoru napětí, elektronických prvků vstřikovacích systémů, zapalování, palubního počítače atd.;

- nechte elektrolyt, „Tosol“ atd. dostat se na generátor.

Každé auto má svou vlastní elektrickou síť, která plní několik funkcí: startování motoru pomocí startéru, zajištění stabilní tvorby jiskrového výboje pro zapálení benzínové směsi, zvukové a světelné alarmy, stejně jako osvětlení a vytváření pohodlných podmínek v kabině.

Pro poskytování elektrické energie spotřebitelům automobilové elektrické sítě jsou k dispozici dva zdroje energie: generátor, který dodává energii do palubní sítě až do nastartování motoru. Jeho rysem je neschopnost generovat elektrický proud, ale pouze jej udržet uvnitř sebe a v případě potřeby jej vrátit spotřebitelům. Baterie proto nebude moci po dlouhou dobu poskytovat elektřinu do automobilové sítě, protože se rychle vybije a vzdá se veškeré energie. Čím častěji je motor nastartován a jsou používány výkonné spotřebiče proudu, tím rychleji dojde k jeho vybití.

K obnovení nabití baterie a poskytování elektřiny dalším spotřebitelům automobilu se používá automobilový generátor, který neustále vyrábí elektřinu za chodu motoru.

Typy oscilátorů

V autech se používají dva typy generátorů:

1. U moderních automobilů se DC generátor nepoužívá. Pro svůj provoz nevyžaduje nápravu. Dříve používaný na Pobedě, GAZ-51 a některých dalších značkách vyrobených před rokem 1960.
2. Alternátor je v současné době široce používán v automobilech. První takové generátory byly vyvinuty v Americe v roce 1946. Jedná se o spolehlivější a modernější design. Na výstupu generátoru je zabudován.

Zařízení a práce

Oba typy generátorů se používají k výrobě elektrického proudu potřebného k provozu vozu. Jejich zařízení a princip činnosti mají charakteristické rysy, protože produkují různé typy proudu. Zvažte konstrukční vlastnosti a princip fungování, které má každý typ automobilového generátoru.

Automobilový DC generátor

Takový generátor automobilů má mnoho nevýhod:

• Nízká efektivita práce.
• Nedostatečný výkon.
• Nedokonalé schéma zapojení.
• Je nutné neustálé sledování.
• Častá údržba.
• Krátká životnost.

Podobné konstrukce, včetně kolektoru, mohou současně pracovat v režimu generátoru nebo motoru. Jsou široce používány v hybridních vozidlech.

Jejich rozdíl od autogenerátorů střídavého proudu spočívá v tom, že elektromagnety, které vytvářejí, jsou absolutně nehybné. Elektromotorická síla je v rotujících vinutích rotoru. Elektrický proud je odstraněn z polokroužků, které jsou navzájem izolované. Každý kartáč má napětí jedné polarity.

Automobilový alternátor

Jedná se o oblíbený model moderních oscilátorů. Jakákoli konstrukce oscilátoru obsahuje vinutí umístěné v pevném statoru, který je upevněn mezi dvěma kryty: zadní a přední. Na straně zadního krytu jsou kontaktní kroužky rotoru. Na straně předního krytu je pohon s řemenicí. Autogenerátor je umístěn před motorem a je přišroubován ke speciálním držákům. Napínací oko a montážní patky jsou umístěny na krytech generátoru.

Kryty generátoru vyrobeno z litých hliníkových slitin. Mají okna pro ventilaci skříně generátoru. V různých provedeních mohou být taková okna vyrobena jak v koncové části generátoru, tak na válcové části nad vinutími statoru.

