Назначение и устройство генератора переменного тока: Устройство и работа генераторов переменного тока.

Устройство и работа генераторов переменного тока.

Устройство и работа генератора переменного тока



Генератор автомобилей ВАЗ

Конструкция генератора 37.3701 переменного тока, устанавливаемого на многих автомобилях марки ВАЗ (-2105, -2106, -2108, -2109 и др.), представлена на рис. 1.

Подвижное магнитное поле создается вращающимся двенадцатиполюсным магнитом – ротором (рис. 2, а), который представляет собой стержень с надетыми на него стальными звездочками, каждая из которых имеет по шесть клювообразных полюсов.
В полости между звездочками ротора на стальном кольце размещена обмотка возбуждения, напряжение к которой подводится через медно-графитовые щетки и два изолированных контактных кольца, напрессованных на вал ротора.
Концы обмотки возбуждения выведены через отверстия и подсоединены к контактным кольцам.

На контактные кольца опираются медно-графитовые щетки, размещенные в щеткодержателях, расположенных в задней крышке генератора со стороны, противоположной приводу.

Одна из щеток присоединена к корпусу генератора, а вторая – к изолированной клемме, к которой через регулятор напряжения подводится ток возбуждения от аккумуляторной батареи.
Регулятор напряжения встроен в шеткодержатель, образуя вместе с ним единый съемный блок.

Магнитное поле намагничивает клювообразные полюсы ротора, имеющие разную полярность. Ротор, вращаясь внутри цилиндрического статора, индуцирует ЭДС в фазных обмотках, навитых на набранном сердечнике статора.

Статор генератора (рис. 2, б) состоит из сердечника, представляющего собой набор изолированных друг от друга листов магнитопроводящей мягкой электротехнической стали. Внутренняя поверхность сердечника статора имеет равномерно расположенные по окружности зубцы с пазами между ними. Число пазов кратно трем.

В пазах между зубцами укладываются витки катушек обмотки статора. Для изоляции катушек от сердечника используется электротехнический картон. Статор в сборе пропитывается изоляционным лаком.
Каждая из трех фаз обмотки статора содержит одинаковое число последовательно соединенных катушек, число которых в статоре кратно трем. Обычно статоры современных генераторов содержат 18 катушек, последовательно соединенных в три группы (по шесть катушек на каждую фазу).

Обмотка возбуждения генератора получает питание или от генератора, или от аккумуляторной батареи. Небольшой силы ток, поступающий в обмотку возбуждения через щетки и контактные кольца, вызывает магнитный поток, который замкнуто циркулирует по металлическим деталям ротора, в том числе по полюсным наконечникам.
Так как полюсные наконечники левой и правой половин сердечника ротора смещены, происходит и смещение магнитно потока. Поэтому входя в один зубец статора, магнитный поток выходит через другой зубец, пересекая катушки статора.

При вращении ротора происходит постоянное чередование северного и южного полюсов ротора, что приводит к изменению пересекающего катушки статора магнитного потока по величине и направлению.

В результате в фазных обмотках наводится переменная ЭДС.

Для обеспечения первоначального возбуждения генератора, после включения зажигания, к клемме «В» регулятора напряжения, подводится ток по двум цепям:

1. Плюсовая клемма аккумуляторной батареи — контакт «30» генератора — контакты «30/1» и «15» замка зажигания — контакт «86» и «85» обмотки реле зажигания – клемма «минус» аккумуляторной батареи.
После замыкания реле ток в обмотку возбуждения поступает по второй цепи.

2. Плюсовая клемма аккумуляторной батареи — контакт «30» генератора — контакты «30» и «87» реле зажигания — предохранитель №2 в блоке предохранителей — контакт «4» белого разъема в комбинации приборов — резистор 36 Ом в комбинации приборов — контрольная лампа зарядки аккумуляторной батареи — контакт «12» белого разъема в комбинации приборов — контакт «61» — вывод «В» регулятора напряжения — обмотка возбуждения — вывод «Ш» регулятора напряжения — выходной транзистор регулятора напряжения – минусовая клемма аккумуляторной батареи.

После пуска двигателя обмотка возбуждения питается с общего вывода трёх дополнительных диодов, установленных на выпрямительном блоке, а напряжение в системе электрооборудования автомобиля контролируется светодиодом или лампой в комбинации приборов.

При исправно работающем генераторе после включения зажигания светодиод или лампа должны светиться, а после пуска двигателя — гаснуть, поскольку напряжение на контакте «30» и общем выводе «61» дополнительных диодов становится одинаковым, и ток через контрольную лампу не протекает.

Если светодиодная лампа продолжает гореть после пуска двигателя, то это означает, что генераторная установка неисправна, т. е. либо вообще не выдаёт напряжение, либо оно ниже напряжения аккумуляторной батареи. В этом случае напряжение на разъёме «

61» будет ниже напряжения на контакте «30», поэтому в цепи между ними протекает ток, заставляя светиться светодиодную лампу, что свидетельствует о неисправности генератора.

***



Каждая фаза трехфазной обмотки генератора состоит из шести последовательно соединенных катушек. Фазные обмотки соединены между собой по схеме «звезда» или «двойная звезда».
Свободные концы каждой из трех фаз подключены к встроенному в корпус генератора выпрямителю, который состоит из трех моноблоков, соединенных в схему двухполупериодного выпрямителя. Моноблок состоит из оребренного корпуса (для эффективного охлаждения), контактной шайбы, полупроводниковой кремниевой шайбы, герметизирующей заливки и двух выводов.

В каждом моноблоке, являющемся одновременно радиатором и токопроводящим зажимом средней точки, установлено по две полупроводниковые кремниевые шайбы.

Три моноблока выпрямителя размещены на задней крышке генератора, со стороны противоположной приводу, и соединены между собой параллельно.
Обмотка каждой из фаз генератора соединена с соответствующим моноблоком выпрямителя так, чтобы переменный ток подводился между двумя полупроводниковыми шайбами.

Выводы всех моноблоков выпрямителя с одной стороны соединены с корпусом генератора («масса), а с другой – изолированной положительной клеммой генератора.

Схема подключения фазных обмоток генератора к двухполупериодному выпрямителю показана на рис. 4.

Вал ротора вращается на двух шариковых подшипниках, размещенных в крышках генератора. Между крышками зажимается статор с обмотками. На переднем конце вала ротора посредством шпоночного соединения устанавливается шкив ременной передачи для привода генератора.
Между передней крышкой и приводным шкивом на валу ротора размещен охлаждающий вентилятор.

В торцовых крышках генератора выполнены окна для прохода воздуха, который охлаждает детали генератора и выпрямительный блок.

***

Снятие и установка генератора

Для снятия генератора с автомобиля понадобятся ключи гаечные рожковые (или накидные) 8 мм, 10 мм, 17 мм и 19 мм, головка 13 мм, плоская отвертка (для снятия хомутов) и монтажная лопатка.

• Отсоедините минусовый провод от клеммы аккумуляторной батареи (ключ 10 мм).
• Аккуратно снимите пластмассовые ленточные хомуты с патрубка воздухозаборника и жгута проводов стартёра и генератора.
• Разъедините штекерный разъём обмотки возбуждения генератора.
• Отверните гайку с вывода «30» генератора (ключ 10 мм).
• Отверните гайку крепления генератора к натяжной планке (ключ 17 мм).
• С помощью монтажной лопатки подведите генератор к двигателю и снимите приводной ремень.
• Отверните три болта защиты картера (головка 13 мм) и снимите её.
• Снимите правый брызговик двигателя, отвернув пять самонарезных винтов (ключ 8 мм).
• Отверните гайку с нижнего болта крепления генератора к кронштейну (ключ 19 мм).
• Снимите генератор вместе с патрубком воздухозаборника, немного наклонив его так, чтобы он прошёл вниз между лонжероном и нижним кронштейном крепления генератора.

Установка генератора производится в обратной последовательности.

***

Регулятор напряжения



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Принцип работы генератора переменного и постоянного тока

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила. Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым. Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Простейший генератор тока состоит из катушки, изготовленной в виде барабана, на которую намотана проволока. Катушка крепится на валу. Барабан с проволочной обмоткой еще называют якорем.

генератор тока

Для снятия тока с катушки, конец каждого провода припаивается к токособирающим щеткам. Эти щетки должны быть полностью изолированы друг от друга.

Электрический мотор

Генератор переменного тока

генератор переменного тока

При вращении якоря вокруг своей оси происходит изменение электродвижущей силы. Когда виток поворачивается на девяносто градусов сила тока максимальная. При следующем повороте падает к значению нуля.

генератор переменного тока

Полный оборот витка в генераторе тока создает период тока или, другими словами, переменный ток.

Генератор постоянного тока

Генератор постоянного тока

Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.

Генератор постоянного тока

Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т.д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

автомобильный генератор тока

Таким образом, генератор тока является современным устройством, способный преобразовывать энергию механического движения в электрическую.

Оцените качество статьи:

устройство и принцип работы генераторов

Переменный ток промышленной частоты вырабатывается на электростанциях специально предназначенными для этих целей электромашинными синхронными генераторами. Принцип действия этих агрегатов основан на явлении электромагнитной индукции.

Производимая паровой или гидравлической турбиной механическая энергия преобразовывается в электроэнергию переменного тока.

Вращающейся частью привода или ротором является электрический магнит, который и передает вырабатываемое магнитное поле на статор. Это – внешняя часть устройства, состоящая из трех катушек с проводами.

Передача напряжения осуществляется через коллекторные щетки и кольца. Медные роторные кольца вращаются одновременно с коленвалом и ротором, в результате чего к ним прижимаются щетки. Те, в свою очередь, остаются на месте, позволяя электротоку передаваться от неподвижных элементов генератора его вращающейся части.

Произведенное таким образом магнитное поле, вращаясь поперек статора, производит электропотоки, которые и осуществляют зарядку аккумулятора.

Однако для передачи импульса от генератора переменного тока к аккумулятору постоянного используется дополнительный диодный мост, который располагается в задней части устройства. Диод представляет собой деталь с двумя контактами, через которые в одном направлении проходит ток. А мост, как правило, состоит из 10 таких элементов.

Диоды делятся на две группы:

• Основные — необходимы для выпрямления напряжения и соединены с выводами статора.
• Дополнительные — направляют мощность на регулятор напряжения и контролирующую зарядку лампу.

Последняя крайне необходима в генераторе, потому что является контролирующим исправность привода контуром. Без лампы генератор переменного тока ни в коем случае не запустится на стандартных оборотах.

Для большего понимания, советуем
посмотреть популярные модели дизельных генераторов >>

Видео: принцип работы генератора переменного тока

Виды генераторов переменного тока

В зависимости от вырабатываемой энергии, генераторы подразделяются по мощности – на высокомощные и маломощные.

В быту наиболее оптимальными считается маломощное генераторное оборудование. Чаще всего, такие генераторы используют в качестве резервного электроснабжения. Также пользуются популярностью сварочные генераторы переменного тока. Однако с бензиновыми моделями следует проявлять крайнюю осторожность, используя их только по назначению. Иначе их моторесурс значительно сокращается. Ремонт такого оборудования, как и замена на новое устройство, сопряжен с внушительными финансовыми затратами.

Рекомендуем следующие модели генераторов переменного тока:

С целью создания автономного электроснабжения загородного участка, дома либо коттеджа в большинстве случаев применяется дизельный генератор. Данный агрегат рассчитан на выполнение таких задач, которые соответствуют его моторесурсу и мощности. Благодаря уникальным техническим характеристикам дизельгенераторы могут работать без перерывов в течение нескольких лет, что также положительно влияет на популярность этого оборудования.

Тяговые генераторы переменного тока

С появлением более мощных дизелей возникла необходимость применения тяговых генераторов большей мощности. Однако тяговые генераторы постоянного тока, рассчитанные на большую мощность, выходили за рамки допустимых значений по габаритам и массе. В этой связи на тепловозах с передачей переменно-постоянного тока нашли применение генераторы переменного тока (табл. 10.8), которые в сочетании с выпрямительной установкой заменили тяговые генераторы постоянного тока.

