車用発電機: どのように動作し、どのような機能を実行しますか? 車の発電機を接続するための簡単な方法とスキーム 車の発電機用のデバイス。

発電機の動作原理。

発電機の動作は電磁誘導の効果に基づいています。 たとえば銅線のコイルに磁束が貫通すると、磁束が変化するとコイルの端子に交流電圧が発生します。 逆に、磁束を形成するにはコイルに電流を流すだけで十分です。 したがって、交流電流を得るには、励磁巻線と呼ばれる磁束を形成する直流電流が流れるコイルと、コイルに磁束をもたらす目的の鋼柱システムが必要です。 、固定子巻線と呼ばれ、交流電圧が誘導されます。 これらのコイルは、ステーターの磁気回路 (鉄製パッケージ) である鋼構造の溝に配置されます。 磁気回路を備えた固定子巻線は、電流が生成される最も重要な固定部分である発電機固定子自体を形成し、極システムおよびその他の部品 (シャフト、スリップ リング) を備えた励磁巻線は、最も重要な回転子を形成します。重要な回転部分。 励磁巻線には発電機自体から電力を供給できます。 この場合、発電機は自励式で動作します。 この場合、発電機内の残留磁束、つまり励磁巻線に電流が流れていないときに磁気回路の鋼部分を形成する磁束は小さく、発電機の自励が保証されるのは高すぎる場合のみです。スピード。 したがって、励磁巻線がバッテリーに接続されていない発電機セット回路では、通常、発電機セットの健全性ランプを介して、そのような外部接続が導入されます。 イグニッションスイッチをオンにした後、このランプを通って励磁巻線に流れる電流が、発電機の初期励磁を提供します。 この電流の強さは、バッテリーを放電させないように大きすぎてはなりませんが、小さすぎてもいけません。この場合、発電機が高速で励起されるため、メーカーはテストランプの必要な電力（通常は2）を指定します。 . .3W

ローターがステーター巻線コイルと反対方向に回転すると、ローターの「N」極と「S」極が交互に現れます。つまり、コイルを貫く磁束の方向が変化し、コイル内に交流電圧が発生します。 この電圧の周波数 f は、発電機の回転子の回転周波数 N とその極のペアの数 p に依存します。

f=p*N/60

まれな例外を除いて、外国企業の発電機は、国内の発電機と同様に、ローターの磁気システムに 6 つの「S」極と 6 つの「N」極を持っています。 この場合、周波数 f は発電機ロータの回転周波数 i の 10 分の 1 です。 発電機のロータはエンジンのクランクシャフトから回転を受けるため、発電機の交流電圧の周波数からエンジンのクランクシャフトの回転周波数を測定することができます。 これを行うために、発電機は固定子巻線の出力を生成し、タコメーターが接続されます。 この場合、タコメータの入力電圧は、発電機の電力整流器のダイオードに並列に接続されていることが判明するため、脈動特性を持ちます。 エンジンから発電機までのベルトドライブのギア比 i を考慮すると、タコメーターの入力信号の周波数 f t は、エンジン N のクランクシャフトの速度と次の比率で関係します。

f=p*N dv (i)/60

もちろん、駆動ベルトが滑ると、この比率はわずかに崩れるため、ベルトが常に十分に張られているように注意する必要があります。 p=6 の場合、(ほとんどの場合) 上記の比率は f t = N dv (i)/10 に簡略化されます。 オンボードネットワークには定電圧供給が必要です。 したがって、固定子巻線は、発電機に組み込まれた整流器を介して車両の車載ネットワークに電力を供給します。

国内の発電機と同様に、外国企業の発電機の固定子巻線は三相です。 これは、相巻線または単に相と呼ばれる 3 つの部分で構成されており、図に示すように、電圧と電流が周期の 3 分の 1、つまり電気角で 120 度ずつ相対的にシフトされます。 I. フェーズは「スター」または「デルタ」で接続できます。 この場合、相および線形の電圧と電流が区別されます。 相電圧 U f は相巻線の両端間に作用します。 これらの巻線には I 電流 I f が流れ、ステータ巻線を整流器に接続するワイヤ間に線形電圧 U l が作用します。 これらのワイヤには直線電流 J l が流れます。 当然のことながら、整流器は、供給される量、つまり線形を整流します。

図1。 発電機セットの概略図。

U f1 - U f3 - 相巻線の電圧: U d - 整流された電圧。 1、2、3 - 3 つのステータ相の巻線： 4 - 電力整流ダイオード。 5 - バッテリー。 6 - ロードします。 7 - 励磁巻線の整流器のダイオード。 8 - 励磁巻線。 9 - 電圧レギュレータ

「デルタ」に接続すると、相電流は線形電流の 3 分の 1 になりますが、「スター」の線形電流と相電流は同じです。 これは、発電機から放出される電流が同じでも、「三角形」に接続された場合の相巻線の電流が「星形」の電流よりもはるかに小さいことを意味します。 したがって、高出力の発電機では、デルタ結線がよく使用されます。これは、より低い電流では巻線をより細いワイヤで巻くことができ、より技術的に進んでいるからです。 ただし、「星」から 3 の根までの線形電圧は相電圧より大きいのに対し、「三角形」ではそれらは等しく、同じ速度で同じ出力電圧を得るには、「三角形」には次の電圧が必要です。これに応じて、「スター」と比較してフェーズのターン数が増加します。

スター接続では細いワイヤも使用できます。 この場合、巻線は 2 つの並列巻線で構成され、それぞれが「スター」に接続されます。つまり、「ダブル スター」が得られます。

三相システムの整流器には 6 つのパワー半導体ダイオードが含まれており、そのうちの 3 つ: VD1、VD3、および VD5 が発電機の「+」端子に接続され、他の 3 つ: VD2、VD4、および VD6 が「」に接続されます。 -" （"地面"）。 発電機の電力を高める必要がある場合は、図 1 の点線に示すように、ダイオード VD7、VD8 に基づく追加の整流器アームが使用されます。 このような整流回路は、追加アームが「スター」の「ゼロ」点から電力を供給されるため、固定子巻線が「スター」に接続されている場合にのみ実行できます。

外国企業の多くのタイプの発電機では、界磁巻線は、VD9 ～ VD 11 ダイオードに組み立てられた独自の整流器に接続されており、界磁巻線のこのような接続により、自動車のエンジン始動時にバッテリの放電電流が流れるのを防ぎます。は実行されていません。 半導体ダイオードはオープン状態にあり、順方向に電圧が印加された場合には電流の通過に大きな抵抗を与えず、逆方向に電圧が印加された場合には実際には電流を通しません。 相電圧グラフ (図 1 を参照) に従って、現在どのダイオードが開いていてどのダイオードが閉じているかを判断できます。 相電圧 U f1 は第 1 相、U f2 - 2 相、U f3 - 3 相の巻線に作用します。 これらの電圧は正弦波に近い曲線に沿って変化し、ある時点では正になり、別の時点では負になります。 相の電圧の正の方向が固定子巻線のゼロ点に向かう矢印に沿って取られ、そこから負の方向が取られる場合、たとえば、時間 t 1 の間、第 2 相の電圧が存在しないとき、 、最初のフェーズはプラス、3 番目のフェーズはマイナスです。 相電圧の方向は図の矢印に対応します。 1. 巻線、ダイオード、負荷を通る電流は、これらの矢印の方向に流れます。 同時に、ダイオード VD1 と VD4 が開きます。 他の瞬間を考慮すると、発電機の相巻線で発生する三相電圧システムでは、電力整流ダイオードが開から閉、またはその逆に電流が流れるように変化することを簡単に検証できます。負荷には、発電機セットの「+」端子からその出力「-」(「質量」)へ向かう一方向のみがあります。つまり、直流(整流)電流が負荷に流れます。 励磁巻線の整流ダイオードも同様に動作し、この巻線に整流電流を供給します。 また、励磁巻線整流器にも 6 個のダイオードが含まれていますが、そのうちの 3 個の VD2、VD4、VD6 は電力整流器と共通です。 したがって、時間 t 1 では、ダイオード VD4 と VD9 が開き、整流された電流が励磁巻線に入ります。 この電流は、発電機によって負荷に供給される電流よりもはるかに小さいです。 したがって、VD9 ～ VD11 ダイオードとして、電流が 2 A 以下の小型低電流ダイオードが使用されます (比較のために、電力整流ダイオードでは最大 25 ... 35 A の電流が流れます)。

ダイオード VD7 と VD8 を含む整流器アームの動作原理を考慮する必要があります。 相電圧が純粋に正弦波状に変化する場合、これらのダイオードは AC から DC への変換プロセスにまったく関与しません。 ただし、実際の発電機では、相電圧の形状は正弦波とは異なります。 これは、高調波成分または高調波と呼ばれる正弦波の合計です。最初の正弦波の周波数は相電圧の周波数と一致し、より高い正弦波、主に 3 番目の正弦波の周波数は最初の周波数の 3 倍です。 2 つの高調波 (1 次と 3 次) の合計としての相電圧の実際の形式を図 2 に示します。 電気工学では、線形電圧、つまり整流器に供給され整流された電圧には 3 次高調波が存在しないことが知られています。 これは、すべての位相の 3 次高調波が

図2. 相電圧 U f を、第 1 高調波 U 1 と第 3 高調波 U 3 の正弦波の合計として表します。

図1に示すように、整流された電圧は脈動しています。 これらのリップルは整流器の診断に使用できます。 リップルが同じであれば、整流器は正常に動作していますが、オシロスコープの画面に対称性違反がある場合は、ダイオードが故障している可能性があります。 このチェックはバッテリーを取り外した状態で行う必要があります。 「整流ダイオード」という用語は、ケースやリード線などを備えた通常の設計を常に隠しているわけではなく、場合によってはヒートシンク上に封止された単なる半導体シリコン接合であるという事実に注意する必要があります。

電圧レギュレータでのエレクトロニクス、特にマイクロエレクトロニクスの使用、つまり電界効果トランジスタの使用、または電圧レギュレータ回路全体をシリコン単結晶上に実装するには、発電機内の高電圧サージから回路を保護する要素の導入が必要でした。たとえば、バッテリーが突然切断されたとき、負荷が遮断されたときに発生します。 このような保護は、パワーブリッジ ダイオードがツェナー ダイオードに置き換えられることによって保証されます。 ツェナー ダイオードと整流ダイオードの違いは、電圧が逆方向に印加された場合、安定化電圧と呼ばれる、この電圧の特定の値までしか電流を流さないことです。 通常、パワーツェナーダイオードの安定化電圧は25 ... 30 Vです。この電圧に達すると、ツェナーダイオードは「ブレークスルー」します。つまり、一定の制限内で逆方向に電流を流し始めます。この電流の強さ、ツェナーダイオードの電圧、したがって発電機の出力「+」の変化は変化せず、電子部品にとって危険な値には達しません。 「ブレークダウン」後もその端子で一定の電圧を維持するツェナー ダイオードの特性は、電圧レギュレータでも使用されます。

発電装置

設計によれば、発電機セットは 2 つのグループに分けることができます。駆動プーリーにファンを備えた伝統的な設計の発電機と、発電機の内部空洞に 2 つのファンを備えたいわゆるコンパクト設計の発電機です。 通常、「コンパクト」発電機には、Vリブドベルトを介してギア比を高めた駆動装置が装備されているため、一部の企業が採用している用語によれば、高速発電機と呼ばれます。 同時に、これらのグループ内で、ブラシ アセンブリがローターのポール システムとリア カバーの間の発電機の内部空洞に配置されている発電機と、スリップ リングとブラシが配置されている発電機を区別できます。内部空洞の外側。 この場合、発電機にはケーシングがあり、その下にブラシアセンブリ、整流器、そして通常は電圧レギュレータがあります。

どの発電機にも、2 つのカバー (ドライブ側の前部とスリップ リング側の後部) の間に挟まれた巻線を備えた固定子が含まれています。 アルミニウム合金で鋳造されたカバーには換気窓があり、そこからファンによって発電機に空気が吹き込まれます。

従来の設計の発電機には端部にのみ換気窓が装備されていますが、「コンパクト」設計の発電機は固定子巻線の前面上部の円筒部分にも換気窓が装備されています。 「コンパクト」デザインは、特にカバーの円筒部分の高度に発達したリブによっても特徴付けられます。 電圧レギュレータと組み合わされることが多いブラシ アセンブリと整流器アセンブリは、スリップ リングの側面からカバーに取り付けられます。 通常、カバーは 3 つまたは 4 つのネジで互いに締め付けられ、ステータは通常、カバーの間に挟まれ、カバーの座面がステータの外面に沿って覆います。 場合によっては、ステーターがフロント カバー内に完全に埋め込まれており、バック カバーに接していない場合もあります。また、ステーター パックの中間シートが残りの上に突き出ており、カバーの台座となっている設計もあります。 発電機の取り付け脚とテンションアイはカバーと一緒に鋳造されており、さらに、固定が二脚の場合は両方の脚にカバーが付き、一本脚の場合は前側のカバーのみが付きます。 ただし、裏表紙と表表紙を合わせて片足で固定するデザインや、打ち抜き鋼製の脚の一方をカバーにネジ止めする両足固定のデザインもあります。たとえば、前号のパリ・ローヌの発電機の一部にあるように、裏表紙。 ツーアームマウントでは、通常、ディスタンススリーブが後脚の穴に配置されており、これにより、発電機を取り付けるときにエンジンブラケットと脚シートの間のギャップを選択できます。 テンションイヤーの穴はネジの有無にかかわらず 1 つですが、複数の穴もあるので、さまざまなブランドのエンジンにこの発電機を取り付けることができます。 同じ目的で、1 つのジェネレーターに 2 つのテンション イヤーが使用されます。

図3

1 - コア、2 - 巻線、3 - 溝付きウェッジ、4 - 溝、5 - 整流器と接続するための出力

発電機の固定子（図3）は、厚さ0.8 ... 1 mmの鋼板でできていますが、多くの場合、「オンエッジ」で巻かれています。 この設計により、加工時の無駄が少なく、高い製造性が実現します。 ステータパッケージが巻線によって製造される場合、ステータヨークは通常、溝の上に突起を有し、それに沿って巻線中に各層の互いの位置が固定される。 これらの突起により、ステーターの外面がより発達するため、ステーターの冷却が向上します。 金属を節約する必要性から、別々の馬蹄形のセグメントから組み立てられるステーター パッケージ設計も作成されました。 ステータパッケージの個々のシート間の一体構造への固定は、溶接またはリベットによって実行されます。 ほとんどすべての量産車用発電機には、固定子巻線が配置される 36 個のスロットがあります。 溝はフィルム絶縁材で絶縁されるか、エポキシ化合物がスプレーされます。