Na zadním krytu je upevněna sestava kartáče kombinovaná s regulátorem napětí a usměrňovací jednotkou. Kryty generátoru jsou staženy k sobě pomocí dlouhých šroubů, které svírají těleso statoru s vinutími k sobě.

stator oscilátoru skládá se z:

Stator je vyroben z ocelového plechu tloušťky 1 mm. Pro úsporu kovu vytvořili konstruktéři stator sestávající ze samostatných segmentů ve formě podkovy. Statorové plechy jsou spojeny dohromady v jedné konstrukci pomocí nýtů nebo svařování. Všechny hlavní typy konstrukcí statoru obsahují 36 slotů, ve kterých je umístěno vinutí. Štěrbiny statoru jsou izolovány epoxidovou směsí nebo speciální fólií.

rotor generátoru skládá se z:

Automobilový alternátor má speciální druh systému póly rotoru , skládající se ze dvou polovin s výčnělky v podobě zobáku. Každá polovina má šest tyčí, které jsou vyrobeny ražením. Poloviny pólů jsou nalisovány na hřídel. Mezi nimi je instalována průchodka, na které je umístěno budicí vinutí. Hřídel rotoru obvykle vyrobeny z automatové oceli nízké tvrdosti. Ale při použití válečkového ložiska, které běží na konci hřídele ze strany zadního krytu, je hřídel vyrobena z tvrdé legované oceli, zatímco čep hřídele je kalený. Konec hřídele má závit, drážku pro pero pro upevnění řemenice.

V moderních generátorech se klíč nepoužívá. Řemenice je upevněna na hřídeli utažením matice. Pro usnadnění demontáže má hřídel šestihranný výstupek pro pero nebo vybrání.

Kartáče generátoru jsou umístěny v sestavě kartáče a jsou přitlačovány ke kroužkům pomocí pružin.

Autogenerátor může být vybaven dvěma typy kartáčů:

1. Měď-grafit.
2. Elektrografit.

Druhý typ má výraznou ztrátu napětí při kontaktu s kroužkem. To negativně ovlivňuje výstupní parametry generátoru. Pozitivním bodem je dlouhá životnost kroužků a kartáčů.

Rektifikační uzel používají se dva typy:

1. Teplo odvádějící desky, do kterých jsou zalisovány výkonové diody usměrňovače.
2. Provedení s velkými chladicími žebry, na kterých jsou připájeny diody tabletu.

Pomocný usměrňovač obsahuje diody v plastovém pouzdře ve tvaru hrášku nebo válce a může být také vyroben v samostatné utěsněné jednotce připojené k okruhu pomocí speciálních sběrnic.

Velké nebezpečí pro oscilátor může způsobit zkrat desek chladiče kladného a záporného pólu. To může být způsobeno náhodným kontaktem s kovovým předmětem nebo vodivými nečistotami. To způsobí zkrat v obvodu baterie, který může vést k požáru. Aby se tomu zabránilo, je mnoho vodivých prvků usměrňovače pokryto vrstvou izolace.

Generátor používá kuličková ložiska s jednorázovým mazáním a těsněním. Na dovážených generátorech se někdy používají válečková ložiska.

Oscilátor je chlazen lopatkami ventilátoru upevněnými na hřídeli. Vzduch je nasáván do otvorů v zadním krytu. Existují i ​​jiné způsoby, jak se ochladit.

U automobilů, jejichž motorový prostor je příliš hustý a má vysokou teplotu, se používají generátory se speciální skříní, přes kterou je chladný vzduch samostatně přiváděn pro chlazení.

Regulátor napětí

Slouží k udržení napětí autogenerátoru v požadovaném rozsahu pro normální provoz elektrického zařízení vozidla.

Takové regulátory fungují na bázi polovodičových prvků. Jejich design může být odlišný, ale princip jejich fungování je stejný.

Regulátory napětí mají vlastnost tepelné kompenzace. Jedná se o schopnost měnit velikost napětí v závislosti na teplotě pracovního prostoru, aby se co nejlépe nabila baterie. Čím je vzduch chladnější, tím vyšší musí být napětí baterie.