Рассмотрим конструкцию тягового генератора переменного тока на примере ГС501А, представляющего собой синхронную электрическую машину защищенного исполнения с явно выраженными 12 полюсами на роторе, с независимым возбуждением и при-

Таблица 10.8

Электрическая машина	Серия тепловоза	Возбуждение	Мощность, кВт	Масса, кг
ГС504А	ТЭП70, ТЭ120	Независимое	2800	6000
ГС501А	2ТЭ116, ТЭ114, ТЭ109	Независимое	2190	6000
ГС515	ТЭМ7	Независимое	1400	5200
Тяговый агрегат А714: тяговый генератор	2ТЭ121, 2ТЭ116А	Независимое	2800	8200
вспомогательный генератор		С самовозбуждением	630	—

нудительной вентиляцией. Он состоит из статора, ротора, подшипникового щита, подшипника (рис. 10.13).

Статор состоит из корпуса 2, сердечника 3 и обмотки 4. Корпус статора сварен из стальных листов. К корпусу статора параллельно его оси с двух сторон привариваются опорные лапы для установки генератора на поддизельную раму. Перпендикулярно лапам для повышения их жесткости приварены к корпусу стальные ребра с проушинами, предназначенными для подъема и транспортировки тягового генератора. В верхней части корпуса приварены кронштейны, служащие опорами для установки на генераторе синхронного возбудителя и стартер генератора.

Сердечник статора набран из штампованных сегментов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, которые стягиваются при помощи шпилек и нажимных шайб 5. Сердечник имеет 144 паза 18 и 120 вентиляционных каналов 17. Обмотка статора двухслойная, волновая, стержневая. Обмотка выполнена из медного изолированного провода. Секция обмотки прямоугольной формы, соответствующей форме паза сердечника, выполнена из девяти уложенных друг на друга широкой стороной медных проводников (рис. 10.14). Лобовые части обмотки крепятся к корпусу статора с помощью пластмассовых обмоткодержателей. Выводы обмотки статора 9 (см. рис. 10.13) припаиваются к шинам. Статор имеет шесть фазных выводов, два нулевых и два вывода обмотки возбуждения.

Подшипниковый щит 1 (см. рис. 10.13), представляющий собой сварную конструкцию, крепится к корпусу статора болтами. В щите имеется ступица 12, обеспечивающая возможность замены роликоподшипника без снятия щита с генератора и без съема генератора с тепловоза.

Крышки 13 подшипникового узла стягиваются болтами. Во внутренней полости подшипникового щита на изогнутых ребрах, с помощью четырех изоляторов, закреплены две подвески, на каждой из которых установлены три радиальных латунных щеткодержателя 75. Устройство щеткодержателя аналогично конструкции щеткодержателя тягового генератора ГП311Б. В щеткодержатель устанавливаются щетки марки ЭГ-4, снабженные резиновым амортизатором.

Ротор состоит из вала 10, корпуса 16, сердечника, полюсов, контактных колец 14. Корпус ротора генератора сварной. С одного конца цилиндрическая часть корпуса имеет стальную втулку, на

Рис. 10.13. Синхронный тяговый генератор

1 — подшипниковый щит; 2 — корпус статора; 3 — сердечник статора; 4 — полюса ротора; 9 — выводы; 10 — вал; 11 — сферический роликоподшипник; 12 —

щеткодержатель со щеткой; 16 — корпус ротора; 17 —

которую монтируют контактные кольца и запрессовывают вал. Контактные кольца, изготовленные из специальной антикоррозионной стали, напрессовываются на корпус ротора в горячем состоянии и изолированы от него. С противоположной стороны корпус ротора имеет фланец для соединения с коленчатым валом дизеля. На корпус ротора напрессовывается сердечник, состоящий из пакета стальных листов толщиной 2 мм. В листах сердечника вьпитам-пованы пазы в форме «ласточкина хвоста», в которые крепят клиньями полюсы. Полюс состоит из сердечника и обмотки. Сердечник полюса ротора набран из листовой стали, спрессован и стянут четырьмя стальными шпильками. Катушки полюсов ротора 8

ГС501А (продольный и поперечный разрезы):

обмотка статора; 5 — нажимная шайба; 6 — ребро; 7 — кольцо; 8 — катушка ступица подшипника; 13 — крышка подшипника; 14 — контактные кольца; 75 — вентиляционный канал; 18 — паз; 19 — демпферная обмотка

Рис. 10.14. Расположение обмотки статора в пазу: 1 — клин; 2, 3 — изоляционные прокладки; 4 — медь

выполнены из медной ленты. Между витками меди проложена изоляция. Катушка пропитана в сборе с сердечником полюса в эпоксидном компаунде и имеет изоляцию класса Р. В пазы полюсных наконечников встроена демпферная обмотка 19, состоящая из медных стержней, соединенных между собой по торцам короткозамы-кающими сегментами. Эта обмотка снижает перенапряжение на фазах в динамических режимах работы генератора.

Подшипник 11 ротора самоустанавливающийся, двухрядный со сферическими роликами.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой электрическая машина, на чем основан принцип ее действия?

2. Какие существуют типы электрических машин?

3. Какие материалы применяются в электрических машинах?

4. Как происходит передача тока от щетки к коллектору и обратно? Каковы причины искрения под щеткой?

5. Как оценить качество коммутации?

6. Каковы условия эксплуатации тяговых электрических машин?

7. Каковы наиболее характерные неисправности электрических машин и способы их устранения?

8. Каково назначение и устройство основных сборочных единиц тяговых электродвигателей?

9. Каково назначение и устройство основных сборочных единиц тяговых генераторов постоянного тока?

10. Каково назначение и устройство основных сборочных единиц тяговых генераторов переменного тока?

Глава 11

УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

⇐ | Тяговые генераторы постоянного тока | | Устройство и ремонт тепловозов | | Двухмашинный агрегат | ⇒

Что называется генератором переменного тока. Подробное описание принципа работы генератора переменного тока в автомобиле

Переменный ток – движущая сила многих производств и транспорта, в частности, автомобилей. Существуют как небольшие модели величиной с кулак, так и гигантские устройства несколько метров в высоту.

Генератор – та самая техническая система, которая преобразует механическую (кинетическую) энергию в электрическую. Как же действует генератор?

Как бы не был устроен генератор, в основе его действия лежит процесс электромагнитной индукции – появление в замкнутом контуре электрического тока под воздействием измененного магнитного потока.

Генератор условно делят на 2 части: индуктор и якорь.

Индуктором называют ту часть устройства, где создается магнитное поле, а якорем – ту половину, где образуется электродвижущая сила или ток.

Постоянным остается его техническое строение: проволочная обмотка и магнит.

В обмотке возникает электродвижущая сила под воздействием магнитного поля. Это основа для генератора. Но мощный переменный ток нельзя получить из такой примитивной конструкции. Для преобразования нужен сильный магнитный поток.

Для этого в проволочную намотку добавляют 2 стальных сердечника, которые и определяют назначение и устройство генератора переменного тока. Это статор и ротор. Обмотка, которая создает магнитное поле, помещается в паз одного сердечника – это статор, или индуктор. Он остается неподвижен в отличие от ротора. Статор питается постоянным током. Бывают двухполюсным или многополюсным.

Ротор, или также — якорь, активно вращается с помощью подшипников и продуцирует электродвижущую силу или переменный ток. Представляет собой внутренний сердечник с медной проволочной намоткой.

Генератор имеет прочный металлический корпус с несколькими выходами, что зависит от целевого назначения устройства. Переменчиво количество катушек с проволочной намоткой.

Разбираемся в особенностях функционирования агрегата

Теперь выясним, на каком принципе основана работа генераторов переменного тока. Схема функционирования достаточно проста и понятна. При условии постоянной скорости ротора электрический ток будет производиться единым потоком.

Вращение ротора провоцирует изменение магнитного потока. В свою очередь электрическое поле порождает появление электрического тока. Через контакты с кольцами на конце ток от ротора проходит в электрическую цепь устройства. Кольца имеют хорошее скользящее свойство. Они прочно контактируют со щеточками, которые являются постоянными неподвижными проводниками между электрической цепью и медной проволочной обмоткой ротора.

В медной обмотке вокруг магнита присутствует ток, но он очень слаб в сравнении с силой электрического тока, который выходит из ротора по цепи в устройство.

По этой причине для вращения ротора используют только слабый ток, подведенный по контактам со скольжением.

При сборке генератора переменного тока очень важно выдерживать пропорции деталей, размер, величины зазоров, толщину проволочных жил.
Собрать генератор переменного тока можно, если в вашем доме найдутся все необходимые детали и достаточное количество медной проволоки. Смастерить небольшой агрегат вполне реально. Или же для использования существует подробная инструкция.

Устройство и принцип работы генератора переменного тока на видео

В 1832-м году неизвестным изобретателем был создан первый однофазный синхронный многополюсный генератор переменного тока. Но в самых первых электронных устройствах применялся только постоянный ток, в то время как переменный ток долгое время не мог найти своего практического применения. Тем не менее, вскоре выяснили, что намного практичнее использовать не постоянный, а переменный ток, то есть тот ток, который периодически меняет свое значение и направление. Преимущества переменного тока, состоят в том, что его удобнее вырабатывать при помощи электростанций, генераторы переменного тока экономичнее и проще в обслуживании, чем аналоги, работающие на постоянном токе. Поэтому были собраны надежные электрические двигатели переменного тока, которые сразу нашли свое широкое применение в промышленных и бытовых сферах. Надо отметить, что благодаря существованию переменного тока, его особенным физическим явлениям, смогли появиться такие изобретения, как радио, магнитофон и прочая автоматика и электротехника, без которой сложно представить современную жизнь.

Устройство генератора переменного тока

Генератор переменного тока – это устройство, которые преобразует механическую энергию, в электрическую.

Состоит он из неподвижной части, которая называется статор или якорь (см. рисунок) и вращающейся части — ротор или индуктор. В генераторе переменного тока ротор — это электромагнит, который обеспечивает магнитное поле, которое передается на статор. На внутренней поверхности статора есть осевые впадины, так называемые пазы, в которых расположена обмотка переменного тока (проводник). Статор генератора изготавливается из 0.35 мм спрессованных стальных листов, которые изолированы покрытой лаком пленкой. Эти листы устанавливаются в станине устройства. Ротор крепится внутри статора и вращается посредством двигателя. Вал – одна из деталей, для передачи крутящего момента под действием расположенных на нём опор. На общем валу с генератором, располагается так называемый возбудитель постоянного тока, который питает постоянным током обмотки ротора. Аккумулятор в генераторе переменного тока выполняет функции стартерной батареи, которая имеет свойство накапливать и хранить электроэнергию при нехватке в отсутствии работы двигателя и при нехватке мощности, которую развивает генератор.

Применение генераторов переменного тока в жизни

В течении последних лет, популярность использования электростанций и генераторов переменного тока значительно возросла. Используются они как в промышленных, так и в бытовых сферах. являются наилучшим вариантом для использования на производстве, в больницах, школах, магазинах, офисах, бизнес центрах, а так же на строительных площадках, значительно упрощая строительство в тех зонах, где электрификация полностью отсутствует. Бытовые генераторы, более практичные, компактные и идеально подходят для использования в коттедже и загородном доме. Генераторы переменного тока широко применяются в различных областях и сферах благодаря тому, что могут решить множество важных проблем, которые связаны с нестабильной работой электричества или полным его отсутствием.

Обслуживание

Практически любая дизельная электростанция в независимости от ее мощности и производителя имеет 2 главные составляющие. Это генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания. Так как поддерживать данные узлы необходимо в рабочем исправном состоянии, в ходе их эксплуатации нужен определенный перечень обязательных работ по их техническому обслуживанию. К сожалению, подавляющее большинство владельцев считает, что можно ограничиться лишь своевременной заменой масла и фильтра, при этом «техническое обслуживание» можно провести и самостоятельно. Но результатом этого зачастую становится полный отказ работы устройства. В результате чего, не сложно сделать вывод, что проще и дешевле, доверить оборудование профессионалам, которые благодаря знаниям и огромному опыту, смогут увеличить срок службы ДГУ и сократить расходы при аварийных ситуациях.