図4

A - ループが分散、B - 波が集中、C - 波が分散
------- 1 相、- - - - - - 2 相、-..-..-..- 3 相

溝には固定子巻線があり、分散ループ（図4、A）または集中波（図4、B）、分散波（図4）の形でスキーム（図4）に従って実行されます。 、C) 巻線。 ループ巻線は、そのセクション (または半セクション) がステーター パッケージの互いに反対側の両側に正面接続されたコイルの形で作られているという事実によって特徴付けられます。 波巻線は、セクション (または半セクション) の側面間の正面接続がステーター パッケージの一方または他方の側に交互に配置されているため、実際には波に似ています。 分布巻きの場合、セクションは 1 つの溝から来る 2 つの半セクションに分割され、一方の半セクションは左に、もう一方の半セクションは右に進みます。 各相巻線のセクション (または半セクション) の側面間の距離は、溝の 3 分割分です。 セクションの一方の側が従来の第 1 の溝にある場合、第 2 の側は 4 番目の溝に収まります。 巻線は、絶縁材料で作られた溝ウェッジを使用して溝に固定されます。 巻線を敷設した後、ステーターにワニスを含浸させることが義務付けられています。

自動車用発電機の特徴はローターの極方式にあります（図5）。 これには、突起のあるポールの半分が 2 つ含まれています - くちばしの形をしたポールが各半分に 6 つずつあります。 ポールの半分はスタンピングによって作られており、突起、つまり半分のブッシュが付いている場合があります。 突起がない場合、シャフトを押すときに、フレームに励磁巻線が巻かれたブッシングが極の半分の間に取り付けられますが、巻線はブッシングがフレームの内側に取​​り付けられた後に行われます。

図5。 自動車発電機のローター: a - 組み立てられます。 b - 分解されたポールシステム。 1.3 極の半分。 2 - 励磁巻線。 4 - コンタクトリング。 5 - シャフト

極半体が半ブッシュを有する場合、励磁巻線は予めフレームに巻かれており、極半体を押し込むときに半ブッシュがフレーム内に入るように取り付けられる。 フレームの端の頬にはラッチの突起があり、ポールの半分の端にある極間ギャップに入り、フレームがスリーブ上で回転するのを防ぎます。 ポールハーフをシャフトに圧入する際にはカシメを伴い、ブッシュとポールハーフまたはハーフブッシュとの間の空隙が減少し、発電機の出力特性に好影響を与える。 かしめの際に金属がシャフトの溝に流れ込み、回転子磁極系が分解しにくくなり、励磁巻線が焼損・断線した場合の巻き戻しが困難になります。 ロータに組み込まれた励磁巻線にはワニスが含浸されています。 発電機の磁気ノイズを低減するために、磁極のくちばしは通常、片側または両側の端が面取りされています。 一部の設計では、同じ目的で、励磁巻線の上にあるくちばしの鋭い円錐の下に、ノイズ防止の非磁性リングが配置されています。 このリングは、磁束が変化したときにビークが振動するのを防ぎ、磁気ノイズの発生を防ぎます。

組み立て後、ローターの動的バランス調整が行われます。これは、ポールの半分にある余分な材料をドリルで取り除くことによって実行されます。 ローターシャフトにはコンタクトリングもあり、ほとんどの場合銅製で、プラスチックが圧着されています。 励磁巻線のリード線はリングにはんだ付けまたは溶接されます。 リングは真鍮やステンレス鋼で作られている場合があり、これにより、特に湿気の多い環境で作業する場合の摩耗や酸化が軽減されます。 ブラシ接触アセンブリが発電機の内腔の外側に配置されている場合のリングの直径は、組み立て中にベアリングがリングの上を通過するため、スリップ リングの側からカバーに取り付けられたベアリングの内径を超えることはできません。 リングの直径が小さいため、ブラシの摩耗も軽減されます。 ローターの後方支持部にローラーベアリングを使用している会社もあるのは、設置条件のためです。 同じ直径のボールベアリングのリソースは短くなります。

ローターシャフトは、原則として軟快削鋼で作られますが、ローラーベアリングを使用する場合、ローラーがスリップリング側からシャフトの端で直接動作するため、シャフトは次のようになります。合金鋼、シャフトピンはセメント固定され硬化されています。 シャフトのねじ端には、プーリーを取り付けるためのキー用の溝が刻まれています。 ただし、最近のデザインの多くにはキーがありません。 この場合、シャフトの端部には六角形の凹部またはターンキー凸部が形成される。 これは、プーリーのナットを締めるときや、プーリーとファンを取り外す必要がある分解の際に、シャフトが回転するのを防ぐのに役立ちます。

ブラシ アセンブリは、ブラシを収容するプラスチック構造です。 スライド接点。 自動車のオルタネーターには、銅グラファイトとエレクトログラファイトの 2 種類のブラシが使用されます。 後者は銅グラファイトのものと比較してリングとの接触での電圧降下が大きく、発電機の出力特性に悪影響を及ぼしますが、スリップリングの摩耗ははるかに少なくなります。 ブラシはスプリングの力によってリングに押し付けられます。 通常、ブラシはスリップ リングの半径に沿って取り付けられますが、ブラシの軸がブラシの接触点でリングの半径と角度を形成する、いわゆるリアクティブ ブラシ ホルダーもあります。 これにより、ブラシ ホルダーのガイド内でのブラシの摩擦が軽減され、ブラシとリングの接触がより確実になります。 多くの場合、ブラシ ホルダーと電圧レギュレーターは分離不可能な単一ユニットを形成します。

整流器ユニットには 2 つのタイプが使用されます。これらは、電力整流ダイオードが圧入 (またははんだ付け) されるヒートシンク プレートか、これらのダイオードのシリコン接合がはんだ付けおよび封止されるヒート シンク プレート、または高度に開発されたフィンを備えた設計で、ダイオードが通常はタブレット型で、ヒートシンクにはんだ付けされます。 追加の整流器のダイオードは通常、円筒形またはエンドウ豆の形のプラスチックケースを持っているか、バスバーによって回路に組み込まれる別の密閉ユニットの形で作られています。 発電機回路に整流器ユニットを組み込むには、整流器の特別な取り付けパッドに位相リードをはんだ付けまたは溶接するか、ネジを使用します。 発電機にとって、特に自動車の車載ネットワークの配線にとって最も危険なのは、発電機の「アース」端子と「+」端子に接続されているヒートシンクプレートの間に金属物体が誤って落ちてしまうことです。それら、または汚染によって形成された導電性ブリッジ、tk。 これによりバッテリー回路に短絡が発生し、火災が発生する可能性があります。 これを避けるために、一部の企業の整流発電機のプレートやその他の部品は、部分的または完全に絶縁層で覆われています。 整流器ユニットのモノリシック設計では、ヒートシンクは主に絶縁材料で作られた取り付けプレートと組み合わされ、接続バーで補強されています。

発電機のベアリング アセンブリは通常、生涯にわたって 1 回限りのグリース潤滑とベアリングに組み込まれた片面または両面シールを備えた深溝玉軸受です。 ローラーベアリングはスリップリングの側面にのみ使用されており、主にアメリカの企業によっては非常にまれに使用されます。 スリップリング側からのシャフトへのボールベアリングのはめ込みは通常、ドライブ側からはしっかりと行われます - カバーのシート内でスライドします。逆に、スリップリングの側からは - ドライブからスライドします。サイド - タイト。 スリップ リング側のベアリングのアウター レースはカバーのシート内で回転する機能があるため、ベアリングとカバーがすぐに破損し、ローターがステーターに接触する可能性があります。 ベアリングの回転を防ぐために、ゴムリング、プラスチックカップ、波形鋼製スプリングなどのさまざまな装置がカバーのシートに配置されています。

図6. さまざまな設計の Bosch 電圧レギュレータ。
a - 個別の要素について。 b - ハイブリッド設置。 c - シリコン単結晶のスキーム。
1 - 電源出力段、2 - 制御回路

電圧レギュレータの設計は、主にその製造技術によって決まります。 個別の要素で回路を製造する場合、レギュレータには通常、これらの要素が配置されるプリント回路基板があります。 同時に、調整抵抗器などの一部の要素は、厚膜技術を使用して作成できます。 ハイブリッド技術では、抵抗器がセラミック プレート上に作成され、フレームレス バージョンまたはパッケージ バージョンの金属基板にはんだ付けされるダイオード、ツェナー ダイオード、トランジスタなどの半導体素子に接続されることを前提としています。 シリコン単結晶で作られたレギュレータでは、レギュレータ回路全体がこの結晶内にあります。 図 6 は、上記の設計をすべて含む Bosch 電圧レギュレータの開発を示しています。 ハイブリッド電圧調整器および単結晶電圧調整器は分解または修理の対象ではありません。

発電機は、シャフトに取り付けられた 1 つまたは 2 つのファンによって冷却されます。 この場合、発電機の従来の設計 (図 7、a) では、空気は遠心ファンによってスリップ リングの側面からカバー内に吸い込まれます。 ブラシ アセンブリ、電圧調整器、整流器が内部空洞の外側にあり、ケーシングで保護されている発電機の場合、空気はこのケーシングのスロットから吸い込まれ、空気が最も加熱される場所、つまり整流器と電圧調整器に送られます。 エンジンルームのレイアウトが密で気温が高すぎる車では、特殊なケーシング（図7、b）を備えた発電機が使用され、バックカバーに固定され、ホースが通る分岐パイプが装備されています。冷たくてきれいな外気が発電機に入ります。 このようなデザインは、たとえば BMW 車に使用されています。 「コンパクト」発電機の場合、冷却空気は後部カバーと前部カバーの両方から取り込まれます。

図7。 発電機冷却システム。
a - 従来の設計の発電機。 b - エンジンルーム内の高温用の発電機。 c - コンパクトな設計のジェネレーター。
矢印は空気の流れの方向を示します

特殊車両やトラック・バスに搭載される大型発電機は、いくつかの違いがあります。 特に、1 つのシャフトに取り付けられた 2 極の回転子システムがあり、その結果として 2 つの励磁巻線、固定子に 72 個のスロットなどがあります。ただし、これらの発電機の設計には、検討した構造と基本的な違いはありません。

生成セットの特徴

さまざまなエンジン動作モードで消費者に電力を供給する発電機セットの能力は、その電流速度特性 (TLC)、つまり出力時の定電圧における発電機の最大出力電流のローター速度への依存性によって決まります。 。 図上。 図１に発電機の電流−速度特性を示す。

米。 1. 発電機セットの電流-速度特性。
グラフには次のような特徴的な点が含まれています。
n 0 - 発電機が電流を流し始める無負荷の初期ローター速度。
I xd - エンジンの最小安定アイドル速度に対応する速度での発電機反動電流。 最新の発電機では、このモードで与えられる電流は公称値の 40 ～ 50% です。
I dm は、ローター速度 5000 分 "" (最新の発電機では 6000 分 "") における最大 (定格) 出力電流です。

TLC は次のように決定されます。

自励式（励磁巻線回路は独自の発電機によって電力を供給されます）。

独立した励磁を使用します (励磁巻線回路は外部電源から電力を供給されます)。

発電機セットの場合（電圧レギュレータが回路に含まれています）。

発電機の場合（電圧レギュレータは無効になります）。

低温状態 (低温とは、発電機ノードの温度が周囲気温 (25 ± 10) °C と実質的に等しい状態と理解されます。TLC の実験的測定中に発電機が加熱するため、実験時間は時間は最小限、つまり 1 分以内である必要があり、ノードの温度が再び周囲温度と等しくなった後に実験を繰り返す必要があります。

加熱された状態で。

発電機の技術文書では、すべての TLC が示されているわけではありません。
ただし、個々の特徴点のみです (図 1 を参照)。

これらのポイントには次のものが含まれます。

アイドル時の初速度 n 0 。 無負荷時の発電機の設定電圧に相当します。

発電機によって与えられる最大電流 I dm。 (自動車のバルブ発電機は自己制限的です。つまり、その値が短絡電流の値に近い力 I dm に達すると、発電機は回転速度がさらに増加すると、消費者に圧力を与えることができなくなります)より大きな電流。電流 I dm に定格電圧を乗じた値が、自動車用発電機の定格電力を決定します。

設計モードでの回転速度 n pn と電流強度 I dn。 (設計モード点は、TLC が原点から引いた接線に接する点で決定されます。おおよそ、電流強度の計算値は 0.67 I dm と決定できます。回転周波数が増加すると、発電機の電流が増加し、その結果、ノードが加熱されますが、同時にシャフトに配置されたファンによる発電機の冷却強度が増加します。

内燃機関 (ICE) のアイドリングに対応するモードでの回転速度 n xd と電流強度 I xd。 このモードでは、発電機は、多くの重要な消費者、主にキャブレター内燃エンジンの点火に電力を供給するのに必要な電流強度を提供する必要があります。

ジェネレーターのパラメーターを定義する方法:

国産発電機の場合：国産新型エンジン（VAZ-2111、2112、ZMZ-406など）の場合：コンパクト設計の発電機（94.3701など）を搭載しています。 ブラシレス (インダクター) 発電機 (VAZ の場合は 955.3701、UAZ の場合は G700A) は、ローターに永久磁石があり、ステーターに励磁巻線がある (混合励磁) という点で従来の設計とは異なります。 これにより、ブラシ アセンブリ (発電機の脆弱な部分) とスリップ リングを省略することが可能になりました。 ただし、これらの発電機は質量がわずかに大きく、騒音レベルも高くなります。

発電機のシールドには、通常、その主なパラメータが表示されます。

発電機セットの主な特性は、電流速度特性 (TLC) です。つまり、発電機の電力出力における定電圧における、発電機によってネットワークに供給される電流の回転子の速度への依存性です。

この特性は、発電機の定格電流の少なくとも 50% である A/h で表される公称容量を持つ完全に充電されたバッテリーを備えた発電機セットが動作しているときに決定されます。 特性は、発電機の低温および加熱状態で決定できます。 この場合、低温状態とは、発電機のすべての部品およびアセンブリの温度が周囲温度と等しく、その値が 23±5°C であるものとして理解されます。 空気温度は、発電機の空気取入口から 5 cm の距離の点で測定されます。 発電機は、発電機内で発生する電力損失により特性評価中に発熱するため、低温状態で TLC を記録することは系統的に困難であり、ほとんどの企業は、加熱された状態、つまり、上記の冷却空気温度で発電機内で発生する電力損失により、発電機のコンポーネントおよび部品は、決められた各点で定常値まで加熱されます。

特性の除去中の回転速度の変化の範囲は、発電機セットが 2A (約 1000 min -1) の電流を発生する最小周波数と最大周波数の間です。 特性評価は、500 ～ 4000 min -1 の間隔で実行され、より高い周波数では 1000 min -1 の間隔で実行されます。 一部の企業は、自動車で一般的な定格電圧、つまり 14 V で測定された電流速度特性を提供しています。 ただし、このような特性を取り除くことができるのは、高レベルの電圧維持のために特別に再構築されたレギュレータのみです。 電流速度特性を削除するときに電圧レギュレータが動作しないようにするために、12ボルトのオンボードシステムの場合、電圧U t \u003d 13.5 ± 0.1 Vで決定されます。 電流速度特性を決定するための加速方法も許可されており、特別な自動スタンドが必要です。この場合、発電機は、この周波数、電流強度、および上記の電圧に対応する 3000 min -1 の速度で 30 分間暖機されます。 特性評価時間は、絶えず変化する速度で 30 秒を超えてはなりません。