Provoz generátoru

Při spouštění motoru automobilu je hlavním spotřebitelem elektrické energie startér. V tomto případě může proudová síla dosáhnout několika set ampér. V tomto režimu je elektrické zařízení napájeno pouze z baterie, která podléhá silnému vybíjení. Po nastartování motoru je hlavním zdrojem energie autogenerátor.

Za chodu motoru se průběžně dobíjí baterie a je zajištěn chod elektrických spotřebičů připojených k palubní síti vozidla. Pokud selže alternátor, baterie se rychle vybije. Po nabití se napětí baterie a alternátoru mírně liší, takže nabíjecí proud klesá.

Když jsou výkonné elektrické spotřebiče vozu v chodu a otáčky motoru jsou nízké, celkový odběr proudu převyšuje kapacitu generátoru, takže napěťové relé přepne napájení na baterii.

Namontujte a zajeďte

Generátor je poháněn řemenicí motoru přes řemenový pohon. Rychlost otáčení generátoru závisí na průměru řemenice generátoru a řemenice klikového hřídele motoru.

Moderní vozidla jsou vybavena klínovým žebrovaným řemenem, protože je pružnější a může pohánět řemenice s malým průměrem. To vám umožní získat vysokorychlostní generátor. Pás lze napínat různými způsoby v závislosti na značce vozu a provedení napínače. Nejčastěji se jako napínák používají speciální válečky.

Poruchy

Autogenerátory jsou spolehlivé zařízení, ale mají také některé poruchy, které se dělí na dva typy:

1. K mechanickým poruchám dochází nejčastěji v důsledku opotřebení dílů: řemenice, hnací řemen, valivá ložiska, měděno-grafitové kartáče. Takové poruchy lze snadno zjistit, protože z generátoru dochází k cizím zvukům, klepání. Tyto poruchy jsou eliminovány výměnou opotřebovaných dílů, protože je nelze obnovit.
2. Elektrické závady jsou mnohem častější. Mohou být vyjádřeny zkratem vinutí statoru nebo rotoru, poruchou regulátoru napětí, poruchou usměrňovače atd. Dokud nejsou zjištěny závady, mohou takové poruchy nepříznivě ovlivnit baterii. Například rozbitý regulátor napětí bude neustále dobíjet baterii. V tomto případě neexistují žádné zvláštní vnější znaky. To je detekováno pouze měřením výstupního napětí generátoru.

Elektrické závady se také odstraňují výměnou vadných dílů za nové. Zkrat ve vinutích vyžaduje jejich převinutí, což výrazně zvyšuje náklady na opravy. V distribuční síti naleznete náhradní díly pro generátory včetně tělesa statoru s vinutím.

Aby byl zajištěn normální provoz automobilu, je zapotřebí autogenerátor. Toto zařízení umožňuje přeměnit energii pohybu na elektrický proud.

Jak vypadá alternátor v autě?

Proudový generátor je nezbytný pro napájení světelných produktů, nabíjení baterií (baterií), měřicích přístrojů, připojení palubního počítače atd.

DC generátor

Jako první se pro automobily začaly používat DC generátory, které měly spoustu nevýhod. Zavedení nových usměrňovačů nového typu (křemíkové a selenové) umožnilo využít pro dopravu generátory střídavého proudu, což umožnilo zvýšit účinnost instalace a poskytnout větší výkon při stejném vstupním proudu.

Jak vypadá moderní generátor?

Na vozidlech vyrobených do poloviny 60. let. XX století používané DC generátory.

Hlavní nevýhodou přístrojů byla rychlá porucha zařízení, nedokonalé schéma zapojení, malý výkon instalace, nutnost neustálého sledování a údržby zařízení i přes to, že výstupní výkon byl zanedbatelný.

Elektrický obvod vozu obsahuje relé regulátoru napětí. Ve statoru je budicí vinutí, které je paralelně spojeno se silovým vinutím (u kotvy generátoru) pružinovými kartáčky.