Как известно, при прохождении тока через проводник (катушку) образуется магнитное поле. И, наоборот, при движении проводника вверх-вниз через линии магнитного поля возникает электродвижущая сила. Если движение проводника медленное, то соответственно возникающий электрический ток будет слабым. Значение тока прямо пропорционально напряженности магнитного поля, числу проводников, и соответственно скорости их движения.

Простейший генератор тока состоит из катушки, изготовленной в виде барабана, на которую намотана проволока. Катушка крепится на валу. Барабан с проволочной обмоткой еще называют якорем.

Для снятия тока с катушки, конец каждого провода припаивается к токособирающим щеткам. Эти щетки должны быть полностью изолированы друг от друга.

Генератор переменного тока

При вращении якоря вокруг своей оси происходит изменение электродвижущей силы. Когда виток поворачивается на девяносто градусов сила тока максимальная. При следующем повороте падает к значению нуля.

Полный оборот витка в генераторе тока создает период тока или, другими словами, переменный ток.

Для получения постоянного тока используется переключатель. Он представляет собой разрезанное кольцо на две части, каждая из которых присоединена к разным виткам якоря. При правильной установке половинок кольца и токособирающих щеток, за каждый период изменения силы тока в устройстве, во внешнюю среду будет поступать постоянный ток.

Крупный промышленный генератор тока имеет неподвижный якорь, именуемый статором. Внутри статора вращается ротор, создающий магнитное поле.

Обязательно прочитайте статьи про автомобильные генераторы:

В любом автомобиле есть генератор тока, работающий при движении машины для питания электрической энергией аккумулятора, систем зажигания, фар, радиоприемника и т.д. Обмотка возбуждения ротора является источником магнитного поля. Для того чтобы магнитный поток обмотки возбуждения подводился без потерь к обмотке статора, катушки помещают в специальные пазы стальной конструкции.

Когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.

Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.

Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.

Возьмем проводник в виде изогнутой петли, которую в дальнейшем будем называть рамкой (рис. 1), и поместим ее в магнитное поле, создаваемое полюсами магнита. Если такой рамке сообщить вращательное движение относительно оси 00, то стороны ее, обращенные к полюсам, будут пересекать магнитные силовые линии и в них будет индуктироваться ЭДС.

Рис. 1. Индуктирование ЭДС в пелеобразном проводнике (рамке), вращающемся в магнитном поле

Присоединив к рамке при помощи мягких проводников электрическую лампочку, мы этим самым замкнем цепь, и лампочка загорится. Горение лампочки будет продолжаться до тех пор, пока рамка будет вращаться в магнитном поле. Подобное устройство представляет собой простейший генератор, преобразующий механическую энергию, затрачиваемую на вращение рамки, в электрическую энергию.

Такой простейший генератор имеет довольно существенный недостаток. Через небольшой промежуток времени мягкие проводника, соединяющие лампочку с вращающейся рамкой, скрутятся и разорвутся. Для того чтобы избежать подобных разрывов в цепи, концы рамки (рис.2) присоединяются к двум медные кольцам 1 и 2, вращающимся вместе с рамкой.

Эти кольца получили название контактных колец. Отведение электрического тока с контактных колец во внешнюю цепь (к лампочке) осуществляется упругими пластинками 3 и 4, прилегающими к кольцам. Эти пластинки называются щетками.

Рис. 2. Направление индуктированной ЭДС (и тока) в проводниках А и Б рамки, вращающейся в магнитном поле: 1 и 2 — контактные кольца, 3 и 4 — щетки.

При таком соединении вращающейся рамки с внешней цепью разрыва соединительных проводов не произойдет, и генератор будет работать нормально.

Рассмотрим теперь направление индуктирующейся в проводниках рамки ЭДС или, что то же самое, направление индуктированного в рамке тока при замкнутой внешней цепи.

При направлении вращения рамки, которое показано на рис. 2, в левом проводнике АА ЭДС будет индуктироваться в направлении от нас за плоскость чертежа, а в правом ВВ — из-за плоскости чертежа на нас.

Так как обе половины проводника рамки соединены между собой последовательно, то индуктированные ЭДС в них будут складываться, и на щетке 4 будет положительный полюс генератора, а на щетке 3 отрицательный.

Проследим за изменением индуктированной ЭДС за полный оборот рамки. Если рамка, вращаясь в направлении часовой стрелки, повернется на 90° от положения, изображенного на рис. 2, то половинки ее проводника в этот момент будут двигаться вдоль магнитных силовых линий, и индуктирование ЭДС в них прекратится.

Дальнейший поворот рамки еще на 90° приведет к тому, что проводники рамки снова будут пересекать силовые линии магнитного поля (рис. 3), но проводник АА будет при этом по отношению к силовым линиям двигаться не снизу вверх, а сверху вниз, проводник же ВВ, наоборот, будет пересекать силовые линии, двигаясь снизу вверх.

Рис. 3. Изменение направления индуктированной э. д. с. (и тока) при повороте рамки на 180° по отношению к положению, приведенному на рис. 2.

При новом положении рамки направление индуктированной ЭДС в проводниках АЛ и ВВ изменится на обратное. Это следует из того, что самое направление, в котором каждый из этих проводников пересекает в этом случае магнитные силовые линии, изменилось. В результате полярность щеток генератора также изменится: щетка 3 станет теперь положительной, а щетка 4 отрицательной.

Таким образом, за один полный оборот рамки индуктированная ЭДС дважды меняла свое направление, причем величина ее за это же время также дважды достигала наибольших значений (когда проводники рамки проходили под полюсами) и дважды равнялась нулю (в моменты движения проводников вдоль магнитных силовых линий).

Вполне понятно, что изменяющаяся по направлению и величине ЭДС вызовет в замкнутой внешней цепи изменяющийся по направлению и величине электрический ток.

Так, например, если к зажимам данного простейшего генератора присоединить электрическую лампочку, то за первую половину оборота рамки электрический ток через лампочку будет идти в одном направлении, а за вторую.половину оборота — в другом.

Рис. 4. Кривая изменения индуктированного тока за один оборот рамки

Представление о характере изменения тока при повороте рамки на 360°, т. е. за один полный оборот, дает кривая на рис. 4. Электрический ток, непрерывно изменяющийся по величине и направлению, носит название .

Электрогенератор – один из составляющих элементов автономной электростанции , а также многих других. По сути, он и является самым важным элементом, без которого невозможна выработка электрической энергии . Электрогенератор преобразует вращательную механическую энергию в электрическую. Принцип его действия основан на так называемом явлении самоиндукции, когда в проводнике (катушке), двигающемся в силовых линиях магнитного поля возникает электродвижущая сила (ЭДС), которую можно (для лучшего понимания вопроса) назвать электрическим напряжением (хотя это и не одно и то же).

Составными частями электрического генератора являются магнитная система (в основном используются электромагниты) и система проводников (катушек). Первая создает магнитное поле, а вторая, вращаясь в нем, преобразует его в электрическое. Дополнительно в генераторе есть еще и система отвода напряжения (коллектор и щетки, соединение катушек определенным образом). Она собственно связывает генератор с потребителями электрического тока.

Получить электроэнергию можно и самому, проведя самый простейший опыт. Для этого нужно взять два разнополюсных магнита или повернуть два магнита разными полюсами друг к другу, и поместить между ними металлический проводник в виде рамки. К ее концам подключить небольшую (слабомощную) электрическую лампочку. Если рамку начать вращать в ту или другую сторону, лампочка начнет светится, то есть на концах рамки появилось электрическое напряжение, а через ее спираль потек электрический ток . Точно также происходит в электрогенераторе, стой лишь разницей, что в электрогенераторе более сложная система электромагнитов и намного сложнее катушка из проводников, обычно медных.

Электрогенераторы различаются как по типу привода, так и по виду выходного напряжения. По типу привода, который приводит его в движение:

• Турбогенератор – приводится в движение при помощи паровой турбины или газотурбинного двигателя. В основном используются на больших (промышленных) электростанциях.
• Гидрогенератор – приводится в движение при помощи гидравлической турбины. Применяется также на больших электростанциях, работающих посредством движения речной и морской воды.
• Ветрогенератор – приводится в движение при помощи энергии ветра. Используется как в маленьких (частных) ветряных электростанциях , так и в больших промышленных.
• Дизель-генератор и бензо-генератор приводятся в движение соответственно дизельным и бензиновым двигателем.

По виду выходного электрического тока:

• Генераторы постоянного тока – на выходе получаем постоянный ток.
• Генераторы переменного тока. Бывают однофазные и трехфазные, с однофазным и трехфазным выходным переменным током соответственно.

Различные типы генераторов имеют свои конструктивные особенности и практически несовместимые узлы. Объединяет их лишь общий принцип создания электромагнитного поля путем взаимного вращения одной системы катушек относительно другой либо относительно постоянных магнитов. Ввиду этих особенностей ремонт генераторов или их отдельных компонентов под силу только квалифицированным специалистам.

Генераторы переменного тока и их регулирующие устройства

Категория:

   Электрооборудование трактора

Публикация:

   Генераторы переменного тока и их регулирующие устройства

Читать далее:

Генераторы переменного тока и их регулирующие устройства

Генератор переменного тока Г-250 (рис. 1) трехфазный, синхронный, с электромагнитным возбуждением. Статор генератора состоит из сердечника с полюсами и катушек обмотки.

Сердечник собран из тонких стальных пластин с лаковой изоляцией между ними. Катушки вложены в пазы внутри статора, распределены на три фазы и включены по схеме «звезда». Каждая фаза состоит из шести параллельно соединенных обмоток. Статор с обмоткой зажимается между половинами корпуса с крышками.

Ротор состоит из вала с полюсными наконечниками и обмоткой возбуждения. Питание обмотки возбуждения осуществляется через щетки и контактные кольца. Вал ротора вращается в двух подшипниках, установленных в крышках корпуса. Привод ротора через шкив. Для охлаждения генератора имеется крыльчатка, вращающаяся вместе со шкивом.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 1. Трехфазный синхронный генератор Г-250 переменного тока с электромагнитным возбуждением: а — устройство: 1 и 4 — крышки; 2 — статор; 3 — полюсные наконечники; 5 и 11 — подшипники о уплотнением; 6 — шкив; 7 — крыльчатка; 8 — изолятор; 9 — щетка; 10 — контактные кольца; 12 — вал; 13 — обмотка возбуждения

Выводные концы фазных обмоток статора соединяются с выпрямителем.

В генераторах переменного тока применяются полупроводниковые выпрямители (селеновые и кремниевые), пропускающие ток лишь в одном направлении. Селеновые выпрямители сравнительно велики по размерам и чувствительны к перегреву; кремниевые малогабаритны и не теряют своих свойств при нагревании до 150 °С. Генератор Г-250 имеет кремниевый выпрямитель, состоящий из шести кремниевых элементов.

Полупроводники отличаются направленной электропроводностью, то есть их сопротивление при пропуске электрического тока в одном направлении мало, а в обратном велико Это достигается наличием нескольких слоев, отличающихся свойствами электропроводимости. Двухслойный полупроводник называется диодом, трехслойный — триодом или транзистором. Транзистор имеет три электрода: Э — эмиттер, К — коллектор и Б — база. Исходные материалы полупроводников и границы между слоями не должны содержать нежелательных примесей.

Наибольшее распространение на современных тракторах получили трехфазные генераторы переменного тока типа Г-304 и Г-305 с электромагнитным возбуждением. Для зарядки аккумуляторной батареи переменный ток здесь преобразуется в постоянный при помощи встроенного в генератор трехфазного кремниевого выпрямителя, собранного по мостовой схеме.

Электрическая схема генератора Г-304 изображена на рисунке 2, а. Две обмотки возбуждения генератора ОВГ соединены параллельно и связаны с одной стороны «массой», а с другой выведены на клемму Ш. Фазовые обмотки генератора ФО соединены в треугольник, а концы фаз выведены на панель переменного тока и подключены к выпрямителю В.