電流速度特性には次のような特徴点があります。

n 0 - 無負荷時の初速度。 通常、特性評価は負荷電流 (約 2A) から始まるため、この点は、X 軸との交点に得られた特性評価を外挿することによって取得されます。

n L は最低動作速度、つまりエンジンのアイドル速度にほぼ相当する速度です。 条件付きで受け入れられ、n L = 1500 min -1 。 この周波数は電流 I L に対応します。 ボッシュ社の「コンパクト」発電機では、n L =1800 min -1 かかりました。 通常、I L は定格電流の 40 ～ 50% です。

n R - 定格電流 I R が生成される定格速度。 この速度は n R = 6000 min -1 で取得されます。 I R - 発電機セットが回転速度 n R で生成しなければならない最小電流。

N MAX - 最大速度。 この速度では、発電機は最大電流 I max を生成します。 通常、最大電流は公称 I R とほとんど変わりません (10% 以内)。

メーカーの資料では主に流速特性の特徴点のみを記載しています。 ただし、乗用車の発電機セットの場合、十分な精度で、電流 I R の既知の公称値と図 8 による特性によって電流速度特性を決定することが可能です。発電機電流は公称値との関係で与えられます。

電流速度特性に加えて、発電機セットは自励の周波数によっても特徴付けられます。 蓄電池を搭載した自動車で発電機を動作させる場合、発電機セットはアイドリング回転数以下のエンジン回転数で自励する必要があります。 この場合、当然のことながら、回路には、発電機のメーカーによって指定された電力で発電機セットの動作状態を監視するためのランプと、回路によって提供される場合には並列抵抗が含まれなければなりません。

発電機のエネルギー能力を示すこと、つまり発電機がエンジンから受け取る電力量を決定することを可能にするもう 1 つの特性は、次のモードに対応するモードで決定される成績係数 (COP) の値です。電流速度特性 (図 8) の点、図 8 による効率の値は方向性として与えられます。 それは発電機の設計、つまりステーターを組み立てるプレートの厚さ、スリップリングの直径、ベアリング、巻線抵抗などによって決まりますが、主に発電機の出力によって決まります。 発電機が強力であればあるほど、効率も高くなります。

図8
自動車用発電機の出力特性：
1 - 電流速度特性、2 - 電流速度特性のポイントによる効率

最後に、発電機セットは、速度、負荷電流、温度が一定の制限内で変化するときの出力電圧の範囲によって特徴付けられます。 通常、会社のパンフレットには、制御点にある発電機セットの出力「+」と「質量」の間の電圧、または発電機セットが冷えた状態で速度6000 min -1、電流負荷の場合のレギュレーター設定電圧が表示されます。 5 A で動作し、蓄電池で動作します。また、周囲温度に応じた調整電圧の変化である熱補償も備えています。 熱補償は、周囲温度が約 1°C 変化したときの電圧の変化を特徴付ける係数として示されます。 上に示したように、温度が上昇すると、発電機の設定電圧は低下します。 乗用車向けに、次のレギュレーター設定と熱補償を備えた発電機セットを提供している会社もあります。

設定電圧 V ................................... 14.1±0.1 14.5+0、1
熱補償、mV/°С................................ -7+1.5 -10±2

ジェネレーターのオプション。

表では次の表記が使用されています: P max - 最大出力電力、U nom - 定格電圧、I max - 最大ローター速度での最大出力電流 (ほとんどの発電機では、6000 rpm が最大速度として考慮されます)、N o - 初期値励起周波数ジェネレーター（I \u003d 0）、N r - 設計モードのジェネレーター速度、I r - 設計モードの電流強度。
したがって、初期励起周波数とその周波数での電流、最終周波数と最大電流、および 1 つの中間値がわかれば、発電機のかなり正確な 3 点 TLC を構築することが可能です。

国産の発電機。

外国企業製発電機

マーキング	応用	Pマックス、W. (U 名、V)	いいえ、分 -1	I pH、A	N pH、分 -1	I max 、A	励起
G502A	ZAZ-968M LuAZ-969M	420 (14)	1500	20	3200	30	自己興奮
G250とその改造	M412 M427 UAZ ZIL-131 ZIL-157 ZIL-130	500 (12)	950	28	2100	40	独立した
G221Aとその改良版	VAZ-2101 VAZ-21011 VAZ-2103 VAZ-2106 VAZ-2121	600 (14)	1150	30	2500	42	自己
G222	VAZ-2104 VAZ-2105 VAZ-2107 VAZ-1111 ZAZ-1102 M2141	700 (14)	1250	35	2400	50	自己
16.3701 およびその修正	GAZ-2410 RAF-2203-01 GAZ-31029 GAZ-3102	900 (14)	1100	45	2500	65	自己
16.3771	UAZ	800 (14)	1000	40	2050	57	自己
17.3701	ZIL-425850 ZIL-157	500 (14)	1000	24	2000	40	独立した
19.3701		1260 (14)	1050	60	2150	90	自己
19.3771	GAZ-3102 GAZ-31029 GAZ-3110	940 (14)	800	45	2200	67
25.3771	GAZ-3110	1120 (14)	1100	53	2200	80	自己
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	自己
32.3701	ZIL-130 ZIL-157	840 (14)	1050	40	2200	60	自己
37.3701	VAZ-2108 VAZ-2109 VAZ-21213 M2141	770 (14)	1100	35	2000	55	自己
38.3701 およびその修正	ZIL-4331 ZIL-133GYA	1330 (14)	900	60	1800	95	独立した
45.3701		630 (14)	1100	28	2000	45	自己
58.3701	M2140 M2141 M412 IZH-2125 IZH-2715	730 (14)	1400	32	2400	52	自己
63.3701	ベルアズ	4200 (28)	1500	150	2500	150	自己
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	自己
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	独立した
G266とその改良版		840 (14)	1250	40	2750	60	自己
G286		1200 (14)	900	63	1700	85	独立した
G273とその改造品	KAMAZ-5320 MAZ-5335	780 (28)	1100	20	2200	28	独立した
G289 とその改造		2200 (28)	1250	60	2400	80	自己
G263A、B		4200 (28)	1500	80	2500	150	自己
955.3701 ブラシレス	VAZ-2108 VAZ-2109	900 (14)	1050	50	2800	65	自己
583.3701	ZAZ-1102 VAZ-2108 VAZ-2109	740 (14)	1400	40	2500	53	自己

生成セットの配線図

励磁巻線を車両の車載ネットワークに接続するオプションと動作中の電圧レベルの偏差は、発電機セットの電気回路によって異なります。 発電機と電圧レギュレータおよび発電機の性能を監視するための要素との接続は、主に図2に示す図に従って実行されます。 図 1 と 2 の端子の名称は BOSCH が採用したものに対応し、3 - 日本デンソーが採用したものに対応します。 ただし、他の企業では異なる名称が使用される場合があります。

スキーム 1 は、特に欧州製の自動車、ボルボ、アウディ、メルセデス、オペル、BMW などで最も広く使用されています。発電機の種類、その電力、メーカー、特に発売時期によっては、電力整流器が使用されない場合があります。固定子巻線のゼロ点に接続された追加の整流器アームは含まれていません。 ダイオードが 8 個ではなく 6 個ある場合は、図 3 に示すようにパワー ツェナー ダイオードに組み立てます。

発電機駆動装置

発電機の取り付け

振動コントローラでは、測定および作動要素は電磁リレーです。 接点トランジスタ式コントローラの場合、電磁リレーは測定部に、電子素子は作動部にあります。 これら 2 種類のレギュレータは現在、電子レギュレータに完全に取って代わられています。

半導体非接触電子レギュレータは通常、発電機に組み込まれ、ブラシアセンブリと組み合わせられます。 ロータ巻線が供給ネットワークにスイッチオンされる時間を変更することで、励磁電流を変更します。 これらのレギュレータは位置ずれの影響を受けず、接点の信頼性をチェックする以外はメンテナンスを必要としません。

電圧レギュレータには熱補償の特性があり、最適なバッテリー充電のためにエンジンルーム内の気温に応じてバッテリーに供給される電圧を変更します。 気温が低いほど、より多くの電圧をバッテリーに供給する必要があり、その逆も同様です。 熱補償値は 1℃あたり最大 0.01 V に達します。 リモートレギュレータの一部のモデル (2702.3702、РР-132А、1902.3702、および 131.3702) には、段階的な手動電圧レベルスイッチ (冬/夏) が付いています。

電圧レギュレータの動作原理。

現在、すべての発電機セットにはソリッドステート電子電圧調整器が装備されており、通常は発電機に組み込まれています。 実行と設計のスキームは異なる場合がありますが、すべてのレギュレーターの動作原理は同じです。 レギュレータのない発電機の電圧は、回転子の速度、励磁巻線によって生成される磁束、したがってこの巻線の電流の強さ、および発電機によって消費者に与えられる電流の量に依存します。 回転速度と励磁電流が高くなるほど発電機電圧は大きくなり、負荷電流が大きくなるほどこの電圧は低くなります。

電圧調整器の機能は、励磁電流への影響により速度や負荷が変化したときに電圧を安定させることです。 もちろん、以前の振動電圧レギュレータで行われていたように、この回路に追加の抵抗を導入することで励磁回路の電流を変更することもできますが、この方法はこの抵抗での電力損失に関連するため、電子レギュレータでは使用されません。 電子レギュレータは、励磁巻線のターンオン時間の相対的な継続時間を変更しながら、主電源から励磁巻線をオンまたはオフにすることによって励磁電流を変更します。 電圧を安定させるために励磁電流を減らす必要がある場合は、励磁巻線のターンオン時間は減少し、増やす必要がある場合は増加します。

図に示す、ボッシュの EE 14V3 タイプ レギュレータの非常に単純な図を使用して、電子レギュレータの動作原理を説明すると便利です。 9:

図9
BOSCH EE14V3 電圧レギュレータ回路:
1 - 発電機、2 - 電圧レギュレーター、SA - イグニッションロック、HL - インストルメントパネル上のコントロールランプ。

回路の動作を理解するには、上に示したように、安定化電圧を下回る電圧ではツェナー ダイオード自体に電流が流れないことを覚えておく必要があります。 電圧がこの値に達すると、ツェナー ダイオードが「ブレークスルー」し、電流が流れ始めます。 したがって、レギュレータ内のツェナーダイオードは、発電機の電圧が比較される電圧基準となります。 さらに、トランジスタはコレクタとエミッタの間、つまり、電流を流すことが知られています。 「ベース-エミッタ」回路に電流が流れ、この電流を流さない場合、これらはオープンになります。 ベース電流が遮断されると閉じます。 ツェナー ダイオード VD2 への電圧は、発電機の出力「D +」から、抵抗 R1 (R3 および温度補償を行うダイオード VD1) の分圧器を介して供給されます。発電機の電圧が低い間、ツェナー ダイオードの電圧はダイオードがその安定化電圧より低い場合、ツェナーダイオードはそれを介して閉じられ、したがってトランジスタVT1のベース回路には電流が流れず、トランジスタVT1も閉じられます。この場合、抵抗R6を流れる電流は抵抗R6を流れます。出力「D +」からの電流がトランジスタ VT2 のベース回路に入り、トランジスタ VT2 が開き、そのエミッタ・コレクタ接合を通じて電流がトランジスタ VT3 のベースに流れ始め、トランジスタ VT3 も開きます。この場合、発電機はエミッタ・コレクタ接合部 VT3 を介して電源回路に接続されます。

トランジスタ VT2 と VT3 のコレクタ端子が結合され、一方のトランジスタのベース回路が他方のトランジスタのエミッタから給電される接続は、ダーリントン回路と呼ばれます。 この接続により、両方のトランジスタを大きなゲインを持つ 1 つの複合トランジスタとみなすことができます。 通常、このようなトランジスタは単シリコン結晶上に作られます。 たとえば、ローターの回転速度の増加により発電機の電圧が増加すると、ツェナー ダイオード VD2 の電圧も増加します。この電圧が安定化電圧値に達すると、ツェナー ダイオード VD2 が「ブレークスルー」します。 、それを通る電流はトランジスタVT1のベース回路に流れ始め、エミッタ・コレクタ接合が開き、複合トランジスタVT2、VT3のベースの出力をグランドに短絡します。 複合トランジスタが閉じ、励磁巻線の電源回路が遮断されます。 励磁電流が低下し、発電機の電圧が低下し、ツェナー ダイオード VT2、トランジスタ VT1 が閉じ、複合トランジスタ VT2、VT3 が開き、励磁巻線が電源回路に再接続され、発電機の電圧が増加し、このプロセスが繰り返されます。 したがって、レギュレータによる発電機電圧の調整は、電源回路の励磁巻線をオンにする相対時間の変化を通じて個別に実行されます。 この場合、励磁巻線に流れる電流は図10のように変化します。 発電機の速度が増加するか、その負荷が減少すると、巻線ターンオン時間は減少し、速度が減少するか、負荷が増加すると、巻線ターンオン時間は増加します。 レギュレータ回路 (図 9 を参照) には、自動車で使用されるすべての電圧レギュレータの回路に特徴的な要素があります。 ダイオード VD3 は、複合トランジスタ VT2、VT3 を閉じるときに、大きなインダクタンスを持つ励磁巻線の開回路によって発生する危険な電圧サージを防止します。 この場合、界磁巻線電流はこのダイオードを通じて閉じることができ、危険な電圧サージは発生しません。 したがって、VD3 ダイオードはクエンチングと呼ばれます。 抵抗 R7 はハードフィードバック抵抗です。

図10。 電圧レギュレータの動作中の励磁巻線 J B の時間 t にわたる電流強度の変化: t on、t off - それぞれ、電圧レギュレータの励磁巻線をオンおよびオフにする時間。 n 1 n 2 - 発電機ローターの速度。n 2 は n 1 より大きい。 J B1 および J B2 - 界磁巻線の平均電流

複合トランジスタ VT2、VT3 が開くと、分圧器の抵抗 R3 と並列に接続されることになり、ツェナー ダイオード VT2 の電圧が急激に減少します。これにより、レギュレータ回路のスイッチングが高速化され、このスイッチングの周波数は、発電機の設定電圧の品質に有益な影響を与えます。 コンデンサ C1 は、入力の電圧パルスの影響からレギュレータを保護する一種のフィルタです。 一般に、レギュレータ回路内のコンデンサは、この回路が発振モードに移行し、外部からの高周波干渉がレギュレータの動作に影響を与える可能性を防ぐか、トランジスタのスイッチングを加速します。 後者の場合、ある瞬間に充電されたコンデンサは、別の瞬間にトランジスタのベース回路に放電され、放電電流のサージによってトランジスタのスイッチングが加速され、その結果、その発熱とエネルギーが減少します。その中での損失。