Celkový pohled na regulátor napětí

Zařízení a princip činnosti generátoru

• Třívinutý stator (hvězda).
• Rotor s budicím vinutím. Proud je do něj přiváděn pomocí spojovacích sběracích kroužků a kartáčů.
• Deska usměrňovače se skládá ze 6 polovodičových diod. Převádí proud na stejnosměrný a posílá jej do elektrické sítě vozidla. Plní také funkci relé zpětného proudu.
• Regulátor napětí. Umožňuje řídit hodnotu proudového zatížení na budicích vinutích, tedy stabilizovat úroveň napětí v zařízení. Obvykle se vyrábí v jednom pouzdru. Schéma se provádí ve třech verzích: bezkontaktní (elektromagnetické relé je vyloučeno; střídavý proud je ovládán elektronickým klíčem); kontaktní tranzistor (řízení je prováděno tranzistory); vibrace (ovládání se provádí elektromagnetickým relé).
• Relé se zahrnutím indikace práce generátoru střídavého proudu. Pracuje ze 2 fází zdroje nebo z nuly usměrňovače.

Typ pružinového kartáče

Omezovače proudu nejsou k dispozici, protože obvod obsahuje samoregulační prvky.

výhody:

• zmenšování automobilových generátorů;
• vysoká spolehlivost a bezproblémový provoz.
• získání generátorů většího výkonu ve srovnání se stejnosměrnými modely.

Relé regulátoru

Zařízení se skládá ze tří hlavních prvků:

1. OT (omezovač proudu) - nedílná součást relé, která řídí proud. Pokud stejnosměrný proud překročí nastavenou hodnotu, zařízení se vypne. Je součástí obvodu v sérii mezi generátorem a výstupním napětím Princip činnosti: relé se aktivuje, když stejnosměrný proud dosáhne nastavené hodnoty. Poté je k elektrickému obvodu připojen další odpor, aby se snížilo proudové zatížení.

Když je zátěž vypnutá, OT udržuje parametry baterie na stejné úrovni. Proud překračující horní mezní hodnotu je doprovázen vybíjením baterie.

1. SN (Stabilizátor napětí). Řídí sílu magnetického toku na vinutí pole statoru. Při dosažení maximální hodnoty napětí se aktivuje ochrana a do elektrického obvodu se zařadí přídavný odpor, díky kterému se potenciál snižuje.

Stabilizátor napětí potřebný k řízení výkonu magnetického toku

Když napětí klesne pod pracovní relé, jeden nebo více odporů se odstraní (pomocí bočníků) a proud začne stoupat.

1. ROT (relé zpětného proudu). Zařízení je nutné automaticky zapínat a vypínat generátor z externí zátěže při poklesu (překročení) napětí obvodu externí baterie. Absence ROT vede k přehřívání vinutí a nekontrolovanému vybíjení baterií.

Pro plnou kontrolu chodu generátoru je elektrický obvod doplněn svítilnou na relé, která signalizuje nízké napětí na vinutí a nízkou kapacitu baterie.

OT a regulátor napětí nemohou fungovat současně. Po dosažení kritické hodnoty začne fungovat AC omezovač.

Generátor střídavého proudu

Práce je založena na působení elektromagnetické indukce – rotaci permanentního magnetu v obdélníkovém poli.

Typy podle konstrukčních prvků:

• S otočnými magnetickými póly se stacionárním statorem. Našly široké uplatnění kvůli nedostatku potřeby kompenzovat velké proudy na rotoru.
• Modely s pevným magnetickým polem a pohyblivou kotvou. Méně časté kvůli nízké účinnosti.

Typ vzrušení:

• Buzení z permanentních magnetů.
• Buzení se provádí usměrněným proudem. V designu nejsou žádné štětce.
• Buzení se provádí z primárního nízkoenergetického generátoru instalovaného na stejné hřídeli jako hlavní.
• Napájení budícího vinutí z autonomního zdroje elektrického proudu, baterií atp.

Podle počtu fází: jedno-, dvou- a třífázové.