Выпрямитель состоит из шести кремниевых диодов: трех прямой полярности и трех обратной. Диоды прямой и обратной полярности соединены между собой попарно, и к каждой такой паре присоединена фаза. Положительная полярность выпрямителя выведена на клемму В, а отрицательная — на «массу».

Конструкция генератора такого типа показана на рисунке 2, б. Статор собран из пластин, изготовленных из электротехнической стали. На внутренней поверхности статора имеется девять выступов для крепления катушек фазных обмоток. Каждая из таких обмоток состоит из трех последовательно соединенных катушек. Обмотка возбуждения выполнена в виде двух катушек: передней и задней, включенных во внешнюю цепь генератора параллельно.

Ротор имеет вал, вращающийся в двух шариковых подшипниках. В средней части на вал напрессован пакет из листов электротехнической стали с шестью выступами на наружной поверхности. Ротор при вращении обеспечивает коммутацию магнитного поля, созданного обмотками возбуждения, при этом в фазных обмотках индуктируется переменная э. д. с.

Рис. 2. Генератор Г-304 с кремниевым выпрямителем и реле-регулятором РР-362: а — схема генератора с контактно-транзисторным реле-регулятором РР-362; б _ устройство генератора; 1, 4 и 6 — крышки; 2 — вал ротора; 3 — статор; 5 — лапа; 7 — подшипник; 8 и 12 — катушки обмотки возбуждения; 9 — стяжной винт; 10 — обмотка статора; 11 — ротор; 13 — втулка электромагнита; 14 — шайба; 15 — уплотняющее кольцо; 16 — выпрямитель; 17 — шкив;. 18 — гайка; 19 — колодка; 20 — вентилятор; 21 — болт (сборник фаз)

Корпус генератора образуется двумя крышками, которые прижимаются к статору тремя втяжными винтами. На переднем конце вала закреплен приводной шкив с крыльчаткой вентилятора. Клеммы генератора выведены на две панели крышки.

В последнее время на тракторы устанавливается генератор Г-306, который представляет собой бесконтактную трехфазную электрическую машину одностороннего электромагнитного возбуждения со встроенным выпрямителем. Генератор Г-306 отличается от описанных выше генераторов Г-304 и Г-305 односторонним возбуждением и меньшими массой и габаритами.

На современных автомобилях и тракторах применяются контактно-транзисторные реле-регуляторы и бесконтактные полупроводниковые электронные регуляторы.

В контактно-транзисторном реле-регуляторе (рис. 2, а) в качестве основного регулирующего элемента и усилителя напряжения используется полупроводниковый триод-транзистор Т.

При разомкнутых контактах реле напряжения РН (напряжение генератора не превышает его регулируемой величины) транзистор Т открыт и через его эмиттер — базовый переход Э — Б проходит ток. Цепь этого тока замыкается через следующие элементы: клемма () выпрямителя, клемма ВЗ реле-регулятора, запирающийся диод Д1, переход Э — Б транзистора Т, нерегулируемое сопротивление R6, «масса» и клемма (выпрямителя. Проходящий через транзистор прямой ток базы Б снижает сопротивление перехода от Э к К до долей ома, вследствие чего транзистор работает как усилитель напряжения. Ток обмотки возбуждения проходит по такой цепи: клемма () генератора, клемма ВЗ реле-регулятора, запирающийся диод Д1, переход Э — К транзистора, сериесная обмотка реле защиты Р30, клеммы Ш реле-регулятора и генератора, обмотка возбуждения генератора ОВГ, клемма М генератора. Одновременно с этим ток проходит и через обмотку РН0 последующей цепи: клемма (+) генератора, клемма ВЗ, диод Д1, ускоряющее сопротивление Ry, термокомпенсационное сопротивление Rm, обмотка РН0, «масса», клемма (генератора.

Как только напряжение генератора достигает регулируемого значения, контакты РН замыкаются. При этом транзистор Т запирается, поскольку на его базу Б подается положительный потенциал, который превышает потенциал эмиттера Э на значение падения напряжения в диоде Д/. Вследствие того что диод Д/ не пропускает ток в обратном направлении, база Б транзистора включена в следующую цепь: клемма (+) генератора, клемма ВЗ реле-регулятора, ярмо РЗ, ярмо, якорь и контакты РН и далее к базе Б транзистора.

Замыкание контактов РН и запирание транзистора Т приводят к включению в цепь обмотки возбуждения добавочного сопротивления Цепь обмотки возбуждения замыкается теперь следующим образом: клемма (+) генератора, клемма ВЗ реле-регулятора, диод Д1, ускоряющее сопротивление Ry, добавочное сопротивление /вд, сериес-ная обмотка Р30, клеммы Ш реле-регулятора, обмотка возбуждения, клемма М и (генератора. Поскольку ток возбуждения и напряжение генератора снижаются: контакты РН снова размыкаются.

Контакты реле-защиты РЗ обычно разомкнуты. При коротком замыкании внешней цепи обмотки возбуждения на «массу» ток в сериесной обмотке Р30 увеличивается, а встречная обмотка РЗВ заворачивается, что приводит к увеличению намагничивания сердечника РЗ и замыканию контактов РЗ. Теперь ток на базу Б транзистора поступает от клеммы (+) генератора через клемму ВЗ реле-регулятора, ярмо, якорь и контакты РЗ, разделительный диод Др. Транзистор запирается, и ток короткого замыкания отключается.

Недостаток контактно-транзисторных реле-регуляторов- наличие громоздких электромагнитных устройств (РН и РЗ) с недостаточно надежными контактными узлами.

Транзисторный реле-регулятор РР-350 состоит из измерительного I и регулирующего II устройств (рис. 3).

Измерительное устройство вырабатывает сигнал, необходимый для закрывания выходных транзисторов Т2 и ТЗ по достижении регулируемого значения напряжения (13,2…14,8 В).

Оно состоит из кремниевого транзистора Т1 с резисторами R5 и R7, делителя напряжения (резисторы R1 и R4 в одном плече, R2 + Rm и R3 с последовательно включенным дросселем Др в другом плече) и кремниевого стабилитрона Дот, включенного между базой Б транзистора Т1 и средней точкой В делителя напряжения.

Регулирующее устройство II усиливает сигналы измерительного устройства и регулирует силу тока возбуждения генератора. В схему регулирующего устройства входят: германиевые транзисторы — управляющий Т2 и выходной ТЗ, диоды Д1 п Д2, обеспечивающие активное запирание транзисторов Т2 и ТЗ, а также резисторы R8, R9, R10 Гасящий диод Дс защищает выходной транзистор ТЗ от пробоя э. д. с. самоиндукции, индуктируемой в обмотке возбуждения генератора.

При включении зажигания реле-регулятор и обмотка возбуждения генератора питаются от аккумуляторной батареи АБ.

Транзистор Т1 измерительного устройства закрыт, так как стабилитрон Дсх вследствие малого напряжения на его зажимах также закрыт, а ток в цепи делителя напряжения, который имеет большое сопротивление, очень мал.

При открытом транзисторе Т2 база Б транзистора ТЗ соединяется с клеммой (А Б и транзистор ТЗ также открывается. Через Э — Б переход транзистора ТЗ ток проходит по цепи: (+) АБ, ВЗ, диод Д2, Э — Б переход транзистора ТЗ, диод Д1, транзистор Т2, резисторы R7 и R8, «масса», клемма (АБ.

Рис. 3. Схема транзисторного реле-регулятора РР-350

Когда напряжение генератора превысит э. д. с. аккумуляторной батареи, потребители и обмотка возбуждения начнут питаться от генератора. При повышении напряжения генератора до регулируемого значения напряжения на зажимах стабилитрона Дст достигнет 7…8 В (напряжение стабилизации). Сопротивление стабилитрона Дст резко уменьшается, база Б транзистора 77 подключается к клемме (генератора, и транзистор 77 открывается. Цепь тока через Э — Б переход транзистора 77 замыкается так: клемма (+) генератора, ВЗ, далее по двум параллельным кетвям — Э — Б транзистора 77 и резистор R5, стабилитрон Дст, снова по двум ветвям — резисторы RTK + R2 и резистор R3, дроссель Др и, наконец, через «массу» на (генератора. Открывшийся транзистор 77 шунтирует Э — Б переход транзистора Т2 и запирает его. Это, в свою очередь, уменьшает отрицательный потенциал на базе Б транзистора ТЗ и приводит к быстрому запиранию транзистора. Сопротивление Э — К перехода транзистора ТЗ резко возрастает. Теперь в цепь обмотки возбуждения генератора включается резистор R10, а ток возбуждения и напряжение генератора снижаются.

При снижении напряжения генератора запирается стабилитрон Дтк, а следовательно, и транзистор Т1. После этого открываются транзисторы Т2 и ТЗ, и снова ток возбуждения и напряжение генератора увеличиваются.

Процесс открытия и запирания транзисторов происходит с частотой до 300 с-1, при этом перепад напряжения не превышает 0,1…0,2 В.

В моменты запирания транзистора ТЗ гасящий диод Дг пропускает ток самоиндукции в прямом направлении и тем самым защищает выходной транзистор ТЗ от пробоя.

Резистор RTK температурной компенсации с увеличением температуры от 0 до 100 °С уменьшает свое сопротивление в 30.!.70 раз. Он обеспечивает автоматическое снижение напряжения генератора с увеличением температуры и, наоборот, увеличение напряжения при снижении температуры.

Дроссель Др сглаживает пульсацию выравненного напряжения и тем самым исключает ложное открытие стабилитрона Дст.

Рекламные предложения:

Читать далее: Процесс зажигания рабочей смеси электрическим разрядом

Категория: — Электрооборудование трактора

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Генератор | Устройство автомобиля

 

Какое назначение генератора на автомобиле?

Генератор на автомобиле служит для питания электрическим током всех потребителей во время работы двигателя и подзарядки аккумуляторной батареи, компенсируя расход ее электроэнергии при пуске двигателя.

Какие типы генераторов устанавливают на автомобилях?

На автомобилях устанавливают генераторы переменного и постоянного тока. Больше распространены трехфазные синхронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением и встроенным выпрямителем.

Как устроен и работает генератор переменного тока?

Генератор переменного тока Г-250В2 автомобиля ГАЗ-66 (рис.90, а) состоит из статора 7 и ротора 20. Статор набран из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком для уменьшения вихревых токов. На внутренней поверхности статора выполнено 18 пазов, в которые уложены обмотки 6, разделенные на три фазы. Обмотки в фазе соединены последовательно, а фазы обмоток – звездой, то есть одним концом все три фазы выведены и соединены в одной точке, а вторые концы каждой фазы – с выпрямительным блоком 11. По бокам статор закрывается алюминиевыми крышками 1 и 8, в которых на шарикоподшипниках 2 и 19 установлен вал 3 ротора. На переднем конце вала крепится упорная шайба 22, вентилятор 21, создающий воздушный поток для охлаждения обмоток и ротора генератора, и шкив 23 для привода ротора с помощью клиноременной передачи от коленчатого вала двигателя. Ротор 20 состоит из двух стальных шестиполюсных когтеобразных наконечников. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярностью входят между наконечниками второй половины ротора с южной полярностью (рис.90, б). Между ними установлена обмотка возбуждения 4, концы которой припаяны к двум медным контактным кольцам 5, жестко посаженным на валу. К кольцам прижимаются щетки 9, установленные в щеткодержателях 10. Обмотка возбуждения ротора при пуске двигателя питается током от аккумуляторной батареи, создавая магнитное поле, а после пуска двигателя – выпрямленным током от генератора. Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные и южные полюса на роторе (рис.90, б).

Рис.90. Генератор переменного тока: а – устройство; б – магнитное поле ротора.

Во время вращения ротора магнитное поле полюсов вращается вместе с ним и пересекает обмотки статора, индуктируя в них переменный электрический ток, так как у каждой обмотки статора попеременно проходит северный и южный полюсы ротора. При этом магнитный поток, проходящий через выступы статора, изменяет направление и величину, индуктируя в обмотках статора электродвижущую силу, переменную по величине и направлению. А так как это происходит в каждой фазе, то на выходе получают трехфазный переменный ток, который поступает к выпрямительному блоку 11, смонтированному на задней крышке 8.