図 9 は、発電機セットの動作状態を監視するためのランプ HL (車のダッシュボード上の充電制御ランプ) の役割を明確に示しています。 車両のエンジンがオフの状態で、イグニッション スイッチ SA の接点を閉じると、バッテリ GA からの電流がこのランプを通って発電機の励磁巻線に流れることができます。 これにより、発電機の初期励磁が保証されます。 同時にランプが点灯し、励磁巻線回路に断線がないことを示します。 エンジン始動後、ジェネレーター端子「D+」と「B+」にほぼ同じ電圧が現れ、ランプが消灯します。 車のエンジンが作動しているときに発電機が電圧を発生しない場合、HL ランプはこのモードで点灯し続けます。これは、発電機の故障または駆動ベルトの破損の合図です。 発電機セットに抵抗器 R を導入すると、HL ランプの診断機能が拡張されます。 この抵抗器が存在すると、自動車のエンジンの回転中に励磁巻線が開回路になると、HL ランプが点灯します。 現在、ますます多くの企業が、追加の励磁巻線整流器を使用しない発電機セットの生産に切り替えています。 この場合、発電機の位相出力はレギュレータに接続されます。 車のエンジンが停止しているときは、発電機相の出力に電圧はなく、この場合の電圧レギュレータは、バッテリが励磁巻線に放電するのを防ぐモードに切り替わります。 たとえば、イグニッション スイッチがオンになると、レギュレータ回路はその出力トランジスタを発振モードに切り替えます。この発振モードでは、励磁巻線の電流は小さく、アンペアの数分の一になります。 エンジン始動後、発電機相出力からの信号によりレギュレータ回路は通常動作となります。 この場合、レギュレータ回路は、発電機セットの動作状態を監視するためのランプも制御する。

図11。 速度 6000 min -1 および負荷電流 5A で Bosch EE14V3 レギュレータによって維持される電圧の温度依存性。

蓄電池が確実に動作するためには、電解液の温度が低下すると、発電機セットから蓄電池に供給される電圧がわずかに増加し、温度が上昇すると低下することが必要です。 維持される電圧のレベルを変更するプロセスを自動化するには、バッテリー電解液に配置され、電圧レギュレーター回路に組み込まれたセンサーが使用されます。 ただし、これは上級車に限ります。 最も単純なケースでは、レギュレーターの温度補償は、発電機に入る冷却空気の温度に応じて、発電機セットの電圧が指定された制限内で変化するように選択されます。 図 11 は、いずれかの動作モードで Bosch EE14V3 レギュレータによって維持される電圧の温度依存性を示しています。 グラフには、この電圧の値の許容範囲フィールドも表示されます。 依存性が低下する性質により、負の温度でのバッテリーの良好な充電と、高温での電解液の沸騰の促進が保証されます。 同じ理由で、熱帯地方での走行用に特別に設計された自動車には、温帯地域や寒冷地向けよりも意図的に低い調整電圧で電圧レギュレータが取り付けられています。

さまざまなモードでの発電機セットの動作

電力の強力な消費装置 (リア ウィンドウのデフロスター、ヘッドライト、ヒーター ファンなど) がオンになっており、ローター速度が低い (エンジン速度が低い) 場合、消費される合計電流は発電機の能力を超える可能性があります。配達中。 この場合、バッテリーに負荷がかかり、放電が始まりますが、これは追加の電圧インジケーターまたは電圧計の測定値によって制御できます。

発電機の電流速度特性が同じである、またはエネルギー指標の観点から、交換用発電機の特性が交換後の発電機の特性より悪くない。

エンジンから発電機までのギア比は同じです。

交換用発電機の全体寸法と接続寸法により、エンジンに取り付けることが可能になります。 外国の乗用車のほとんどの発電機は 1 本脚のマウントですが、国産の発電機は 2 本の脚でエンジンに取り付けられているため、外国製の発電機を国産の発電機に交換するには、発電機の取り付けブラケットを交換する必要がある可能性が高いことに留意する必要があります。エンジン上で。

交換用発電機セットと交換用発電機セットの図は同一です。

電気配線の状態、特に発電機、電圧調整器に適したワイヤの接点の接続の清潔さと信頼性を監視します。 接触不良があると、オンボード電圧が許容限度を超える可能性があります。

車体部品を電気溶接する場合は、発電機とバッテリーからすべてのワイヤーを外してください。

オルタネーターベルトの正しい張力を確認してください。 ベルトの張力が緩いと発電機の効率的な動作が保証されず、張力が強すぎるとベアリングの破損につながります。

発電機の制御ランプが点火した原因を直ちに調べてください。

発電機整流器の故障が疑われる場合は、バッテリーを接続したまま車から離れてください。 これにより、バッテリーが完全に放電し、さらには電気配線の火災につながる可能性があります。

発電機の出力をアースおよび相互に短絡して、発電機の動作性をチェックします。

電圧レギュレータ、噴射システムの電子部品、点火装置、車載コンピュータなどの故障の可能性があるため、エンジンの作動中にバッテリを取り外して発電機の保守性をチェックします。

電解液、「トーソル」などが発電機に付着するようにしてください。

車を生き物に例えると、エンジンは心臓、発電機は神経系に相当します。 このユニットなしで車は動くでしょうか？ はい、それは可能ですが、長くは続かず、まだです。 バッテリーを充電し、動作中のネットワーク全体の電圧を維持するのは車の発電機です。 発電機の動作原理とその主な要素について説明します。

ユニットの配置方法

ローター

実際、この部分は 1 つの巻線を備えた電磁石です。 シャフト上にあります。 特別なコアが巻線の上に取り付けられており、その直径はスターターの直径よりも1.5〜2ミリメートル小さいです。 電流供給は銅リングによって提供されます。 それらはシャフトにも配置されており、特別なブラシで巻線に接続されています。

巻き取り

スターター巻線は銅線でできています。 コアの溝に取り付けます。 後者は円の形で作られており、磁気特性が強化された金属で作られています。 この材料は変圧器鉄と呼ばれます。 発電機は三相であるため、スターターには 3 つの巻線が装備されています。 それらは互いに接続されており、三角形に似ています。

それらの接続点には整流器ブリッジが接続されています。 巻線を構成するワイヤーには二重の耐熱絶縁が施されています。 ほとんどの場合、これには特別なワニスが使用されます。

リレーレギュレータ

もう 1 つの重要な要素はリレー レギュレーターです。 これは電子回路であり、グラファイト ブラシへの出力があります。 リレーレギュレータは、発電機ハウジング内に取り付けることも、発電機ハウジングとは別に取り付けることもできます。 前者の場合はグラファイト ブラシの隣に配置され、後者の場合はブラシが取り付けられます。

整流器ブリッジ

この部品は 6 つのダイオードで構成されています。 後者は導電性ベース上に対で配置され、互いに結合されます。 出力では、AC 電圧が DC に変換されます。 この橋は、外観がこの製品に似ているため、「馬蹄形」とも呼ばれます。

ビデオ - 発電機:

発電機の動作原理

自動車発電機の操作は教育の原則に基づいています。 これは固定子巻線で起こります。 電圧は、コアの周囲に形成される一定の磁場の作用によって生成されます。 モーターはベルトドライブによって発電機ローターを駆動します。 磁束を生成するのに十分な定電圧が巻線に印加されます。

コアが巻線に沿って回転すると、巻線に起電力が発生します。 リレーレギュレータは、発電機端子から取り除かれる負荷に応じて磁束の強さを調整します。 出力では、13.6 ～ 14.2 の範囲の電圧が形成されます (これは時期によって異なります)。 これは再充電して常に充電しておくのに十分です。 オンボードネットワークもプラス端子から電力を供給され、バッテリーと並列に接続されています。 どの発生器を購入したかに関係なく、デバイスと動作原理はすべてのサンプルで同じです。 このようなユニットはすべて同じように機能します。

ビデオ - 発電機の動作原理:

車用発電機は 1 台もなしでは機能しません。 この要素は、巻線で発生する電流強度の変化によってユニットが生成する定電圧の維持を保証します。 レギュレーターなしでローターが高周波で回転すると、電圧は数十ボルトに達する可能性があります。 ランプの焼損や、巻線、ダイオード、その他のデバイスの破損につながります。

レギュレータの種類

電圧レギュレータは、その設計に応じて、次の 2 つの主なカテゴリに分類されます。

• ハイブリッド;
• 積分。

最初のグループには、電子回路内で無線要素と が同時に使用されるレギュレータが含まれます。 最新の自動車モデルでは、一体型レギュレータが最もよく使用されます。 このようなデバイスのすべてのコンポーネント (出力段を除く) は、薄膜マイクロエレクトロニクス技術に基づいて作られています。

パイロットランプ

レギュレーターのトラブルを避けるため、コントロールランプに注意してください。 車のダッシュボードにあります。 発電機の動作中にランプが点灯する場合は、電圧調整器またはユニット自体の故障を示します。

車のオルタネーターマウント

車の発電機は通常、ボルトと特殊なブラケットを使用してエンジンの前部に取り付けられます。 デバイスの取り付け足と目はカバー上にあります。 発電機が 2 本の脚で取り付けられている場合、それらは 2 つのエンジン カバー上にあります。 取り付け脚が 1 つだけ使用される場合、取り付け脚は 1 つのカバー (前面) にのみ配置されます。 通常、後脚にはスペーサーを取り付ける穴があります。 モーターブラケットとフットベースとの間にできる隙間を解消します。

発電機セットのさまざまな動作モード

車の発電機を理解するには、その動作モードを理解する必要があります。 最初に検討するモードは、エンジン始動時の自動車発電機の動作です。 エンジン始動時にはスターターが主に電力を消費します。 このモードでは、電流強度が非常に大きいため、バッテリー端子の電圧が大幅に低下します。 したがって、電気の消費者は、集中的に放電されるバッテリーのみから電力を供給されます。

エンジン始動直後は発電機が主な動力源となります。 このデバイスは、バッテリーの充電やさまざまな電気製品の動作に必要な電流を供給します。 以降、充電電流レベルは低下します。 発電機は引き続き電力源です。

ヘッドライト ヒーターやストーブのファンなどの強力な電力消費装置がオンになると、ローターがゆっくりと回転し始めます。 そうなると、発電機は必要なだけの電流を供給できなくなります。 このモードでは、負荷がバッテリーに転送され、バッテリーは急速に放電されます。

車内の発電機を交換することはできますが、そのためにはいくつかのルールに従う必要があります。

• 新しいユニットは標準ユニットと同じ電流速度特性を持たなければなりません。
• 発電機のエネルギーパラメータは同じでなければなりません。
• 新しい発電機の寸法は、モーターに簡単に取り付けられるように適切なものでなければなりません。
• ユニットは同じギア比でなければなりません。
• 両方の発電機の回路は完全に同一でなければなりません。

一般的に、外国車に取り付けられているユニットは片方の足でのみ取り付けられていることに注意してください。 同時に、2つの足を使用する家庭用デバイス。 そのため、海外製ユニットから当社製ユニットに交換する場合は、モーターの取付金具の交換が必要となります。

バッテリーを車に取り付けるときは、極性が正しく接続されていることを確認する必要があります。 エラーが発生すると、オルタネーター整流器が故障し、火災につながる可能性があります。 極性を誤って判断してモーターを始動する場合にも、同じ危険が伴います。

機械の操作中は、次の規則に従う必要があります。

• 接点の清浄度および接続の信頼性を制御、監視します（ワイヤ接点が悪い場合、オンボード電圧が範囲外になります）。
• 構造要素の電気溶接中は、自動車の発電機とバッテリーからワイヤーを外します。
• オルタネーターのベルトが正しく張られていることを確認してください (張力が緩い場合は発電機が効率的に動作できなくなり、きつすぎる場合はベアリングがすぐに摩耗します)。
• 制御ランプによる信号の場合は、その理由をすぐに調べてください。

ビデオ - 発電機の修理:

いかなる状況においても、次のことは行わないでください。

• 整流器に欠陥があると思われる場合は、バッテリーを接続したまま車から離れてください (バッテリーの放電や配線の火災につながります)。
• エンジンの動作中に出力を相互に閉じるか、バッテリーを切り離すことによって、発電機が動作しているかどうかを確認します（これにより、電圧レギュレーター、オンボードコンピューター、点火システムの電子要素が破損する可能性があります）。
• 不凍液やその他の液体の残留物が発生器に侵入することを許可する。
• バッテリー端子が取り外されている場合は、発電機をオンにしたままにしてください (これは、機械の電気機器や電圧レギュレーターの損傷につながります)。

ジェネレーターの主な機能について説明しました。 この知識は、車を理解しようとするあらゆるドライバーにとって役立ちます。 発電機は非常に複雑なデバイスであるため、十分に注意することが重要であることに注意してください。 駆動ベルトの張力だけでなく、すべての部品の状態を常に監視します。 そうすれば、自動車発電機はできるだけ長く使用できるようになります。

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どの車の電気機器にも、主な電力源である発電機が含まれています。 電圧調整器と合わせて発電機セットと呼ばれます。 最近の車にはオルタネーターが搭載されています。 それらは要件を最もよく満たします。

自動車用発電機の基本要件

1. 発電機は、中断のない電流供給を提供し、次のことを行うのに十分な電力を備えている必要があります。

- 稼働中の消費者に電力を供給し、同時にバッテリーを充電する。

- すべての通常の電力消費者が低いエンジン速度で作動したとき、バッテリーの激しい放電は発生しませんでした。

- オンボードネットワークの電圧は、電気負荷とローター速度の全範囲にわたって指定された制限内にありました。

2. 発電機は、十分な強度、長い耐用年数、小さな重量と寸法、低いノイズと電波干渉を備えていなければなりません。

基本概念

国内の電気機器の開発・メーカーは以下のような考え方を採用しています。

車両電気システム - 車両の車載ネットワークに含まれる電気機器への無停電電源供給用に設計されています。 これは、発電機セット、バッテリー、および状態監視とシステム過負荷保護を提供するデバイスで構成されます。

発生器- エンジンから受け取った機械エネルギーを電気エネルギーに変換する装置。

電圧レギュレータ – 電気負荷、発電機のローター速度、周囲温度が変化したときに、車両の車載ネットワークの電圧を指定された制限内に維持する装置。

充電式スターターバッテリー（蓄電池） – 電気を蓄積して蓄え、エンジンを始動したり電気製品に短時間電力を供給します（エンジンが停止しているか、発電機による電力が不十分な場合）。

発電機の原理

中心部で 発電機の動作電磁誘導の影響が考えられます。 たとえば銅線のコイルに磁束が貫通すると、磁束が変化するとコイルの端子に交流電圧が発生します。 逆に、磁束を形成するにはコイルに電流を流すだけで十分です。 したがって、交流電流を得るには、励磁巻線と呼ばれる磁束を形成する直流電流が流れるコイルと、コイルに磁束をもたらす目的の鋼柱システムが必要です。 、固定子巻線と呼ばれ、交流電圧が誘導されます。