Každé zařízení obsahuje rotor odlitý v jednom kuse z kovu. Hroty rotorů jsou vyrobeny z ocelového plechu. Pro zajištění normálního provozu procesu magnetické indukce je nutné zachovat mezeru.

Na jádrech jsou namontovány budicí cívky, které pracují na stejnosměrný proud. Střídavý proud je přiváděn do alternátorů pomocí kartáčů nebo sběracích kroužků.

Moderní modely používají generátory střídavého proudu. Usměrňovač je vyroben ve formě vestavěného polovodiče.

Zařízení a princip činnosti generátoru automobilu

Hlavní jednotkou, která pohání mechanismus vozu, je autogenerátor. Jednotka umožňuje získat elektrickou energii přeměnou mechanické energie. Povinným prvkem elektrického systému vozidla je relé regulátoru napětí, které řídí parametry systému.

Úkoly regulátoru napětí:

• Stabilizujte potenciál v síti pomocí rozložení rychlosti.
• Zabraňte nekontrolovanému vybití baterie. Nízká hodnota potenciálu způsobuje podbití, zvýšená hodnota vyvolává rychlé selhání baterie.

Zařízení DC generátoru:

• Rám. Otevírá se ze dvou stran: ze strany sběracích kroužků - zadní (v ní jsou uložena ložiska a stator je pevný, jsou zde kartáče a další uzly, které jsou zodpovědné za výrobu a řízení elektrické energie), přední - ze strany řemenice (připevněné k mechanické části vozu).
• Stator. Válcový plášť z ocelového plechu, ve kterém je umístěno třífázové vinutí. Tento uzel generuje elektrickou energii.
• Rotor ve tvaru zobáku se dvěma pouzdry uvnitř. V prostoru mezi nimi je budicí vinutí přímo napojené na měděné sběrací kroužky (válcové).
• Relé regulátoru napětí, nutné pro nastavení proudového zatížení oscilátoru.
• Řemenice je zařízení pro přenos mechanické energie do generátoru řemenového pohonu.
• Usměrňovače jsou šestidiodové, které jsou rozděleny do dvou skupin, po třech propojených do kladných a záporných chladičů.
• Pružinové kartáče.
• Ochranný kryt.

Jak vypadá automobilová kladka?

Alternátor se liší velikostí, místem instalace hlavních komponent a kvalitou. Schéma a princip činnosti generátoru a komponent pro všechny modely jsou identické.

Autogenerátor ve venkovské technologii:

• Traktory neumožňují instalaci baterií, proto jsou na nich instalovány generátory střídavého proudu s buzením permanentním magnetem. Na prvních modelech byly použity stejnosměrné autogenerátory, které se spouštěly ručně. Na všechny modely bylo instalováno relé regulátoru napětí.

U podélného uspořádání motoru je autogenerátor umístěn na vnější straně klikové skříně, u příčného je rotor upevněn na přední straně klikové hřídele a generátor je v uzavřeném prostoru mezi převodovkou a klikovou skříní motoru.

• U motocyklů je současný okruh výrobce identický s automobily s bateriemi. Pro ostatní modely byly poskytnuty návrhy na neodymových magnetech.

Osvětlení musí být provedeno v souladu s bezpečnostními pravidly, protože startovací proud na dárcovském voze výrazně překračuje povolené proudové zatížení připojeného generátoru. Nejčastější poruchou této situace je porucha regulátoru napětí.

Aby nedošlo k poruše zařízení, je nutné vypnout spalovací motor a uvolnit svorku "-" na baterii.

Pro běžný pohyb rotoru bez zátěže je nutné aplikovat 5% jmenovitého výkonu zařízení.

Hřídel generátoru začne odolávat pouze tehdy, když se objeví magnetické pole statoru, protože zatížení (rozsvícení lamp, hudebních zařízení atd.)

Potřebné množství výkonu, které bude dodávat energii budícímu vinutí generátoru, je 5 % z celkového výstupního zatížení.