Выпрямительный блок ВБГ-1 состоит из шести кремниевых диодов прямой и обратной полярности, соединенных в трехфазный двухполупериодный выпрямитель. Каждая пара диодов разной полярности собрана в секцию в отдельном алюминиевом теплоотводящем корпусе 13 с охлаждающими ребрами и выводами 17. Каждый диод состоит из тонкой полупроводниковой кремниевой шайбы 15, установленной в гнезде корпуса и примыкающей изнутри к медной контактной шайбе 14, являющейся основанием. С наружной стороны к кремниевой шайбе присоединен контактный наконечник с выводом 16. Гнездо залито специальной герметизирующей массой 18. Каждый провод от фаз статора присоединяется к центральной клемме каждой секции выпрямительного блока. Выводы всех диодов с положительной и отрицательной полярностью подключены параллельно к двум выводным клеммам со знаками «+» и «–» на задней крышке генератора, к которым подключается штепсельный разъем 12 с проводами для соединения генератора с регулятором напряжения. Отрицательная клемма генератора соединяется на массу автомобиля. Каждый диод пропускает ток только в одном направлении (от генератора к аккумуляторной батарее). Поэтому при переменном токе в каждой секции генератора в положительные полупериоды ток будет проходить от всех фаз через диоды с прямой полярностью к положительному выводу и от него поступать во внешнюю цепь, а из нее через минусовый вывод и диоды с обратной полярностью в секции катушек при отрицательном полупериоде тока в них. Следовательно, с клемм выпрямителя во внешнюю цепь будет поступать выпрямленный постоянный ток, который идет к потребителям, на зарядку аккумуляторной батареи и в обмотку возбуждения ротора. Если напряжение генератора ниже напряжения аккумуляторной батареи, ток для питания потребителей поступает от аккумуляторной батареи, но в генератор поступать не будет, так как его не пропустят диоды выпрямителя. Следовательно, отпадает необходимость в установке реле обратного тока.

Каким важным свойством обладают генераторы переменного тока?

Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока. Это достигается за счет того, что при увеличении силы тока нагрузки возрастает сила тока в катушках обмотки статора, что сопровождается увеличением магнитного потока статора. Так как магнитный поток статора противодействует магнитному потоку ротора, то результирующий магнитный поток уменьшается, что приводит к уменьшению индуктируемой ЭДС. Ограничение тока также происходит за счет того, что при увеличении частоты вращения ротора повышается частота тока в обмотках катушки статора, что в свою очередь увеличивает индуктивное сопротивление обмотки. Следовательно, отпадает необходимость установки в цепи генератор – аккумуляторная батарея регулятора ограничения тока. Таким образом, современные генераторы переменного тока работают совместно только с регулятором напряжения, что значительно упрощает их устройство и стоимость по сравнению с реле-регуляторами, применявшимися ранее. Генераторы других автомобилей отличаются только приводом и электрическими характеристиками.

Какое назначение регулятора напряжения в цепи генератор – батарея?

Регулятор напряжения в цепи генератор – аккумуляторная батарея предназначен для поддержания постоянства напряжения, вырабатываемого генератором, путем изменения силы тока в обмотке возбуждения при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если бы не было регулятора напряжения, то с увеличением частоты вращения коленчатого вала, а следовательно, и ротора напряжение генератора резко возросло бы, превысив допустимое, на которое рассчитаны потребители.

Какого типа регуляторы напряжения применяют на автомобилях?

На большинстве автомобилей отечественного производства в настоящее время устанавливают бесконтактные транзисторные регуляторы напряжения РР-350 (автомобили ГАЗ, УАЗ, ЗИЛ). На автомобилях КамАЗ устанавливают РР-З56. Их устройство и работа сходные.

Как устроен и работает регулятор напряжения РР-350?

Бесконтактный транзисторный регулятор напряжения РP-350 (рис.91) состоит из панели, на которой смонтирована схема регулятора. Панель закрывается крышкой со штепсельным разъемом для соединения с генератором. Схему регулятора напряжения условно можно разделить на измерительную часть (ИЧ), в которую войдут входной транзистор VТ1, стабилитрон VP1, дроссель Др, резисторы R1, R2, R3 и Rт, и усилительную часть (УЧ), включающую транзистор усиления VT2, регулирующий транзистор VT3. резисторы R6, R7, Rд и диоды VD2, VD3. Диод VD4 включен параллельно обмотке возбуждения генератора (ОВГ) и защищает транзистор VT3 от ЭДС самоиндукции, возникающей в этой обмотке. Резистор обратной связи Roc предназначен для улучшения частотных характеристик регулятора. В цепь делителя напряжения (резисторы R1 и R3) включен дроссель Др для уменьшения влияния пульсаций выпрямленного напряжения генератора на работу регулятора.

Рис.91. Регулятор напряжения РP-350.

Работает регулятор напряжения так. Во время включения замка зажигания выключатель ВЗ подключает регулятор напряжения в обмотку ОВГ и в цепь аккумуляторной батареи. При этом можно выделить два основных режима. Первый, когда напряжение генератора меньше регулируемой величины (ниже 13-15 В). В этом случае через стабилитрон VD1 не будет проходить ток в цепь, управления транзистора VТ1. Поэтому транзистор будет закрыт. В этот же период работы ток управления будет проходить в цепи транзистора VT2 по такому пути: «+» батареи или генератора – выключатель ВЗ – зажим «+» регулятора – резистор R7 – диод VD2 – эмиттер – база транзистора VT2 – резистор R6 – «–» – генератора или батареи. Транзистор VT2 откроется и соединит базу транзистора на «–» генератора. Тогда ток управления будет проходить в цепи транзистора VT3 по пути: «+» генератора – выключатель ВЗ – зажим «+» регулятора – диод VD3 – эмиттер – база транзистора VT3 – диод VD2 – открытый транзистор VT2 – резистор R6 – «–» генератора. Транзистор VT3 откроется и от генератора ток пойдет в ОВГ. Путь тока в цепи ОВГ: «+» генератора – выключатель ВЗ – зажим «+» регулятора – диод VD3 – эмиттер – база – коллектор транзистора VT3 – зажимы «Ш» регулятора и генератора ОВГ – «–» генератора. В цепи ОВГ будет проходить ток большой силы, а следовательно, будет сильным и магнитный поток ротора генератора. Поэтому в обмотке статора будет индуктироваться ЭДС большой величины. В результате повысится напряжение генератора и, когда оно станет выше напряжения аккумуляторной батареи, генератор будет подзаряжать батарею и питать ОВГ, регулятор напряжения и потребители.

Второй режим – когда напряжение генератора больше регулируемой величины. При этом под действием повышенного напряжения генератора стабилитрон VD1 начнет пропускать ток. Его сопротивление резко уменьшится и через него будет проходить ток в цепи управления транзистора VТ1, и он откроется. Так как сопротивление транзистора в открытом состоянии будет незначительным, то это вызовет замыкание базы транзистора VT2 на «+» генератора. Следовательно, эмиттер и база транзистора VT2 будут соединены с плюсом генератора. Поэтому транзистор VT2 закроется и прервет цепь тока управления транзистора VT3, что вызовет его закрытие.

При закрытом транзисторе VT3 ток в цепи возбуждения генератора будет проходить через дополнительный резистор Rд. Сила тока в цепи возбуждения уменьшится, а поэтому ослабнет магнитный поток ротора и напряжение генератора понизится. Стабилитрон VD1 закроется, и ток в цепи управления транзистора VТ1 исчезнет. Транзисторы VT2 и VT3 откроются. Периодическое включение дополнительного резистора Rд в цепь ОВГ служит для поддержания напряжения генератора в заданных пределах.

Для уменьшения влияния температуры на величину регулируемого напряжения в плечо делителя включен терморезистор Rт, сопротивление которого имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть с повышением температуры оно снижается. Терморезистор Rт компенсирует увеличение напряжения открывания стабилитрона VD1 с повышением температуры. Все остальные элементы схемы (резисторы, диоды, дроссель) необходимы для улучшения работы и защиты транзисторов от пробоя. Генератор и батарея соединены параллельно.

***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Источники электрического тока на автомобиле»

батарея, генератор, диод, напряжение, регулятор, ротор, статор, ток, транзистор, цепь

Смотрите также:

Генератор: определение, функции, детали, типы, работа, выпуск

Большинство пользователей автомобилей никогда не понимают секрета автомобилей с автоматической зарядкой. Что ж, вы узнаете об генераторах переменного тока здесь. Вы должны знать, что батарея может выйти из строя, но следует спросить генератор, когда он разрядится. Это система зарядки, которая увеличивает мощность аккумуляторной батареи двигателя.

Генераторы находятся в передней части двигателя, приводятся в движение коленчатым валом. бывают разные виды и конструкции.Генераторы с постоянным магнитом для магнитного поля известны как магнето, а генераторы на электростанциях, приводимые в действие паровыми турбинами, называются турбогенераторами. Тем не менее, основная функция генераторов переменного тока в любом механическом приложении — это зарядка их электрических устройств.

Ранние автомобили использовали отдельный приводной ремень для привода шкива генератора. Но в современных автомобилях змеевик или один ремень приводит в движение все компоненты за счет мощности коленчатого вала. Большинство генераторов устанавливаются с помощью кронштейна, который крепится к двигателю в определенной точке.Один из кронштейнов находится в фиксированном положении, а другой регулируется, чтобы приводной ремень можно было правильно натянуть.

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, детали, схемы, типы, принципы работы и худшие симптомы генератора переменного тока, используемого в автомобильном двигателе.

Подробнее: Понимание двигателя стартера двигателя

Определение генератора

Генератор переменного тока можно определить как электрический генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую.Работа выполняется в виде переменного тока. Электрические компоненты состоят из вращающегося магнитного поля со стационарным якорем, что делает его конструкцию менее сложной и дешевой.

Автомобильная зарядная система состоит из трех основных частей, включая аккумуляторную батарею, регулятор напряжения и генератор переменного тока. Без этих трех зарядная система будет неполной, хотя генераторы переменного тока теперь оснащены регуляторами напряжения. Генератор работает от аккумулятора для выработки энергии для электрических компонентов автомобиля, таких как внутреннее и внешнее освещение и т. Д.

Генераторы получили свое название от термина «переменный ток» (AC), поскольку они вырабатывают энергию за счет электромагнетизма. Этот электромагнетизм формируется за счет взаимосвязи статора и ротора. Это будет дополнительно объяснено ниже в этой статье.

Функции генераторов

Ниже приведены функции генераторов

• Основная функция генератора переменного тока — заряжать автомобильный аккумулятор, чтобы другие электрические компоненты в автомобиле могли получать питание.
• Заряженный аккумулятор обеспечивает электричество, необходимое стартеру для запуска автомобиля. И
• Когда автомобиль движется, генераторы вырабатывают энергию для питания электрической системы и аккумулятора.

Генераторы переменного тока работают как генераторы, поскольку они работают одинаково. Шкив вращается и создает постоянный ток (DC). Во время вращения переменный ток (AC) проходит через магнитное поле, которое создает электрический ток.

Основные компоненты генератора

Ниже представлены компоненты генератора и их функции:

Регулятор:

Регулятор напряжения — это часть, которая регулирует количество энергии, подаваемой от генератора к батарее.Он контролирует процесс зарядки, поскольку имеет различные функции и работает в зависимости от приложения.

Выпрямитель:

Выпрямитель используется для преобразования переменного тока (DC) в постоянный ток (DC) во время процесса зарядки.

Ротор:

Ротор — это часть, которая вращается внутри генератора, вращает шкив и приводит в движение ременную систему. Он действует как вращающийся электромагнит.

Контактные кольца:

Контактные кольца служат средством получения постоянного тока и подачи энергии на ротор.

Концевой подшипник скольжения:

Подшипники генератора предназначены для поддержки вращения вала ротора.

Статор:

Статор — это железное кольцо, содержащее несколько витков проволоки, намотанных вокруг него. Часть статора служит корпусом генератора переменного тока, создавая электрический ток, когда создается магнитное поле.

Подшипник приводного конца:

Подшипники приводной стороны также помогают поддерживать вращение вала ротора.