これらのコイルは、ステーターの磁気回路 (鉄製パッケージ) である鋼構造の溝に配置されます。 磁気回路を備えた固定子巻線は、電流が生成される最も重要な固定部分である発電機固定子自体を形成し、極システムおよびその他の部品 (シャフト、スリップ リング) を備えた励磁巻線は、最も重要な回転子を形成します。重要な回転部分。 励磁巻線には発電機自体から電力を供給できます。 この場合、発電機は自励式で動作します。

この場合、残留磁束はつまり、励磁巻線に電流が流れていないときに磁気回路の鋼部分が形成する磁束は小さく、非常に高速な場合にのみ発電機の自励が保証されます。 したがって、励磁巻線がバッテリーに接続されていない発電機セット回路では、通常、発電機セットの健全性ランプを介して、そのような外部接続が導入されます。 イグニッションスイッチをオンにした後、このランプを通って励磁巻線に流れる電流が、発電機の初期励磁を提供します。 この電流の強さは、バッテリーを放電させないように大きすぎてはなりませんが、小さすぎてもいけません。この場合、発電機が高速で励起されるため、メーカーはテストランプの必要な電力（通常は2）を指定します。 ..3火曜日

ローターが回転すると 固定子巻線コイルの反対側では、回転子の「N」極と「S」極が交互に現れます。つまり、コイルを貫く磁束の方向が変化し、コイル内に交流電圧が発生します。 この電圧の周波数 f は、発電機の回転子の回転周波数 N とその極のペアの数 p に依存します。

f=p*N/60

まれな例外を除いて、外国企業の発電機は、国内の発電機と同様に、ローターの磁気システムに 6 つの「S」極と 6 つの「N」極を持っています。 この場合、周波数 f は発電機ロータの回転周波数 i の 10 分の 1 です。 発電機のロータはエンジンのクランクシャフトから回転を受けるため、発電機の交流電圧の周波数からエンジンのクランクシャフトの回転周波数を測定することができます。 これを行うために、発電機は固定子巻線の出力を生成し、タコメーターが接続されます。 この場合、タコメータの入力電圧は、発電機の電力整流器のダイオードと並列に接続されていることが判明するため、脈動特性を持ちます。 エンジンから発電機までのベルトドライブのギア比 i を考慮すると、タコメーター ft の入力における信号の周波数は、次の比によってエンジン クランクシャフト速度 Ndv に関係します。

f=p*Ndv(i)/60

もちろん、駆動ベルトが滑ると、この比率はわずかに崩れるため、ベルトが常に十分に張られているように注意する必要があります。 p=6 の場合、(ほとんどの場合) 上記の比率は fт = Ndv (i)/10 と簡略化されます。 オンボードネットワークには定電圧供給が必要です。 したがって、固定子巻線は、発電機に組み込まれた整流器を介して車両の車載ネットワークに電力を供給します。

発電機の固定子巻線外国企業と国内企業 - 三段階。 これは、相巻線または単に相と呼ばれる 3 つの部分で構成されており、図に示すように、電圧と電流が周期の 3 分の 1、つまり電気角で 120 度ずつ相対的にシフトされます。 I. フェーズは「スター」または「デルタ」で接続できます。 この場合、相および線形の電圧と電流が区別されます。 相電圧 Uph は相巻線の両端間に作用します。 これらの巻線には I 電流 If が流れ、ステータ巻線を整流器に接続するワイヤ間に線形電圧 Ul が作用します。 これらのワイヤには直線電流Ｊ１が流れる。 当然のことながら、整流器は、供給される量、つまり線形を整流します。

図1。 発電機セットの概略図。

Uf1 - Uf3 - 相巻線の電圧: Ud - 整流された電圧。 1、2、3 - 3 つのステータ相の巻線： 4 - 電力整流ダイオード。 5 - 蓄電池。 6 - ロードします。 7 - 励磁巻線の整流器のダイオード。 8 - 励磁巻線。 9 - 電圧レギュレータ

「三角形」に接続すると、相電流の根元は線形電流の 3 分の 1 になりますが、「星形」では線形電流と相電流が等しくなります。 これは、発電機から放出される電流が同じでも、「三角形」に接続された場合の相巻線の電流が「星形」の電流よりもはるかに小さいことを意味します。 したがって、高出力の発電機では、より低い電流ではより技術的に進歩した太いワイヤで巻線を巻くことができるため、「三角形」接続がよく使用されます。 ただし、「星」から 3 の根までの線形電圧は相電圧より大きいのに対し、「三角」ではそれらは等しく、同じ回転速度で同じ出力電圧を得るには、「トライアングル」は、「スター」と比較して、フェーズのターン数も対応して増加する必要があります。

細いワイヤー スター接続でも使用できます。 この場合、巻線は 2 つの並列巻線で構成され、それぞれが「スター」に接続されます。つまり、「ダブルスター」が得られます。

三相システムの整流器には 6 つのパワー半導体ダイオードが含まれており、そのうちの 3 つ: VD1、VD3、および VD5 が発電機の「+」端子に接続され、他の 3 つ: VD2、VD4、および VD6 が「+」端子に接続されます。 -」（「アース」）端子。 発電機の電力を高める必要がある場合は、図 1 の点線に示すように、ダイオード VD7、VD8 に基づく追加の整流器アームが使用されます。 このような整流回路は、追加アームが「スター」の「ゼロ」点から電力を供給されるため、固定子巻線が「スター」に接続されている場合にのみ実行できます。

かなりの数で外国企業の発電機のタイプでは、励磁巻線はダイオードVD9〜VD11に組み立てられた独自の整流器に接続されています。励磁巻線のこのような接続により、車のエンジンが作動していないときにバッテリーの放電電流が流れるのを防ぎます。 。 半導体ダイオードはオープン状態にあり、順方向に電圧が印加された場合には電流の通過に大きな抵抗を与えず、逆方向に電圧が印加された場合には実際には電流を通しません。

相電圧グラフ (図 1 を参照) に従って、現在どのダイオードが開いていてどのダイオードが閉じているかを判断できます。 相電圧 Uf1 は最初の相の巻線に作用し、Uf2 - 2 番目の相、Uf3 - 3 番目の相の巻線に作用します。 これらの電圧は正弦波に近い曲線に沿って変化し、ある時点では正になり、別の時点では負になります。 相の電圧の正の方向が固定子巻線のゼロ点に向かう矢印に沿って取られ、そこから負の方向が取られる場合、たとえば、時間 t1 の間、第 2 相の電圧が存在しない場合、次のようになります。最初のフェーズはポジティブ、3 番目のフェーズはネガティブです。 相電圧の方向は図の矢印に対応します。 1. 巻線、ダイオード、負荷を通る電流は、これらの矢印の方向に流れます。

同時にダイオードはオープンになります VD1 と VD4。 他の瞬間を考慮すると、発電機の各相の巻線で電圧が発生する三相システムでは、電力整流器のダイオードが開から閉、そしてその逆に戻ることを簡単に検証できます。負荷に流れる電流は、発電機セットの「+」端子からその出力「-」（「グランド」）に向かう一方向のみです。つまり、一定の（整流された）電流が負荷に流れます。 励磁巻線の整流ダイオードも同様に動作し、この巻線に整流電流を供給します。 また、励磁巻線整流器にも 6 個のダイオードが含まれていますが、そのうちの 3 個の VD2、VD4、VD6 は電力整流器と共通です。 したがって、時間 t1 では、ダイオード VD4 と VD9 が開き、整流された電流が励磁巻線に入ります。 この電流は、発電機によって負荷に供給される電流よりもはるかに小さいです。 したがって、VD9 ～ VD11 ダイオードとして、電流が 2 A 以下の小型低電流ダイオードが使用されます (比較のために、電力整流ダイオードでは最大 25 ... 35 A の電流が流れます)。

原則を検討する必要がある ダイオード VD7 および VD8 を含む整流器アームの動作。 相電圧が純粋に正弦波状に変化する場合、これらのダイオードは AC から DC への変換プロセスにまったく関与しません。 ただし、実際の発電機では、相電圧の形状は正弦波とは異なります。 これは、高調波成分または高調波と呼ばれる正弦波の合計です。最初の正弦波の周波数は相電圧の周波数と一致し、より高い正弦波、主に 3 番目の正弦波の周波数は最初の周波数の 3 倍です。 2 つの高調波 (1 次と 3 次) の合計としての相電圧の実際の形式を図 2 に示します。

発電機の固定子（図3）は、厚さ0.8 ... 1 mmの鋼板から組み立てられますが、多くの場合、「オンエッジ」で巻かれます。 この設計により、加工時の無駄が少なく、高い製造性が実現します。 ステータパッケージが巻線によって製造される場合、ステータヨークは通常、溝の上に突起を有し、それに沿って巻線中に各層の互いの位置が固定される。 これらの突起により、ステーターの外面がより発達するため、ステーターの冷却が向上します。

貯蓄の必要性 金属は、別々の馬蹄形のセグメントから採用されたステーター パッケージのデザインの作成につながりました。 ステータパッケージの個々のシート間の一体構造への固定は、溶接またはリベットによって実行されます。 ほとんどすべての量産車用発電機には、固定子巻線が配置される 36 個のスロットがあります。 溝はフィルム絶縁材で絶縁されるか、エポキシ化合物がスプレーされます。

図 4 発電機の固定子巻線図:

A - ループが分散、B - 波が集中、C - 波が分散

——- 1 相、- – – – – – 2 相、-..-..-..- 3 相

溝には固定子巻線があり、分散ループ（図4、A）または集中波（図4、B）、分散波（図4）の形でスキーム（図4）に従って実行されます。 、C) 巻線。 ループ巻線は、そのセクション (または半セクション) がステーター パッケージの互いに反対側の両側に正面接続されたコイルの形で作られているという事実によって特徴付けられます。 波巻線は、セクション (または半セクション) の側面間の正面接続がステーター パッケージの一方または他方の側に交互に配置されているため、実際には波に似ています。 分布巻きの場合、セクションは 1 つの溝から来る 2 つの半セクションに分割され、一方の半セクションは左に、もう一方の半セクションは右に進みます。 各相巻線のセクション (または半セクション) の側面間の距離は、溝の 3 分割分です。 セクションの一方の側が従来の第 1 の溝にある場合、第 2 の側は 4 番目の溝に収まります。 巻線は、絶縁材料で作られた溝ウェッジを使用して溝に固定されます。 巻線を敷設した後、ステーターにワニスを含浸させることが義務付けられています。

車載機能 発電機は回転子の極系を見た図です（図5）。 これには、突起のあるポールの半分が 2 つ含まれています - くちばしの形をしたポールが各半分に 6 つずつあります。 ポールの半分はスタンピングによって作られており、突起、つまり半分のブッシュが付いている場合があります。 突起がない場合、シャフトを押すときに、フレームに励磁巻線が巻かれたブッシングが極の半分の間に取り付けられ、ブッシングがフレームの内側に取​​り付けられた後に巻線が行われます。

図5。 自動車発電機のローター: a - 組み立てられます。 b – 分解されたポールシステム。 1.3 極の半分。 2 - 励磁巻線。 4 - コンタクトリング。 5 - シャフト

極半体が半ブッシュを有する場合、励磁巻線は予めフレームに巻かれており、極半体を押し込むときに半ブッシュがフレーム内に入るように取り付けられる。 フレームの端の頬にはラッチの突起があり、ポールの半分の端にある極間ギャップに入り、フレームがスリーブ上で回転するのを防ぎます。 ポールハーフをシャフトに圧入する際にはカシメを伴い、ブッシュとポールハーフまたはハーフブッシュとの間の空隙が減少し、発電機の出力特性に好影響を与える。

追いかけると金属が流れる 回転子の極システムが分解しにくくなるため、励磁巻線が焼損または破損した場合に励磁巻線を巻き戻すことが困難になります。 ロータに組み込まれた励磁巻線にはワニスが含浸されています。 発電機の磁気ノイズを低減するために、磁極のくちばしは通常、片側または両側の端が面取りされています。 一部の設計では、同じ目的で、励磁巻線の上にあるくちばしの鋭い円錐の下に、ノイズ防止の非磁性リングが配置されています。 このリングは、磁束が変化したときにビークが振動するのを防ぎ、磁気ノイズの発生を防ぎます。

組み立て後はダイナミックな ローターのバランス調整は、ポールの半分にある余分な材料をドリルで取り除くことによって行われます。 ローターシャフトにはコンタクトリングもあり、ほとんどの場合銅製で、プラスチックが圧着されています。 励磁巻線のリード線はリングにはんだ付けまたは溶接されます。 リングは真鍮やステンレス鋼で作られている場合があり、これにより、特に湿気の多い環境で作業する場合の摩耗や酸化が軽減されます。 ブラシ接触アセンブリが発電機の内部空洞の外側に配置されている場合、リングの直径は、組み立て中にベアリングがリングの上を通過するため、スリップ リングの側からカバーに取り付けられたベアリングの内径を超えることはできません。 リングの直径が小さいため、ブラシの摩耗も軽減されます。 ローターの後方支持部にローラーベアリングを使用している会社もあるのは、設置条件のためです。 同じ直径のボールベアリングのリソースは短くなります。

ローターシャフトが作られています 原則として、軟快削鋼から作られますが、ローラーベアリングを使用する場合、ローラーはスリップリングの側からシャフトの端で直接動作し、シャフトは合金鋼で作られ、シャフトジャーナルは肌焼き処理され硬化されています。 シャフトのねじ端には、プーリーを取り付けるためのキー用の溝が刻まれています。 ただし、最近のデザインの多くにはキーがありません。 この場合、シャフトの端部には六角形の凹部またはターンキー凸部が形成される。 これは、プーリーのナットを締めるときや、プーリーとファンを取り外す必要がある分解の際に、シャフトが回転するのを防ぐのに役立ちます。

ブラシノット - これはブラシが配置されるプラスチック構造です。 スライド接点。 自動車のオルタネーターには、銅グラファイトとエレクトログラファイトの 2 種類のブラシが使用されます。 後者は銅グラファイトのものと比較してリングとの接触での電圧降下が大きく、発電機の出力特性に悪影響を及ぼしますが、スリップリングの摩耗ははるかに少なくなります。 ブラシはスプリングの力によってリングに押し付けられます。 通常、ブラシはスリップ リングの半径に沿って取り付けられますが、ブラシの軸がブラシの接触点でリングの半径と角度を形成する、いわゆるリアクティブ ブラシ ホルダーもあります。 これにより、ブラシ ホルダーのガイド内でのブラシの摩擦が軽減され、ブラシとリングの接触がより確実になります。 多くの場合、ブラシ ホルダーと電圧レギュレーターは分離不可能な単一ユニットを形成します。

整流器ノード 2 つのタイプが使用されます。これらは、電力整流ダイオードが圧入 (またははんだ付け) されるヒートシンク プレートか、これらのダイオードのシリコン接合がはんだ付けおよび封止されるヒート シンク プレート、または高度に開発されたフィンを備えた設計で、ダイオード (通常はタブレット型) のいずれかです。 -タイプ、ヒートシンクにはんだ付けされます。 追加の整流器のダイオードは通常、円筒形またはエンドウ豆の形のプラスチックケースを持っているか、バスバーによって回路に組み込まれる別の密閉ユニットの形で作られています。 発電機回路に整流器ユニットを組み込むには、整流器の特別な取り付けパッドに位相リードをはんだ付けまたは溶接するか、ネジを使用します。

発電機にとって、特に自動車の車載ネットワークの配線にとって最も危険なのは、発電機の「アース」端子と「+」端子に接続されているヒートシンクプレートの間に金属物体が誤って挟まってしまうことです。または汚染によって形成された導電性ブリッジ、tk. これによりバッテリー回路に短絡が発生し、火災が発生する可能性があります。 これを避けるために、一部の企業の整流発電機のプレートやその他の部品は、部分的または完全に絶縁層で覆われています。 整流器ユニットのモノリシック設計では、ヒートシンクは主に絶縁材料で作られた取り付けプレートと組み合わされ、接続バーで補強されています。

ベアリングユニット 発電機は通常、一度限りのグリース潤滑で生涯使用できる深溝玉軸受で、軸受に片面または両面シールが組み込まれています。 ローラーベアリングはスリップリングの側面にのみ使用されており、主にアメリカの企業によっては非常にまれに使用されます。 スリップリング側のシャフト上のボールベアリングのはめ込みは通常しっかりしており、ドライブ側ではカバーのシート内でスライドし、逆に、スリップリング側ではカバーのシート内でスライドします。ドライブ側はしっかりしています。 スリップ リング側のベアリングのアウター レースはカバーのシート内で回転する機能があるため、ベアリングとカバーがすぐに破損し、ローターがステーターに接触する可能性があります。 ベアリングの回転を防ぐために、ゴムリング、プラスチックカップ、波形鋼製スプリングなどのさまざまな装置がカバーのシートに配置されています。

レギュレーターの設計 電圧は主に製造技術によって決まります。 個別の要素で回路を製造する場合、レギュレータには通常、これらの要素が配置されるプリント回路基板があります。 同時に、調整抵抗器などの一部の要素は、厚膜技術を使用して作成できます。 ハイブリッド技術では、抵抗器がセラミックプレート上に作成され、金属基板上に開梱またはパッケージ化されたダイオード、ツェナーダイオード、トランジスタなどの半導体素子に接続されることを前提としています。 シリコン単結晶で作られたレギュレータでは、レギュレータ回路全体がこの結晶内にあります。 ハイブリッド電圧調整器および単結晶電圧調整器は分解または修理の対象ではありません。

発電機の冷却 シャフトに取り付けられた 1 つまたは 2 つのファンによって実行されます。 この場合、発電機の従来の設計 (図 7、a) では、空気は遠心ファンによってスリップ リングの側面からカバー内に吸い込まれます。 ブラシ アセンブリ、電圧調整器、および整流器が内部空洞の外側にあり、ケーシングで保護されている発電機の場合、空気はこのケーシングのスロットから吸い込まれ、空気が最も高温の場所、つまり整流器と電圧調整器に送られます。 エンジンルームのレイアウトが密で気温が高すぎる車では、特殊なケーシング（図7、b）を備えた発電機が使用され、バックカバーに固定され、ホースが通る分岐パイプが装備されています。冷たくてきれいな外気が発電機に入ります。 このようなデザインは、たとえば BMW 車に使用されています。 「コンパクト」設計の発電機の場合、冷却空気は背面カバーと前面カバーの両方から取り込まれます。

図7。 発電機冷却システム。

a - 従来の設計の発電機。 b - エンジンルーム内の高温用の発電機。 c – コンパクト設計の発電機。

矢印は空気の流れの方向を示します

特殊車両やトラック・バスに搭載される大型発電機は、いくつかの違いがあります。 特に、1 つのシャフトに取り付けられた 2 極の回転子システムがあり、その結果として 2 つの励磁巻線、固定子に 72 個のスロットなどがあります。ただし、これらの発電機の設計には、検討した構造と基本的な違いはありません。

自動車用発電機の特徴

さまざまなエンジン動作モードで消費者に電力を供給する発電機セットの能力は、その電流速度特性 (TLC)、つまり出力時の定電圧における発電機の最大出力電流のローター速度への依存性によって決まります。 。 図上。 図１に発電機の電流−速度特性を示す。

米。 1. 発電機セットの電流-速度特性。

グラフには次のような特徴的な点が含まれています。

n0 は無負荷の初期ローター速度であり、この速度で発電機が電流を供給し始めます。

Ihd - エンジンの最小安定アイドル速度に対応する速度での発電機出力電流。

最新の発電機では、このモードで与えられる電流は公称値の 40 ～ 50% です。

Idm は、ローター速度 5000 分 (最新の発電機では 6000 分) における最大 (定格) 出力電流です。

TLC は次のように決定されます。

- 自励式（励磁巻線回路は独自の発電機によって電力を供給されます）。

- 独立した励磁付き (励磁巻線回路は外部電源から電力を供給されます)。

- 発電機セット用（回路に含まれる電圧調整器）。

- 発電機用（電圧レギュレータは無効になります）。

– 低温状態 (低温状態とは、TLC の実験的測定中に発電機が加熱するため、発電機ユニットの温度が周囲気温 (25 ± 10) °С と実質的に等しい状態と理解されます。 、実験時間は最小限、つまり 1 分以内である必要があり、ノードの温度が再び周囲温度と等しくなった後に 2 回目の実験を実行する必要があります。

- 加熱された状態。

発電機の技術文書には、TLC 全体ではなく、個々の特徴点のみが記載されていることがよくあります (図 1 を参照)。

これらのポイントには次のものが含まれます。

- アイドル時の初速度 n0。 無負荷時の発電機の設定電圧に相当します。

- 発電機 Idm によって与えられる最大電流。 （自動車のバルブジェネレーターは自己制限機能を備えています。つまり、その値が短絡電流の値に近い力 Idm に達すると、ジェネレーターは回転速度がさらに増加すると、電流を与えることができなくなります）電流 Idm に定格電圧を乗算した値が自動車発電機の定格電力を決定します。

- 設計モードでの回転速度 npn と電流強度 Idn。 (設計モード点は、TLC が原点から引いた接線に接触する点で決定されます。おおよそ、電流強度の計算値は 0.67 Idm の回転周波数として決定でき、発電機の電流が増加し、その結果、ノードが加熱されますが、同時にシャフトに配置されたファンによる発電機の冷却強度も増加します。高速では、加熱強度の増加が冷却強度の増加と加熱強度の増加よりも優先されます。ジェネレーターノードの数が減少します。);

- 内燃機関 (ICE) のアイドリングに対応するモードでの回転速度 nxd と電流強度 Ixd。 このモードでは、発電機は、多くの重要な消費者、主にキャブレター内燃エンジンの点火に電力を供給するのに必要な電流強度を提供する必要があります。

ジェネレーターのパラメーターを定義する方法:

国産発電機の場合：国産新型エンジン（VAZ-2111、2112、ZMZ-406など）の場合：コンパクト設計の発電機（94.3701など）を搭載しています。 ブラシレス (インダクター) 発電機 (VAZ の場合は 955.3701、UAZ の場合は G700A) は、ローターに永久磁石があり、ステーターに励磁巻線がある (混合励磁) という点で従来の設計とは異なります。 これにより、ブラシ アセンブリ (発電機の脆弱な部分) とスリップ リングを省略することが可能になりました。 ただし、これらの発電機は質量がわずかに大きく、騒音レベルも高くなります。

発電機のシールドには、通常、その主なパラメータが表示されます。

– 定格電圧 14 または 28 V (電気システムの定格電圧に応じて);

- 定格電流。発電機の最大出力電流と見なされます。

– 発電機の種類、ブランド

発電機セットの主な特性は、電流速度特性 (TLC) です。つまり、発電機の電力出力における定電圧における、発電機によってネットワークに供給される電流の回転子の速度への依存性です。

この機能は定義されています 発電機セットが、発電機定格電流の少なくとも 50% である A/h で表される公称容量を持つ完全に充電されたバッテリーで動作している場合。 特性は、発電機の低温および加熱状態で決定できます。 この場合、低温状態とは、発電機のすべての部品およびアセンブリの温度が周囲温度と等しく、その値が 23±5°C であるものとして理解されます。 空気温度は、発電機の空気取入口から 5 cm の距離の点で測定されます。 発電機は、発電機内で発生する電力損失により特性評価中に発熱するため、低温状態で TLC を記録することは系統的に困難であり、ほとんどの企業は、加熱された状態、つまり、上記の冷却空気温度で発電機内で発生する電力損失により、発電機のコンポーネントおよび部品は、決められた各点で定常値まで加熱されます。

周波数範囲 特性評価中の回転速度は、発電機セットが 2A (約 1000 min-1) の電流を発生する最小周波数と最大周波数の間です。 特性評価は、500 ～ 4000 min-1 の間隔で実行され、より高い周波数では 1000 min-1 の間隔で実行されます。 一部の企業は、自動車で一般的な定格電圧、つまり 14 V で測定された電流速度特性を提供しています。 ただし、このような特性を取り除くことができるのは、高レベルの電圧維持のために特別に再構築されたレギュレータのみです。 電流速度特性を取得するときに電圧レギュレータが動作しないようにするため、12 ボルトのオンボード システムの場合は電圧 Ut = 13.5 ± 0.1 V で決定されます。 電流速度特性を決定するための加速方法も許可されており、特別な自動スタンドが必要です。この場合、発電機は、この周波数、電流強度、および上記の電圧に対応する 3000 min-1 の速度で 30 分間暖機されます。 特性評価時間は、絶えず変化する速度で 30 秒を超えてはなりません。

電流速度特性には次のような特徴点があります。

n0 - 無負荷時の初速度。 通常、特性評価は負荷電流 (約 2A) から始まるため、この点は、X 軸との交点に得られた特性評価を外挿することによって取得されます。

nL は最低動作速度、つまりエンジンのアイドル速度にほぼ相当する速度です。 条件付きで受け入れられます。nL = 1500 min-1。 この周波数が電流ILに相当します。 ボッシュは、「コンパクト」発電機に nL=1800 min-1 を採用しています。 通常、IL は定格電流の 40 ～ 50% です。

nR は定格電流 IR が発生する定格回転数です。 この速度は nR = 6000 min-1 と仮定されます。 IR は、発電機セットが速度 nR で生成しなければならない最小電流です。

NMAX - 最大速度。 この速度では、発電機は最大電流 Imax を生成します。 通常、最大電流は公称 IR とほとんど変わりません (10% 以内)。

メーカーの資料では主に流速特性の特徴点のみを記載しています。 ただし、乗用車の発電機セットの場合、十分な精度で、電流 IR の既知の公称値と図 8 による特性から電流速度特性を決定することが可能です。発電機電流は公称値との関係で与えられます。

電流速度特性に加えて 発電機セットは、自励の周波数によっても特徴付けられます。 蓄電池を搭載した自動車で発電機を動作させる場合、発電機セットはアイドリング回転数以下のエンジン回転数で自励する必要があります。 この場合、当然のことながら、回路には、発電機のメーカーによって指定された電力で発電機セットの動作状態を監視するためのランプと、回路によって提供される場合には並列抵抗が含まれなければなりません。

発電機のエネルギー能力を示すこと、つまり発電機がエンジンから受け取る電力量を決定することを可能にするもう 1 つの特性は、次のモードに対応するモードで決定される成績係数 (COP) の値です。電流速度特性 (図 8) の点、図 8 による効率の値は方向性として与えられます。 それは発電機の設計、つまりステーターを組み立てるプレートの厚さ、スリップリングの直径、ベアリング、巻線抵抗などによって決まりますが、主に発電機の出力によって決まります。 発電機が強力であればあるほど、効率も高くなります。

図8 自動車用発電機の出力特性：

1 - 電流速度特性、2 - 電流速度特性のポイントによる効率

最後に、発電機セットは、速度、負荷電流、温度が一定の制限内で変化するときの出力電圧の範囲によって特徴付けられます。 通常、会社のパンフレットには、制御点にある発電機セットの出力「+」と「アース」の間の電圧、または発電機セットが冷えた状態で速度 6000 min-1、電流が流れているときのレギュレーター設定電圧が示されています。 5Aの負荷と蓄電池で動作が完了し、周囲温度に応じて調整された電圧が変化する熱補償も備えています。 熱補償は、周囲温度が約 1°C 変化したときの電圧の変化を特徴付ける係数として示されます。 上に示したように、温度が上昇すると、発電機の設定電圧は低下します。 乗用車向けに、次のレギュレーター設定と熱補償を備えた発電機セットを提供している会社もあります。

設定電圧 V …………………………… 14.1±0.1 14.5+0.1

温度補償、mV/°C …………………………。 -7+1.5 -10±2

発電機駆動装置

発電機の駆動はクランクシャフトのプーリーからベルトドライブにより行われます。 クランクシャフトのプーリーの直径が大きく、発電機のプーリーの直径（直径比をギア比と呼びます）が小さいほど、それぞれ発電機の回転数が高くなり、消費者により多くの電流を供給できます。

V ベルト ドライブは、1.7 ～ 3 を超えるギア比には適用できません。 まず第一に、これは小径プーリーでは V ベルトの摩耗が集中することが原因です。

最新のモデルでは、原則として、駆動は V リブベルトによって実行されます。 柔軟性が高いため、発電機に小径のプーリーを取り付けることができ、その結果、より高いギア比、つまり高速発電機の使用が可能になります。 V リブド ベルトの張力は、通常、固定発電機を備えた張力ローラーによって実行されます。

ジェネレーターマウント

発電機は、特別なブラケットを使用してエンジンの前部にボルトで固定されています。 発電機の固定脚とテンションアイはカバー上にあります。 2 本の足で固定する場合、それらは両方のカバーにあり、1 本の足しかない場合は、前面カバーにあります。 後部脚穴 (取り付け脚が 2 つの場合) には、通常、エンジン ブラケットと脚シートの間の隙間をなくすスペーサー ブッシュがあります。

電圧調整器

レギュレータは、車両の車載ネットワークに含まれる電気機器を最適に動作させるために、発電機の電圧を一定の制限内に維持します。 すべての電圧レギュレータには、電圧センサーである測定要素と、それを調整する作動要素が備わっています。

振動コントローラでは、測定および作動要素は電磁リレーです。 接点トランジスタ式コントローラの場合、電磁リレーは測定部に、電子素子は作動部にあります。 これら 2 種類のレギュレータは現在、電子レギュレータに完全に取って代わられています。

半導体非接触電子レギュレータは通常、発電機に組み込まれ、ブラシアセンブリと組み合わせられます。 ロータ巻線が供給ネットワークにスイッチオンされる時間を変更することで、励磁電流を変更します。 これらのレギュレータは位置ずれの影響を受けず、接点の信頼性をチェックする以外はメンテナンスを必要としません。