Шкив:

Шкив — это деталь, соединенная с валом ротора и системой приводного ремня. Хотя вращение передается от двигателя приводным ремнем на шкив. Вращение вызывает процесс зарядки.

Генераторы

содержат некоторые функциональные крошечные компоненты, хотя мы объяснили несколько важных. но внутри электрического устройства мы можем найти диодный выпрямитель или выпрямительный мост, регулятор напряжения, контактные кольца и щетки.Мы также можем найти обмотку возбуждения ротора, полюса пальцев, обмотку возбуждения, статор и т. Д.

Подробнее: Принцип работы сварки трением

На задней панели генератора есть несколько клемм или точек подключения, которые служат для различных целей:

IG Terminal — выключатель зажигания, включающий регулятор напряжения.

S Клемма — это точка подключения, измеряющая напряжение аккумуляторной батареи.

L Клемма — замыкает цепь на контрольную лампу.

B Клемма — это клемма выхода основного генератора. Он подключен напрямую к батарее.

F Клемма — полнофункциональный байпас для регулятора.

Типы генераторов Генераторы

классифицируются по многим параметрам в зависимости от их конструкции и применения. Ниже приведены 5 типов генераторов в зависимости от их применения:

Автомобильные генераторы переменного тока — используются в современных автомобилях.

Дизель-электрические локомотивы-генераторы — используются в дизель-электрических агрегатах.

Радио Генераторы — используются для низкочастотной радиопередачи.

Судовые генераторы — используются в морских приложениях

Бесщеточные генераторы переменного тока — используются в качестве основного источника энергии на электростанциях.

Подробнее: что нужно знать о двигателях с турбонаддувом

Генераторы переменного тока (генераторы) также классифицируются по конструкции:

Гладкие цилиндрические генераторы:

Гладкая цилиндрическая конструкция генераторов аналогична генератору с приводом от паровой турбины.Ротор изготовлен из гладкого цельного стального цилиндра из кованой стали, в котором имеется определенное количество пазов для размещения катушек возбуждения. Она вращается на очень высокой скорости, так как она может содержать от 2 до 4 полюса турбогенератор, работающий на 36000 оборотах в минуту или 1800rpm соответственно.

Типы выступающих полюсов:

Эти типы генераторов используются как средне- и низкоскоростные генераторы. Он содержит большое количество выступающих полюсов, сердечники которых прикреплены болтами к тяжелому магнитному колесу. Магнитное колесо из чугуна или стали хорошего магнитного качества.Эти генераторы выглядят как большое колесо, но в основном используются для тихоходных турбин, например, на электростанции Hydel. Но они классифицируются по большому диаметру и короткой осевой длине.

Принцип работы

Работа автомобильного генератора переменного тока довольно проста и менее сложна. Он содержит две обмотки, такие как статор (неподвижная внешняя обмотка) и ротор (вращающаяся внутренняя обмотка). Регулятор напряжения подавал напряжение на обмотку ротора, которое возбуждает и превращает его в магнит.Ротор через шкив вращается двигателем через приводной ремень.

Поскольку магнитное поле создается вращающимся ротором, он индуцирует электрический ток переменного тока в неподвижной обмотке статора. Диоды помогают преобразовывать переменный ток в постоянный, необходимый для электрической системы автомобиля. Как правило, в генератор встроены регуляторы напряжения. Они контролировали выходное напряжение.

Автомобильные генераторы относительно небольшие и легкие, имеют алюминиевый внешний корпус.этот легкий металл не намагничивается, поэтому рассеивает тепло, выделяемое во время процесса, и потому, что узел ротора создает магнитное поле. На передней и задней части генератора есть вентиляционные отверстия, которые также помогают отводить тепло.

Во время работы двигателя коленчатый вал вращает приводной ремень, который вращает шкив генератора. И когда генератор вращается, вырабатывается ток. Вот почему говорят, что генераторы переменного тока преобразуют механическую энергию двигателя в электрическую энергию для компонентов автомобиля.

Водная видеосъемка работающих генераторов:

Подробнее: все, что вам нужно знать о карбюраторе

Признаки неисправного и неисправного генератора

Ниже приведены общие симптомы неисправного и вышедшего из строя генератора:

Один из наиболее распространенных симптомов, которые часто возникают в системе зарядки автомобиля, — это индикатор подогрева значка аккумулятора на приборной панели, который горит во время движения. Обычно сигнальная лампа горит, когда зажигание автомобиля включено, но гаснет, как только запускается двигатель.Если гореть постоянно, значит проблема с системой зарядки двигателя. Профессионал должен проверить двигатель, так как сигнальная лампа прямо не говорит о том, что проблема в генераторе. Но частая проблема для такого знака — генератор.

При слабой системе зарядки вы увидите, что подсветка приборной панели и фары тускнеют на холостом ходу, но становятся ярче при увеличении частоты вращения двигателя. Эта проблема может быть вызвана слабым генератором, неисправным аккумулятором, плохим подключением аккумулятора или ослабленным змеевидным ремнем.Жужжание или воющий звук генератора переменного тока — еще один симптом неисправности генератора переменного тока. Это могло быть вызвано неисправным подшипником внутри генератора.

Наиболее частая проблема генератора переменного тока — изношенные контактные кольца, изношенные угольные щетки или неисправный регулятор напряжения. При восстановлении генератора переменного тока подшипники, регулятор напряжения, щетки и некоторые мелкие детали обычно заменяются новыми.

Подробнее: Понимание системы впрыска топлива в автомобильных двигателях

В заключение, генераторы переменного тока являются отличным компонентом автомобильной системы зарядки.Мы видели его функции, детали, работу. Мы также видели его типы и некоторые плохие признаки или симптомы неисправного генератора.

Надеюсь, вам понравилось чтение. Если да, то прокомментируйте, поделитесь и прочитайте какой-нибудь другой пост, чтобы получить больше знаний. Спасибо!

Что делает генератор переменного тока?

Когда дело доходит до питания автомобильного радио, фар и других электронных компонентов, вы можете подумать, что всю работу выполняет аккумулятор.На самом деле, это ваш генератор переменного тока, который поддерживает работу и работу. Но что именно делает генератор и как он работает? Читайте дальше, чтобы узнать, что делает ваш генератор таким важным и как распознать проблемы с генератором переменного тока до того, как они станут серьезной проблемой.

Что делает генератор переменного тока?

В то время как аккумулятор необходим для запуска вашего автомобиля, когда он выключен, генератор поддерживает работу вашего автомобиля при работающем двигателе.Генератор приводит в действие большинство электронных компонентов автомобиля, когда вы едете по городу или на холостом ходу, в том числе фары, электрическое рулевое управление, электрические стеклоподъемники, дворники, сиденья с подогревом, приборы на приборной панели и радио. Генератор подает на них всех постоянным током (DC). Генератор также отвечает за зарядку автомобильного аккумулятора во время вождения.

Генератор работает путем преобразования механической энергии в электрическую. Когда ваш двигатель включен, он приводит в действие приводной ремень, который опирается на шкив, прикрепленный к генератору переменного тока.Шкив вращает вал ротора генератора, который вращает набор магнитов вокруг катушки. Эти вращающиеся магниты генерируют переменный ток (AC) вокруг катушки, который затем направляется на выпрямитель генератора. Выпрямитель преобразует эту мощность переменного тока в мощность постоянного тока, которая активирует электрические системы вашего автомобиля.

Генераторы

обычно служат в течение всего срока службы вашего автомобиля, но так бывает не всегда. Общий износ, тепловое повреждение, чрезмерное использование, воздействие воды, неисправные детали или изношенные провода могут вывести ваш генератор из строя до того, как ваш автомобиль направится на свалку металлолома.

Предупреждающие признаки неисправного генератора

Без работающего генератора ваш автомобиль не заведется в ближайшем будущем и не проработает более нескольких минут. Тем не менее, типичные признаки неисправного генератора часто ошибочно принимают за проблемы с аккумулятором или другими деталями автомобиля, которые проявляют аналогичные симптомы. Другими словами, если у вас возникла только одна из перечисленных ниже проблем, проблема не обязательно в вашем генераторе. Однако любой из следующих предупреждающих знаков может указывать на потенциальную проблему с электрической системой вашего автомобиля.Отнесите свой автомобиль в местный сервисный центр Firestone Complete Auto Care для проверки вашей электрической системы, чтобы мы смогли разобраться в корне проблемы.

Тусклый или слишком яркий свет

Когда генератор переменного тока начинает выходить из строя, он подает нестабильное напряжение на ваши электронные аксессуары. Как правило, это проявляется в недостаточной или неэффективной работе оборудования, например, в слишком тусклых или очень ярких фарах. Вы также можете столкнуться с мерцающим светом или светом, который беспорядочно меняется от яркого к тусклому и наоборот.

Батарея разряжена

Иногда разряженная батарея — это просто разряженная батарея — срок ее службы подошел к концу после нескольких лет использования — или, может быть, вы случайно оставили фары включенными на всю ночь. Однако в других случаях разряженная батарея может быть признаком неисправности вашего генератора.

Неисправный генератор не может заряжать аккумулятор в достаточной степени при работающем двигателе, в результате чего аккумулятор разряжается быстрее, чем обычно.Один из способов проверить, связана ли проблема с аккумулятором или генератором, — это запустить автомобиль. Если вы запустите автомобиль, а он продолжает работать, возможно, вскоре потребуется замена аккумулятора. Однако, если вы запустите автомобиль, и вскоре после этого он снова умрет, это может означать, что ваш генератор не получает достаточно энергии для аккумулятора.

Медленно работающие или неисправные аксессуары

Генератор, который не обеспечивает достаточную мощность для электроники вашего автомобиля, часто приводит к медленным или неработающим аксессуарам.Если вы заметили, что вашим окнам требуется больше времени, чем обычно, чтобы подняться или опускаться, или если обогреватели сидений не нагреваются быстро, или даже если ваш спидометр и другие приборы начинают работать с ошибками, у вас может быть проблема с генератором.

Многие современные автомобили также имеют список приоритетов оборудования, запрограммированного в автомобиле, который сообщает бортовому компьютеру, где в первую очередь отключить питание, если генератор не подает достаточно электроэнергии. Таким образом, если вы едете с неисправным генератором, вы потеряете питание своего радио (или других второстепенных аксессуаров), прежде чем потеряете питание ваших фар.

Проблемы с запуском или частые остановки

Как упоминалось ранее, проблема с запуском двигателя может означать, что генератор не заряжает аккумулятор. Поэтому, когда вы поворачиваете ключ в замке зажигания, все, что вы слышите, — это щелкающий звук, а не мурлыканье двигателя.

С другой стороны, если ваш автомобиль часто глохнет во время движения, это может быть признаком того, что свечи зажигания и катушки не получают достаточной мощности от генератора для поддержания работы двигателя.

Рычание или нытье

Автомобили издают массу странных звуков — некоторые безвредны, а другие могут указывать на серьезные механические проблемы. Когда дело доходит до плохих генераторов, вы, скорее всего, услышите рычание или нытье под капотом.

Этот рычащий или воющий звук возникает, когда ремень, вращающий шкив генератора, смещается. Вы также можете услышать этот звук, если подшипники, вращающие вал ротора, выходят из строя.

Запах горящей резины или проволоки

Неприятный запах горящей резины или проводов может указывать на то, что части вашего генератора начинают изнашиваться. Поскольку приводной ремень генератора переменного тока находится под постоянным натяжением и трением — и поскольку он находится рядом с горячим двигателем — он может со временем изнашиваться и издавать неприятный запах горящей резины. Застрявший подшипник шкива генератора также будет издавать запах горящей резины, поскольку ремень трется о заклинивший шкив при работающем двигателе.

Аналогичным образом, если ваш генератор перегружен или имеет изношенные или поврежденные провода, вы можете почувствовать запах гари, сравнимый с запахом электрического пожара. Перегруженный генератор пытается пропустить через свои провода слишком много электричества, что приводит к их небезопасному нагреву. Поврежденные провода также создают сопротивление потоку электричества, в результате чего провода нагреваются и излучают неприятный запах.

Контрольная лампа батареи на приборной панели

Когда на приборной панели загорается сигнальная лампа аккумулятора, это обычно считается проблемой, связанной с аккумулятором.Однако сигнальная лампа аккумулятора указывает на то, что проблема может быть в более широкой электрической системе вашего автомобиля, включая генератор.

Генераторы переменного тока

предназначены для работы при определенном напряжении, обычно в пределах 13–14,5 В. Если ваш генератор выходит из строя, его напряжение может упасть ниже емкости, в результате чего на приборной панели загорится индикатор заряда батареи. Точно так же индикатор батареи также появится, если генератор переменного тока превысит предел напряжения, в зависимости от того, какое напряжение он испытывает.

В зависимости от электрической нагрузки от аксессуаров вашего автомобиля (фары, дворники, радио и т. Д.) Вы можете увидеть, как мигает сигнальная лампа аккумулятора, когда генератор колеблется в пределах предполагаемого допустимого напряжения. Хотя это может показаться незначительным раздражением, лучше сдать свой автомобиль для проверки электрической системы, а не останавливаться на обочине дороги.

Держите машину заряженной

Проблемы при запуске двигателя или зарядке аккумулятора могут быть связаны с неисправным генератором переменного тока! Для профессиональной диагностики и прозрачных рекомендаций по обслуживанию запланируйте осмотр электрической системы или обслуживание генератора в ближайшем к вам Firestone Complete Auto Care.

Механические аспекты проектирования генератора | NEWAGE | STAMFORD

Машиностроение — это разнообразная функция, охватывающая все аспекты проектирования, такие как проектирование, производство, проверка, исследование отказов и т. Д. Она применяется практически ко всему, от мельчайших деталей (гайки, болты и т. Д.) До сложных систем. (генераторы, двигатели, генераторные установки и т. д.).

В Cummins Generator Technologies у нас есть команда инженеров-механиков, которая привержена инновационному проектированию, глубокому мультифизическому анализу, комплексным программам тестирования и валидации и постоянной инженерной поддержке производства и выпуска продукции на протяжении всего жизненного цикла продукта.Задача группы инженеров-механиков — обеспечить сохранение структурной целостности генератора переменного тока при выработке проектной электрической мощности. Энергетика всегда стремится улучшить соотношение мощности и веса машины, но это, однако, не так просто, как кажется. Чем больше мощности создается генератором, тем больше страдает его структурная устойчивость.

Например: —
Одним из способов увеличения производительности генератора является нанесение большего количества меди на ротор.С механической точки зрения это увеличивает напряжение в пластинах ротора, но это также может повлиять на тепловое поведение машины, что, в свою очередь, может привести к изменениям свойств материала и ожидаемого срока службы.

В этом случае группа инженеров-механиков будет очень тесно сотрудничать с группами инженеров-электриков и теплотехников при оценке любых изменений конструкции, подобных этому.

Благодаря достижениям в современных технологиях, CGT продвигает и поощряет использование программного обеспечения, основанного на анализе, однако компания по-прежнему использует фундаментальный анализ в форме ручных расчетов и проверки посредством физических испытаний и экспериментов с расчетами, включающими: — Динамическое поведение: Комплексное напряжение и деформация: термические дифференциалы и т. Д.которые выполняются всеми † нашими инженерами-механиками.

Наши † инженеры-механики обучены пользоваться многочисленными программными инструментами для проектирования и анализа, такими как CREO, ANSYS, ROMAX и т. Д., Которые помогают в процессе проектирования и анализа.

• CREO ss — пакет программного обеспечения для трехмерного моделирования, который используется для помощи в процессах проектирования и черчения. Его можно использовать для первичных проектных работ или для внесения изменений в компоненты генератора, которые можно импортировать в программный пакет ANSYS (или любой другой совместимый программный пакет для анализа) для анализа.Creo также используется для предоставления клиентам трехмерных моделей генераторов в сборе с целью проектирования и анализа генераторных установок.
• ANSYS — это пакет программного обеспечения для анализа методом конечных элементов, который анализирует эффекты приложения: — нагрузок, смещений, скоростей, ускорений, ограничений, тепловой энергии, массы, инерции, жесткости и т. Д. К моделируемым компонентам. Инженеры-механики CGT используют ANSYS для оценки способности проектов соответствовать всем необходимым внутренним и внешним характеристикам дизайна и производительности приложений.

Будь то электрическая, механическая или тепловая инженерия, совместная цель наших инженеров — предоставить клиентам продукцию, отвечающую всем их текущим и будущим потребностям и ожиданиям.

Генератор

: определение, типы, принцип работы, детали, применение, компоненты (симптомы неисправного генератора)

Типы генератора переменного тока

Определение генератора?

Генератор: определение, типы, принцип работы, детали, применение, компоненты (симптомы неисправного генератора): — Генератор переменного тока называется электрическим генератором, который преобразует механическую энергию в электрическую в форме переменного тока.Чтобы сделать его рентабельным и упрощенным, в большинстве генераторов используется вращающееся магнитное поле, которое сопровождается стационарным якорем.

Линейный генератор переменного тока — это генератор, который также называют вращающимся якорем вместе со стационарным магнитным полем, которое, как обнаружено, используется. Например, если обнаружено, что какой-либо электрический генератор переменного тока действует как генератор переменного тока, но этот термин относится к небольшим вращающимся машинам, приводимым в действие автомобильными и другими двигателями внутреннего сгорания.

Каков принцип работы генератора переменного тока? Работа генератора переменного тока

Работа автомобиля переменного тока зависит от генератора переменного тока, который оказался как довольно простым, так и менее сложным. Он содержит два разных типа обмоток, таких как статор, который включает неподвижную внешнюю обмотку, и ротор, который отвечает за вращение внутренней обмотки. Регулятор напряжения, который подается на обмотку ротора, является результатом подачи энергии и превращает его в магнит.При использовании шкива ротор вращается вместе с двигателем с помощью приводного ремня.

Поскольку обнаружено, что магнитное поле создается вращающимся ротором, оно вызывает электрический ток переменного тока в неподвижной обмотке статора. Обнаружены диоды, которые помогают преобразовывать переменный ток в постоянный ток в электрической системе автомобиля. Чаще всего к регуляторам напряжения относятся те, которые имеют встроенный генератор переменного тока. Чаще всего они управляют выходным напряжением.

Автомобильные генераторы переменного тока — это относительно небольшие и легкие генераторы, которые имеют алюминиевый внешний корпус. Этот легкий металл не отвечает за намагничивание, по этой причине он рассеивает тепло, которое выделяется во время процесса, и поскольку узел ротора создает магнитное поле. Вы также можете увидеть вентиляционные отверстия как на передней, так и на задней части генератора, вот как они помогают отводить тепло.

Завершение работы генератора переменного тока

Когда двигатель находится в рабочем состоянии, коленчатый вал проворачивается в приводном ремне, который отвечает за вращение шкива генератора.Когда генератор переменного тока вращается, возникает ток. Вот почему говорят, что генераторы переменного тока — это те, которые передают механическую энергию двигателя в электрическую энергию для компонентов автомобиля.

Части генератора переменного тока

Помимо типов генератора, вы обычно можете обнаружить, что есть три части, которые обычно известны в генераторе переменного тока: статор, ротор, диод и регулятор напряжения.

1.Регулятор напряжения

Чтобы управлять процессом зарядки, регулятор напряжения контролирует подачу питания от генератора переменного тока к батарее. К регуляторам относятся те, которые были разработаны для работы, которая зависит от их технических характеристик, а также от различных функций.

2. Ротор и статор

Ротор и статор генератора переменного тока называются теми механическими устройствами, которые, как известно, представляют собой группу магнитов, приводимых в движение с помощью ремня, который отвечает за создание магнитное поле внутри медной проводки.

Обнаружен шкив, подключенный к двигателю, который отвечает за включение ротора, чтобы он вращался с постоянно более высокой скоростью, которая отвечает за создание магнитного поля, которое используется в качестве ремня. Статор отвечает за выработку электричества вместе с напряжением, поступающим на диодную опору. Возникающее при этом электричество называется переменным током или переменным током.

3. Диодная сборка

Постоянный ток — это тип тока, который в основном используется автомобильными аккумуляторами и преобразуется в постоянный ток с помощью диодной сборки генератора переменного тока (переменного тока).Обнаружено, что двухконтактная диодная сборка работает, позволяя только однонаправленный поток, при этом электричество отвечает за выработку статором.

4. Перезарядка аккумулятора

Ключевой особенностью любого генератора переменного тока является выработка аккумулятора с помощью электричества. Следует отметить, что в зависимости от местности и от того, используете ли вы другие функции отвода электричества, такие как фары или радио, получение нового автомобильного аккумулятора с неработающим генератором может занять от 20 до 30 минут.Генератор называется тем устройством, которое также отвечает за подзарядку аккумулятора во время использования автомобиля, чтобы гарантировать, что аккумулятор будет относительно исправным в течение более длительного периода времени.

5. Функции генератора переменного тока

Генератор переменного тока — это устройство, которое, как известно, является неотъемлемой частью энергосистемы любого транспортного средства. Основная функция генератора переменного тока — преобразовывать механическую энергию в электрическую, которую он использует для электрического заряда батареи.Генератор также отвечает за подачу энергии на любые другие электрические компоненты автомобиля.

6. Принадлежности для электропитания

Большинство электрических систем состоит из генератора переменного тока, тогда как часть энергии может потребляться от батареи. Один из компонентов среди них называется электрической частью любого автомобиля, который известен как генератор переменного тока, и если есть подозрение, что он не работает должным образом, вы можете использовать минимум электроэнергии, чтобы отправиться туда, где вы можете починить свой генератор.

7. Преобразование механической энергии в электрическую

Поршни, находящиеся внутри коленчатого вала, являются поршнями, в которых происходит реакция сгорания. Отмечается, что они вынимаются из бензобака. Коленчатый вал — это тот, который передает энергию взрыва вместе со сгоранием на змеевик, соединенный с генератором.

Каждый раз, когда обнаруживается, что шкив на генераторе переменного тока вращается, обнаруживается, что магнит и катушка преобразуют механическую энергию в электрическую, а также вырабатывают электричество.

Различные типы генераторов переменного тока

В зависимости от определенных моментов, таких как использование, конструкция, выходная мощность, охлаждение и т. Д., Генераторы можно разделить на различные категории. Прокрутите вниз, чтобы узнать об этом подробнее:

1. Автомобильные генераторы
2. Дизель-электрические генераторы
3. Судовые генераторы
4. Бесщеточные генераторы

A) На основе выходной мощности

1. Однофазный генератор , который отвечает за непрерывную генерацию одного переменного напряжения.
2. Двухфазный генератор переменного тока называется обмоткой, которая генерирует максимальный магнитный поток в первой четверти, затем вторая обмотка отвечает за генерирование нулевого магнитного потока, а вторая обмотка помогает генерировать максимальный магнитный поток, а первая обмотка отвечает за создание нулевого потока во втором квартале.
3. Трехфазный генератор переменного тока — это генератор переменного тока, в котором напряжение каждой обмотки составляет около 120 ° от одной ступени, а напряжения на двух других обмотках.Обмотки соединены с трехфазным выходом внутри звезды.

B) На основе конструкции

1. Ротор с явным полюсом
2. Гладкий цилиндрический ротор

Что такое бесщеточный генератор переменного тока?

Щеточный генератор переменного тока — это тот, который используют щетку для передачи электричества через генератор или генератор переменного тока. Щеточные генераторы отвечают за правильное движение электрического тока, в то время как они требуют значительного технического обслуживания.Было обнаружено, что у них есть различные подвижные части, которые работают вместе, что может повлиять на остальные генераторы, даже если какая-либо часть сломана или неисправна.

С другой стороны, бесщеточный генератор переменного тока считается более подходящим для более длительного использования, а также для более последовательного использования из-за отсутствия замены или ремонта щеток и меньшего количества внутренних деталей, повреждаемых. В бесщеточном генераторе переменного тока обнаружено два набора роторов, которые вращаются вместе, чтобы генерировать и передавать электрический ток.Генератор меньшего размера на другом конце устройства используется бесщеточным генератором переменного тока для передачи любого электрического тока. Это основное и прямое преимущество перед щеточным генератором переменного тока, поскольку в нем нет замены или ремонта щеток, что может сэкономить ваши деньги и время в долгосрочной перспективе.