電圧調整器 熱補償の特性を持ち、最適なバッテリー充電のためにエンジンルーム内の気温に応じてバッテリーに供給される電圧が変化します。 気温が低いほど、より多くの電圧をバッテリーに供給する必要があり、その逆も同様です。 熱補償値は 1℃あたり最大 0.01 V に達します。 リモートレギュレータの一部のモデル (2702.3702、РР-132А、1902.3702、および 131.3702) には、段階的な手動電圧レベルスイッチ (冬/夏) が付いています。

ボルテージレギュレータの動作原理

現在、すべての発電機セットにはソリッドステート電子電圧調整器が装備されており、通常は発電機に組み込まれています。 実行と設計のスキームは異なる場合がありますが、すべてのレギュレーターの動作原理は同じです。 レギュレータのない発電機の電圧は、回転子の速度、励磁巻線によって生成される磁束、したがってこの巻線の電流の強さ、および発電機によって消費者に与えられる電流の量に依存します。 回転速度と励磁電流が大きくなるほど発電機電圧は大きくなり、負荷電流が大きくなるほどこの電圧は低くなります。

電圧調整器の機能は、励磁電流への影響により速度や負荷が変化したときに電圧を安定させることです。 もちろん、以前の振動電圧レギュレータで行われていたように、この回路に追加の抵抗を導入することで励磁回路の電流を変更することもできますが、この方法はこの抵抗での電力損失に関連するため、電子レギュレータでは使用されません。 電子レギュレータは、励磁巻線のターンオン時間の相対的な継続時間を変更しながら、主電源から励磁巻線をオンまたはオフにすることによって励磁電流を変更します。 電圧を安定させるために励磁電流を減らす必要がある場合は、励磁巻線のターンオン時間は減少し、増やす必要がある場合は増加します。

電子ボリウムの動作原理 図に示すように、Bosch の EE 14V3 タイプ レギュレータの非常に単純な図で説明すると便利です。 9:

図 9 BOSCH EE14V3 電圧レギュレータ回路:

1 - 発電機、2 - 電圧レギュレーター、SA - イグニッションロック、HL - インストルメントパネル上のコントロールランプ。

回路の動作を理解するには、上に示したように、安定化電圧を下回る電圧ではツェナー ダイオード自体に電流が流れないことを覚えておく必要があります。 電圧がこの値に達すると、ツェナー ダイオードが「ブレークスルー」し、電流が流れ始めます。 したがって、レギュレータ内のツェナーダイオードは、発電機の電圧が比較される電圧基準となります。 さらに、トランジスタはコレクタとエミッタの間、つまり、電流を流すことが知られています。 「ベース-エミッタ」回路に電流が流れ、この電流が流れない場合、オープンになります。 ベース電流が遮断されると閉じます。 ツェナー ダイオード VD2 への電圧は、発電機の出力「D +」から、抵抗 R1 (R3 および温度補償を行うダイオード VD1) の分圧器を介して供給されます。発電機の電圧が低い間、ツェナー ダイオードの電圧はが安定化電圧を下回ると、ツェナー ダイオードが安定化電圧を介して閉じられ、したがって、トランジスタ VT1 のベース回路に電流が流れず、トランジスタ VT1 も閉じられます。この場合、抵抗 R6 を流れる電流は、 「D +」出力はトランジスタ VT2 のベース回路に入り、トランジスタ VT2 が開き、そのエミッタ - コレクタ接合を通じて電流がトランジスタ VT3 のベースに流れ始め、トランジスタ VT3 も開きます。この場合、発電機の励磁巻線はエミッタ・コレクタ接合部 VT3 を介して電源回路に接続されます。

トランジスタVT2とVT3の接続、 それらのコレクタ端子が結合され、一方のトランジスタのベース回路が他方のトランジスタのエミッタによって電力供給される回路は、ダーリントン回路と呼ばれます。 この接続により、両方のトランジスタを大きなゲインを持つ 1 つの複合トランジスタとみなすことができます。 通常、このようなトランジスタは単シリコン結晶上に作られます。 たとえば、ローターの回転速度の増加により発電機の電圧が増加すると、ツェナー ダイオード VD2 の電圧も増加します。この電圧が安定化電圧値に達すると、ツェナー ダイオード VD2 が「ブレークスルー」します。 、それを通る電流はトランジスタVT1のベース回路に流れ始め、エミッタ・コレクタ接合も開き、複合トランジスタVT2、VT3のベースの出力をグランドに短絡します。

複合トランジスタ が閉じ、励磁巻線の電源回路が遮断されます。 励磁電流が低下し、発電機の電圧が低下し、ツェナー ダイオード VT2、トランジスタ VT1 が閉じ、複合トランジスタ VT2、VT3 が開き、励磁巻線が電源回路に再接続され、発電機の電圧が増加し、このプロセスが繰り返されます。 したがって、レギュレータによる発電機電圧の調整は、電源回路の励磁巻線をオンにする相対時間の変化を通じて個別に実行されます。 この場合、励磁巻線に流れる電流は図10のように変化します。 発電機の速度が増加するか、その負荷が減少すると、巻線ターンオン時間は減少し、速度が減少するか、負荷が増加すると、巻線ターンオン時間は増加します。 レギュレータ回路 (図 9 を参照) には、自動車で使用されるすべての電圧レギュレータの回路に特徴的な要素があります。

閉時ダイオード VD3 複合トランジスタ VT2、VT3 は、大きなインダクタンスを持つ励磁巻線の開回路によって発生する危険なサージを防止します。 この場合、界磁巻線電流はこのダイオードを通じて閉じることができ、危険な電圧サージは発生しません。 したがって、VD3 ダイオードはクエンチングと呼ばれます。 抵抗 R7 はハードフィードバック抵抗です。

図10。 電圧レギュレータの動作中の時間 t にわたる励磁巻線 JB の電流強度の変化: ton、toff - それぞれ、電圧レギュレータの励磁巻線をオンおよびオフに切り替える時間。 n1 n2 – 発電機ローターの回転周波数。n2 は n1 より大きい。 JB1およびJB2 - 界磁巻線の電流の平均値

複合トランジスタ VT2、VT3 が開くと、分圧器の抵抗 R3 と並列に接続されることになり、ツェナー ダイオード VT2 の電圧が急激に減少します。これにより、レギュレータ回路のスイッチングが高速化され、このスイッチングの周波数は、発電機の設定電圧の品質に有益な影響を与えます。 コンデンサ C1 は、入力の電圧パルスの影響からレギュレータを保護する一種のフィルタです。 一般に、レギュレータ回路内のコンデンサは、この回路が発振モードに移行し、外部からの高周波干渉がレギュレータの動作に影響を与える可能性を防ぐか、トランジスタのスイッチングを加速します。 後者の場合、ある瞬間に充電されたコンデンサは、別の瞬間にトランジスタのベース回路に放電され、放電電流のサージによってトランジスタのスイッチングが加速され、その結果、その発熱とエネルギーが減少します。その中での損失。

図9から、それははっきりと見えます 発電機セットの動作状態を監視するHLランプ（自動車のインパネにある充電制御ランプ）の役割。 車両のエンジンがオフの状態で、イグニッション スイッチ SA の接点を閉じると、バッテリ GA からの電流がこのランプを通って発電機の励磁巻線に流れることができます。 これにより、発電機の初期励磁が保証されます。 同時にランプが点灯し、励磁巻線回路に断線がないことを示します。 エンジン始動後、ジェネレーター端子「D+」と「B+」にほぼ同じ電圧が現れ、ランプが消灯します。

発電機があれば、 車のエンジンが作動しているときは電圧が発生せず、このモードでは HL ランプが点灯し続けます。これは、発電機の故障または駆動ベルトの破損の信号です。 発電機セットに抵抗器 R を導入すると、HL ランプの診断機能が拡張されます。 この抵抗器が存在すると、自動車のエンジンの回転中に励磁巻線が開回路になると、HL ランプが点灯します。 現在、ますます多くの企業が、追加の励磁巻線整流器を使用しない発電機セットの生産に切り替えています。

この場合、レギュレーターは、 発電機相出力が開始されます。 車のエンジンが停止しているときは、発電機相の出力に電圧はなく、この場合の電圧レギュレータは、バッテリが励磁巻線に放電するのを防ぐモードに切り替わります。 たとえば、イグニッション スイッチがオンになると、レギュレータ回路はその出力トランジスタを発振モードに切り替えます。この発振モードでは、励磁巻線の電流は小さく、アンペアの数分の一になります。 エンジン始動後、発電機相出力からの信号によりレギュレータ回路は通常動作となります。 この場合、レギュレータ回路は、発電機セットの動作状態を監視するためのランプも制御する。

図11。 6000 min-1 の速度および 5A の負荷電流で Bosch EE14V3 レギュレータによって維持される電圧の温度依存性。

蓄電池 信頼性の高い動作を実現するには、電解液の温度が低下すると、発電機セットからバッテリーに供給される電圧がわずかに増加し、温度が上昇すると低下することが必要です。 維持される電圧のレベルを変更するプロセスを自動化するには、バッテリー電解液に配置され、電圧レギュレーター回路に組み込まれたセンサーが使用されます。 ただし、これは上級車に限ります。 最も単純なケースでは、レギュレーターの温度補償は、発電機に入る冷却空気の温度に応じて、発電機セットの電圧が指定された制限内で変化するように選択されます。

図 11 は温度を示しています 電圧依存性は、いずれかの動作モードで Bosch EE14V3 レギュレータによって維持されます。 グラフには、この電圧の値の許容範囲フィールドも表示されます。 依存性が低下する性質により、負の温度でのバッテリーの良好な充電と、高温での電解液の沸騰の促進が保証されます。 同じ理由で、熱帯地方での走行用に特別に設計された自動車には、温帯地域や寒冷地向けよりも意図的に低い調整電圧で電圧レギュレータが取り付けられています。

さまざまなモードでの発電機セットの動作

エンジンを始動するとき、電力の主な消費者はスターターであり、電流は数百アンペアに達し、バッテリー端子で大幅な電圧降下が発生します。 このモードでは、電力の消費者はバッテリーのみから電力を供給され、バッテリーは集中的に放電されます。 エンジン始動直後は発電機が主な電力源となります。 バッテリーの充電や電気製品の動作に必要な電流を供給します。 バッテリーを再充電すると、バッテリーと発電機の電圧の差が小さくなり、充電電流が減少します。 発電機は依然として電力源であり、バッテリーは発電機の電圧リップルを平滑化します。

電力の強力な消費装置 (リア ウィンドウのデフロスター、ヘッドライト、ヒーター ファンなど) がオンになっており、ローター速度が低い (エンジン速度が低い) 場合、消費される合計電流は発電機の能力を超える可能性があります。配達中。 この場合、バッテリーに負荷がかかり、放電が始まりますが、これは追加の電圧インジケーターまたは電圧計の測定値によって制御できます。

車両に搭載されているあるタイプのオルタネーターを別のタイプのオルタネーターに交換することは、次の 4 つの条件が満たされていればいつでも可能です。

- 発電機の電流速度特性が同じである、またはエネルギー指標の観点から、交換用発電機の特性が交換用発電機の特性より悪くない。

- エンジンから発電機までのギア比は同じです。

– 交換用発電機の全体寸法と接続寸法により、エンジンに取り付けることができます。 外国の乗用車のほとんどの発電機は 1 本脚のマウントですが、国産の発電機は 2 本の脚でエンジンに取り付けられているため、外国製の発電機を国産の発電機に交換するには、発電機の取り付けブラケットを交換する必要がある可能性が高いことに留意する必要があります。エンジン上で。

– 交換後の発電セットと交換後の発電セットの図は同一です。

バッテリーを車両に取り付ける際は、極性を間違えないように注意してください。 このエラーは発電機整流器の即時故障につながり、火災が発生する可能性があります。 接続極性が間違っている外部電流源 (点灯) からエンジンを始動した場合にも、同じ結果が生じる可能性があります。

車を運転するときは、次のことを行う必要があります。

- 電気配線の状態、特に発電機、電圧調整器に適したワイヤの接点の接続の清潔さと信頼性を監視します。 接触不良があると、オンボード電圧が許容限度を超える可能性があります。

- 車体部品を電気溶接する場合は、発電機とバッテリーからすべてのワイヤーを外します。

– オルタネーターベルトの正しい張力を監視します。 ベルトの張力が緩いと発電機の効率的な動作が保証されず、張力が強すぎるとベアリングの破損につながります。

– 発電機の制御ランプが点火した原因を直ちに究明してください。

次の行為を行うことは許可されていません。

– 発電機整流器の故障が疑われる場合は、バッテリーを接続したまま車から離れてください。 これにより、バッテリーが完全に放電し、さらには電気配線の火災につながる可能性があります。

- 発電機の出力をアースおよび相互に短絡して、発電機の動作性をチェックします。

- 電圧調整器、噴射システムの電子部品、点火装置、車載コンピュータなどの故障の可能性があるため、エンジンの作動中にバッテリーを外して発電機の保守性を確認します。

- 電解液、「トーソル」などが発電機に付着することを許可します。

どの車にも独自の電気ネットワークがあり、スターターによるエンジンの始動、ガソリン混合物に点火するための火花放電の安定した形成の確保、音と光による警報、照明、車内の快適な環境の創出など、いくつかの機能を実行します。

自動車電気ネットワークの消費者に電気エネルギーを提供するために、2 つの電源が提供されます。発電機と、エンジンが始動するまで車載ネットワークにエネルギーを供給する発電機です。 その特徴は、電流を生成することができず、電流を内部に保持し、必要に応じて消費者に返すことだけができることです。 したがって、バッテリーはすぐに放電してすべてのエネルギーを放棄してしまうため、長期間にわたって自動車ネットワークに電力を供給することができません。 エンジンを始動する頻度が高く、強力な電流消費装置を使用するほど、放電が早くなります。

バッテリーの充電を回復し、自動車の他の消費者に電力を供給するには、エンジンの作動中に常に電気を生成する自動車発電機が使用されます。

発振器の種類

自動車で使用される発電機には次の 2 種類があります。

1. 現在の自動車には直流発電機は使用されていません。 動作のために修正は必要ありません。 以前は、Pobeda、GAZ-51、および 1960 年以前に製造された他のいくつかのブランドで使用されていました。
2. オルタネータは現在自動車に広く使用されています。 最初のこのような発電機は 1946 年にアメリカで開発されました。 これは、より信頼性が高く、モダンなデザインです。 発電機の出力に組み込まれています。

装置と作業

どちらのタイプの発電機も、車両の動作に必要な電流を生成するために使用されます。 それらは異なる種類の電流を生成するため、そのデバイスと動作原理には独特の特徴があります。 それぞれのタイプの自動車用発電機が持つ設計上の特徴と動作原理を検討してください。

車載用直流発電機

このような自動車用発電機には多くの欠点があります。

• 作業効率が低い。
• 電力が不十分です。
• 不完全な配線図。
• 継続的な監視が必要です。
• 頻繁なメンテナンス。
• 耐用年数が短い。

コレクタを含む同様の設計は、発電機モードまたはエンジン モードで同時に動作できます。 ハイブリッド車に広く使用されています。

交流の自動発電機との違いは、発電する電磁石が完全に動かないことです。 起電力はローターの回転巻線に発生します。 電流はセミリングから除去され、互いに絶縁されます。 各ブラシには 1 つの極性の電圧があります。

自動車用オルタネータ

現代発振器の人気モデルです。 どの発振器の設計にも、背面と前面の 2 つのカバーの間に固定された固定ステータ内に巻線が配置されています。 リアカバーの側面にはローターのコンタクトリングがあります。 フロントカバーの側面にはプーリー付きのドライブがあります。 車の発電機はエンジンの前にあり、特別なブラケットにボルトで固定されています。 テンションアイと取り付け脚は発電機のカバー上にあります。

発電機カバー 鋳造アルミニウム合金から作られています。 発電機ケースの換気用の窓が付いています。 さまざまな設計では、そのような窓は、発電機の端部と固定子巻線の上の円筒部分の両方に作成できます。

電圧レギュレータと組み合わされたブラシアセンブリと整流器ユニットが裏蓋に固定されています。 発電機のカバーは長いネジで一緒に引っ張られ、巻線と一緒にステーター ハウジングをクランプします。

発振器 固定子以下で構成されます:

ステータは厚さ 1 mm の鋼板で作られています。 金属を節約するために、設計者は馬蹄形の別々のセグメントで構成されるステーターを作成しました。 ステータ シートは、リベットまたは溶接を使用して 1 つの構造に固定されます。 すべての主要なタイプの固定子構造には、巻線が配置される 36 個のスロットが含まれています。 ステータースロットはエポキシ化合物または特殊フィルムで絶縁されています。

発電機ローター以下で構成されます:

自動車用オルタネーターは特殊なシステムを備えています ローターポール 、くちばしの形の突起を持つ2つの半分で構成されます。 各半分には 6 本のポールがあり、スタンピングによって作られます。 ポールの半分はシャフトに押し付けられます。 それらの間にブッシングが取り付けられ、その上に励磁巻線が配置されます。 ローターシャフト通常は低硬度の快削鋼で作られています。 ただし、裏蓋側からシャフトの端に回転するローラーベアリングを使用する場合、シャフトは硬質合金鋼で作られ、シャフトジャーナルは硬化されます。 シャフトの端にはプーリーを固定するためのキー溝であるネジが付いています。

最新のジェネレーターでは、キーは使用されません。 プーリーはナットを締めることによりシャフトに固定されます。 分解を容易にするために、シャフトにはキー用の六角形の突起または凹みが付いています。

ジェネレーターブラシ ブラシ アセンブリ内に位置し、スプリングの助けを借りてリングに押し付けられます。

車の発電機には 2 種類のブラシを装備できます。

1. 銅グラファイト。
2. エレクトログラファイト。

2 番目のタイプでは、リングとの接触時に大幅な電圧損失が発生します。 これは、ジェネレーターの出力パラメーターに悪影響を及ぼします。 良い点は、リングとブラシの耐用年数が長いことです。

整流ノード次の 2 つのタイプが使用されます。

1. 整流パワーダイオードを圧入した放熱板です。
2. タブレットダイオードがはんだ付けされた大きな冷却フィンを備えた設計。

補助整流器には、エンドウ豆または円筒形のプラスチック ケースに入ったダイオードが含まれており、特別なバスで回路に接続された別個の密閉ユニットで作成することもできます。

正極と負極のヒートシンクプレートが短絡する可能性があり、発振器にとって非常に危険です。 これは、金属物体や導電性汚れとの誤った接触が原因である可能性があります。 これによりバッテリー回路にショートが発生し、火災が発生する可能性があります。 これを防ぐために、整流器の多くの導電性要素は絶縁層で覆われています。

発電機には、一度の潤滑とシールが可能な深溝玉軸受が使用されています。 輸入発電機にはローラーベアリングが使用されることがあります。

発振器はシャフトに固定されたファンブレードによって冷却されます。 裏蓋の穴から空気が吸い込まれます。 他にも体を冷やす方法はあります。

エンジンルームが密で高温になる車両には、特殊なケーシングを備えた発電機が使用され、冷却のために冷気が別途供給されます。

電圧レギュレータ

自動発電機の電圧を車両の電気機器の通常の動作に必要な範囲に維持するのに役立ちます。

このようなレギュレータは半導体素子に基づいて動作します。 設計は異なる場合がありますが、動作原理は同じです。

電圧レギュレータには熱補償の特性があります。 これは、バッテリーを最適に充電するために、作業スペースの温度に応じて電圧量を変更する機能です。 空気が冷たければ、バッテリー電圧を高くする必要があります。

発電機の動作

車のエンジンを始動する際、主に電力を消費するのはスターターです。 この場合、電流の強さは数百アンペアに達する可能性があります。 このモードでは、電気機器はバッテリーのみで動作しますが、バッテリーは強い放電を受ける可能性があります。 エンジン始動後の主な動力源は自動車発電機です。

エンジンの作動中、バッテリーは継続的に充電され、車両の車載ネットワークに接続された電気消費者の動作が保証されます。 オルタネーターが故障すると、バッテリーはすぐに放電します。 充電後はバッテリーとオルタネーターの電圧が若干異なるため、充電電流が減少します。

車の強力な電化製品が動作し、エンジン回転数が低い場合、総電流消費量が発電機の容量よりも高くなるため、電圧リレーがバッテリーへの電力を切り替えます。

取り付けて駆動する

発電機はベルトドライブを介してエンジンプーリーによって駆動されます。 発電機の回転速度は、発電機プーリーとエンジンのクランクシャフトプーリーの直径によって決まります。

最近の車両には、より柔軟性があり、小径のプーリーを駆動できるため、V リブド ベルトが装備されています。 これにより、高速発電機を得ることができます。 ベルトは、車のブランドやテンショナーの設計に応じて、さまざまな方法で張ることができます。 ほとんどの場合、特殊なローラーがテンショナーとして使用されます。

故障

自動生成装置は信頼性の高いデバイスですが、いくつかの誤動作もあり、次の 2 つのタイプに分類されます。

1. 機械的故障は、プーリー、駆動ベルト、転がり軸受、銅黒鉛ブラシなどの部品の摩耗が原因で発生することがほとんどです。 このような誤動作は、発電機からの外来ノイズやノックがあるため、簡単に検出できます。 これらの故障は元に戻すことができないため、摩耗した部品を交換することで解消されます。
2. 電気的故障のほうがはるかに一般的です。 それらは、ステータまたはロータ巻線の短絡、電圧レギュレータの故障、整流器の故障などで表現されます。 障害が特定されるまで、このような故障はバッテリーに悪影響を与える可能性があります。 たとえば、電圧レギュレータが壊れると、バッテリーが常に再充電されます。 ただし、特別な外観の兆候はありません。 これは、発電機の出力電圧を測定することによってのみ検出されます。

電気的な故障も、故障した部品を新しいものと交換することで解消されます。 巻線が短絡すると巻き直す必要があり、修理費が大幅に増加します。 配電ネットワークでは、巻線を備えたステーター ハウジングなどの発電機のスペアパーツを見つけることができます。

車の正常な動作を保証するには、自動発電機が必要です。 この装置を使用すると、運動エネルギーを電流に変換できます。

車のオルタネーターはどのようなものですか?

電流発生器は、照明製品への電力供給、バッテリー（電池）、計測器の充電、車載コンピュータの接続などに必要です。

直流発電機

DC 発電機は自動車に初めて使用されましたが、多くの欠点がありました。 新しいタイプの新しい整流器（シリコンとセレン）の導入により、輸送に交流発電機を使用できるようになり、設備の効率が向上し、同じ入力電流でより多くの電力を供給できるようになりました。

最新の発電機はどのようなものですか?

60年代半ばまでに製造された車両に適用されます。 20 世紀には DC 発電機が使用されていました。

この装置の主な欠点は、出力電力がごくわずかであるにもかかわらず、装置の急速な故障、不完全な接続方式、設備の低電力、装置の継続的な監視とメンテナンスの必要性でした。

車の電気回路には電圧調整リレーが含まれています。 固定子には励磁巻線があり、スプリング ブラシを使用して電力巻線 (発電機の電機子) と並列に接続されています。

電圧調整器の全体図

発電機の装置と動作原理

• 3 巻線ステータ (スター型)。
• 励磁巻線を備えたローター。 スリップリングとブラシを接続することで電流が供給されます。
• 整流基板は6個の半導体ダイオードで構成されています。 電流を直流に変換し、車両の電気ネットワークに送信します。 逆流リレーの機能も果たします。
• 電圧レギュレータ。 励磁巻線の電流負荷の値を制御できます。つまり、デバイスの電圧レベルが安定します。 通常1ケースでお作りします。 このスキームは 3 つのバージョンで実行されます。非接触（電磁リレーは除外されます。交流は電子キーによって制御されます）。 接触トランジスタ（制御はトランジスタによって実行されます）。 振動（電磁リレーによる制御）
• 交流発電機の動作表示を含むリレー。 電源の 2 相または整流器のゼロから動作します。

スプリングブラシの種類

回路には自己制限素子が含まれているため、電流制限器はありません。

利点:

• 車用発電機の小型化。
• 高い信頼性とトラブルのない動作を実現します。
• 直流モデルと比較して、より大きな出力の発電機が得られます。

レギュレータリレー

このデバイスは 3 つの主要な要素で構成されます。

1. OT (電流リミッター) - 電流を制御するリレーの不可欠な部分。 DC 電流が設定値を超えると、デバイスはオフになります。 発電機と出力電圧の間に直列回路に組み込まれており、動作原理：直流電流が設定値に達するとリレーが作動します。 次に、電流負荷を減らすために追加の抵抗が電気回路に接続されます。

負荷がオフの場合、OT はバッテリーパラメータを同じレベルに維持します。 上限値を超える電流はバッテリーの放電を伴います。

1. SN (電圧安定装置)。 ステータ界磁巻線の磁束の力を制御します。 最大電圧値に達すると、保護が作動し、電気回路に追加の抵抗が含まれるため、電位が低下します。

磁束パワーを制御するために必要な電圧安定器

電圧が動作中のリレーを下回ると、1 つまたは複数の抵抗が (シャントによって) 取り除かれ、電流が上昇し始めます。

1. ROT（逆流リレー）。 外部バッテリー回路の電圧が低下（超過）した場合に、外部負荷により発電機を自動的にオン・オフする装置が必要です。 ROT が存在しない場合、巻線が過熱し、バッテリーが制御されずに放電する可能性があります。

発電機の動作を完全に制御するために、電気回路にはリレーのランプが追加され、巻線の電圧が低いこととバッテリー容量が低いことを知らせます。

OT と電圧レギュレータは同時に動作できません。 臨界値に達すると、AC リミッターが動作し始めます。

交流発電機

この作品は電磁誘導の作用、つまり長方形のフィールド内での永久磁石の回転に基づいています。

設計上の特徴によるタイプ:

• 固定ステータ付きの回転磁極付き。 ローター上の大電流を補償する必要がないため、幅広い用途に使用されています。
• 固定磁界と可動アーマチュアを備えたモデル。 効率が低いためあまり一般的ではありません。

覚醒の種類:

• 永久磁石による励磁。
• 励磁は整流電流によって行われます。 デザインにはブラシはありません。
• 励起は、主発電機と同じシャフトに設置された一次低出力発電機から行われます。
• 自律的な電流源、バッテリーなどからの励磁巻線への電力供給。

相数による：単相、二相、三相。

各デバイスには、金属から一体的に鋳造されたローターが含まれています。 ローターチップは鋼板製です。 磁気誘導プロセスの正常な動作を保証するには、ギャップを維持する必要があります。

励磁コイルはコアに取り付けられており、直流で動作します。 交流はブラシまたはスリップ リングによってオルタネータに供給されます。

最新のモデルは交流発電機を使用しています。 整流器は半導体を内蔵した形で作られています。

車用発電機の装置と動作原理

車のメカニズムを駆動するメインユニットは自動発電機です。 このユニットを使用すると、機械エネルギーを変換して電気エネルギーを得ることができます。 車両の電気システムの必須要素は、システムパラメータを制御する電圧レギュレータリレーです。

電圧レギュレータのタスク:

• 速度の広がりによりネットワークのポテンシャルを安定させます。
• バッテリーの制御されない放電を避けてください。 電位の値が低いと充電不足が発生し、値が高くなるとバッテリーが急速に故障します。

直流発電機装置：

• フレーム。 それは2つの側面から開きます：スリップリングの側面から - 背面（ベアリングがその中に配置され、ステーターが固定されており、電気エネルギーの生成と制御を担当するブラシとその他のノードがあります）、前面 -プーリー（車の機械部分に取り付けられている）の側面から。
• ステーター。 鋼板製の円筒形のシースで、その中に三相巻線が配置されています。 このノードは電気エネルギーを生成します。
• 内部に 2 つのブッシュを備えたくちばし型ローター。 それらの間の空間には、銅製スリップ リング (円筒形) に直接接続された励磁巻線があります。
• 電圧レギュレータリレー。発振器の電流負荷を調整するために必要です。
• プーリーは、機械エネルギーをベルト駆動発電機に伝達するための装置です。
• 整流器は 6 個のダイオードであり、2 つのグループに分けられ、3 つずつプラスとマイナスのヒートシンクに接続されています。
• スプリング式ブラシ。
• 保護カバー。

車のプーリーはどのように見えますか?

オルタネーターはサイズ、主要部品の取り付け位置、品質が異なります。 すべてのモデルの発電機およびコンポーネントのスキームと動作原理は同一です。

農村部の技術における自動発電機:

• トラクターにはバッテリーが搭載されていないため、永久磁石励磁を備えた交流発電機が搭載されています。 最初のモデルでは、手動で始動する直流自動発電機が使用されていました。 電圧調整リレーを全機種に搭載しました。

縦型エンジン配置の場合、自動発電機はクランクケースの外側に配置され、横型エンジン配置の場合、ローターはクランクシャフトの前部に固定され、発電機はギアボックスとエンジンのクランクケースの間の密閉されたコンパートメント内にあります。

• オートバイの現在の発電回路は、バッテリーを備えた自動車と同じです。 その他のモデルにはネオジム磁石を使用したデザインを提供しました。

ドナーカ​​ーのスターター電流は接続された発電機の許容電流負荷を大幅に超えるため、点灯は安全規則に従って実行する必要があります。 この状況で最も一般的な故障は、電圧レギュレータの故障です。

機器の故障を避けるため、内燃機関を停止し、バッテリーの「－」端子を外す必要があります。

無負荷でローターが正常に動作するには、デバイスの定格電力の 5% を印加する必要があります。

発電機のシャフトは、負荷 (ランプや音楽機器などの点灯) により、ステーターの磁界が現れたときにのみ抵抗を開始します。

発電機の励磁巻線に電力を供給するために必要な電力量は、総出力負荷の 5% です。