Разница между генератором и генератором

Генератор — это механический инструмент, который отвечает за преобразование механической энергии в топливо или электричество.Обычно обнаруживается, что есть вращающаяся прямоугольная катушка, которая отвечает за вращение вокруг оси в магнитном поле.

На концах катушки обнаружены два контактных кольца. Контактное кольцо отвечает за поглощение индуцированного тока катушки, который затем передает его на внешнее нагрузочное сопротивление R. Вращающаяся катушка также известна как медный якорь.

1. Генератор называется машиной, которая отвечает за преобразование механического электричества от первичного двигателя в переменный ток, в то время как генератор — это тот, который преобразует механическую энергию в переменный или постоянный ток.
2. Обнаружен генератор переменного тока, имеющий вращающееся магнитное поле, но генератор, который имеет вращающееся магнитное поле для генерации высокого напряжения наряду со стационарным магнитным полем низкого напряжения.
3. Входной сигнал подается генератором от статора, тогда как в случае генератора он подается на ротор.
4. Якорь генератора переменного тока находится в неподвижном состоянии, тогда как в генераторе он вращается.
5. Обнаружено, что выходное напряжение генератора является переменным, тогда как выходное напряжение генератора остается постоянным.
6. Генератор не заряжает батарею, которая оказывается полностью разряженной, в то время как генератор делает это.
7. Известно, что мощность генератора на выходе превышает мощность генератора.

Где используются генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока относятся к механическим устройствам, вырабатывающим энергию для электрических систем всех современных транспортных средств. Раньше за это отвечали генераторы постоянного тока или динамо-машины, тогда как после разработки генератора они были заменены динамо-машинами постоянного тока, поскольку генераторы оказались более прочными и легкими по сравнению с другими.

1. Использование в автомобиле Автомобиль

Поскольку обнаружено, что электрическая система автотранспортных средств требует постоянного тока, а не переменного тока, в то время как генератор переменного тока используется вместе с диодным выпрямителем для преобразования тока из Переменный ток в постоянный. Независимо от необходимости преобразования тока из переменного в постоянный, генератор переменного тока все еще находит применение, поскольку ему не хватает сложной коммутации, которая присутствует в генераторе постоянного тока. Этот конкретный тип генератора, который используется в автомобиле, называется автомобильным генератором переменного тока.

Генератор переменного тока также используется в дизель-электрическом локомотиве. Двигатель этого локомотива представляет собой не что иное, как генератор переменного тока, который, как правило, приводится в движение дизельным двигателем.

2. Использование в судовых автомобилях

Обнаружено, что переменный ток вырабатывается этим генератором, который отвечает за преобразование тока в постоянный с помощью встроенных кремниевых диодных выпрямителей для питания всех тяговых двигателей постоянного тока. Эти тяговые двигатели постоянного тока помогают управлять колесом локомотива.Эта машина также может использоваться в морских автомобилях, аналогичных дизель-электрическому локомотиву. Есть конструкторы, которые проектируют синхронные генераторы, которые в основном используются на море, а также на флоте вместе с соответствующей адаптацией к морской среде.

Типичный выходной уровень морского генератора переменного тока почти составляет от 12 до 24 вольт. В то время как у большого морского барана обнаружено, что для обеспечения огромной мощности используется более одной единицы.

Говоря о морской системе, можно сказать, что энергия вырабатывается генератором переменного тока, который сначала выпрямляется, а затем используется для зарядки стартерной батареи двигателя вместе с вспомогательной аккумуляторной батареей морского судна. Это один из наиболее распространенных вариантов использования генератора переменного тока, который пользуется популярностью при производстве большой мощности переменного тока для коммерческих целей. Рассматривая случаи тепловых электростанций или гидроэлектростанций или даже на атомных электростанциях, генераторы переменного тока — это те, которые используются только для процесса преобразования механической энергии в электрическую энергию с целью обеспечения энергосистемы.

Компоненты генератора переменного тока

Вот некоторые из упомянутых компонентов генератора переменного тока, о которых важно знать каждому человеку. Есть также некоторые из их дополнительных функций, которые прояснят вам его необходимость:

1. Выпрямитель

Выпрямитель называется механическим инструментом, который в основном используется для преобразования переменного тока (DC). который вырабатывается в постоянный ток (DC) в процессе зарядки.

2. Регулятор

Регулятор напряжения называется деталью, которая контролирует мощность, подаваемую вместе с генератором переменного тока на аккумулятор. Процесс зарядки также контролируется, поскольку он специально разработан с многочисленными функциями, которые зависят от типа работы, а также от их приложений.

3. Статор

Статор — это железное кольцо, состоящее из нескольких витков проволоки, намотанных вокруг него.Часть статора служит корпусом генератора переменного тока, который создает электрический ток при создании магнитного поля.

4. Ротор

Ротор — это часть, которая вращается внутри генератора и также отвечает за вращение шкива, который приводит в движение ременную систему. Это помогает действовать как вращающийся электромагнит.

5. Контактные кольца

Контактные кольца называются средством получения постоянного тока, обеспечивающего питание ротора.

6. Шкив

Шкив — это деталь, которая соединена с валом ротора и системой приводного ремня. Хотя вращение, которое получается от двигателя, передается приводным ремнем на шкив. Таким образом, вращение вызывает процесс зарядки.

Генераторы — это те, которые содержат некоторые функциональные крошечные компоненты. Внутри любого электрического устройства вы просто сможете найти диодный выпрямитель или выпрямительный мост, регулятор напряжения, контактные кольца и щетки.Также можно найти обмотку возбуждения ротора, полюса пальцев, обмотку возбуждения, статор и т. Д.

7. Подшипник приводного конца

Подшипники приводного конца упоминаются как механическое устройство, которое помогает поддерживать вращение вал ротора.

Работа генератора переменного тока

В системе зарядки автомобиля человечеству известны в основном три основных элемента: аккумулятор, регулятор напряжения и генератор переменного тока. В случае с батареей генератор переменного тока — это тот, который обеспечивает электричеством все электрическое оборудование автомобиля, такое как внутреннее и внешнее освещение и приборная панель.

Генераторы переменного тока обычно располагаются рядом с передней частью двигателя, а затем приводятся в движение коленчатым валом, который обеспечивает движение поршней вверх и вниз в круговое движение.

Существуют различные генераторы, которые подключаются к определенной точке двигателя с помощью кронштейнов. Один кронштейн обычно имеет фиксированную точку, тогда как другой кронштейн может быть модифицирован для натяжения приводного ремня.Генераторы обычно представляют собой механические устройства, которые отвечают за выработку электроэнергии переменного тока за счет электромагнетизма. Это способ, которым электричество передается в батарею, и различные электрические системы работают с напряжением.

Признаки неисправности и неисправного генератора

Вот одна из наиболее распространенных проблем, которые часто возникают в большинстве автомобилей во время системы зарядки, когда значок батареи загорается из-за того, что приборная панель загорается. быть включенным во время вождения.

Сигнальная лампа горит всякий раз, когда зажигание автомобиля включено, тогда как она гаснет, как только двигатель заводится. Если индикаторы все еще горят, это означает, что есть проблема, которая еще не решена, и это в основном связано с системой зарядки вашего двигателя.

В такой ситуации вы должны попытаться обратиться к специалисту, который сможет осмотреть двигатель, поскольку сигнальная лампа не будет напрямую сообщать нам о проблеме.Но нередко генераторы — обычная проблема для такого знака.

В случае, если у вас слабая система зарядки, вы сможете увидеть огни приборной панели вместе с фарами, которые потускнеют и станут ярче, как только двигатель будет перезаряжен. Это одна из основных проблем, которая может быть вызвана слабым генератором переменного тока, неисправной батареей, плохим подключением батареи или ослабленным змеевидным ремнем. Вы также можете наблюдать звук из генератора, который является еще одним признаком выхода из строя генераторов.Это может быть вызвано неисправным подшипником, который может находиться внутри генератора.

Большинство проблем генератора включают такие проблемы, как изношенные контактные кольца, изношенные угольные щетки или неисправный регулятор напряжения. Важно знать, что восстановление генератора переменного тока — это наиболее типичная работа.

Источник изображения: — iceeet, carthrottle,

Глоссарий терминов — Стартер и генератор

Дополнительный регулятор
В некоторых генераторах используется дополнительный регулятор, который устанавливается снаружи корпуса генератора.

Генератор
Устройство с ременным приводом, которое создает электрический ток для поддержания уровня заряда аккумулятора и электрических требований для транспортного средства

Ампер
Обычно называемые усилителями, это электрическая единица измерения. Генераторы рассчитаны на выходную мощность в амперах при заданном напряжении.

Аккумулятор
Электрический накопитель, используемый для подачи электрического тока для запуска транспортного средства.

Зарядная лампа
Индикатор на приборной панели автомобиля, который загорается, когда генератор не заряжается или когда есть неисправность в цепи зарядки.

Ядро
Это старый блок, который снимается с автомобиля.

Диод
Диоды используются попарно (положительный и отрицательный) для переключения выхода генератора переменного тока с переменного тока на постоянный ток (DC).

Стартер с прямым приводом
В стартерах этого типа ведущая шестерня прикреплена к якорю, или якорь используется в качестве ведущей шестерни.

Внешний вентилятор (EF)
Эта конструкция генератора имеет вентилятор, установленный снаружи генератора, который направляет воздушный поток через внутренние компоненты для охлаждения.

Внешний регулятор (ER)
Некоторые генераторы переменного тока используют регулятор напряжения, который не прикреплен к генератору. Обычно он находится на колодце крыла.

Маховик
Это большая шестерня, установленная на задней части коленчатого вала, которая вращает двигатель при проворачивании стартера.

Внутренний вентилятор (IF)
Эта конструкция генератора переменного тока имеет два вентилятора, встроенных вместе с ротором внутри генератора, который направляет воздушный поток через внутренние компоненты для охлаждения.

Внутренний регулятор (IR)
В некоторых генераторах переменного тока используется регулятор встроенного типа, который устанавливается внутри корпуса генератора.

Стартер редуктора смещения (OSGR)
В этом типе стартера используется внутренняя зубчатая передача, предназначенная для увеличения крутящего момента.Наборы шестерен с внутренним зацеплением смещены, что означает, что ведущая шестерня и двигатель вращаются по разным осям.

Стартер с постоянным магнитом
В пускателях этого типа в качестве магнитных полюсов используются магниты, а не катушки с проводом (катушки возбуждения). Эти устройства легче по весу и меньше по размеру.

Планетарный редуктор стартера (PGR)
Этот тип стартера аналогичен редуктору со смещенной шестерней, однако зубчатые передачи не смещены, что означает, что ведущая шестерня и двигатель вращаются на одной оси.

Выпрямитель
Это электрический компонент генератора переменного тока, который содержит наборы диодов, которые используются для изменения выходной мощности генератора переменного тока (AC) на постоянный ток (DC).

Соленоид
Это электрический выключатель на стартере, который после включения позволяет стартеру включать ведущую шестерню в маховик во время запуска.

Стартер
Это электродвигатель, который проворачивает двигатель, перемещая ведущую шестерню в маховик, тем самым вращая коленчатый вал.

Привод стартера
Это шестерня стартера, которая входит в зацепление с маховиком, вызывая проворачивание двигателя.

Регулятор напряжения
Это электрический компонент, используемый для поддержания надлежащего уровня заряда аккумулятора путем регулирования выходной мощности генератора.

»Подшипник мощного автомобильного генератора переменного тока

Возможность передачи большей мощности в более компактной форме — это то, что автомобильная промышленность ищет с точки зрения современной конструкции генератора переменного тока. Высокая конкуренция в автомобильной промышленности означает все более быстрые изменения в конструкции и более сложные функции, которые влияют на требования к характеристикам подшипников автомобильного генератора.
Все больше автомобилей включают в себя такое силовое оборудование, как кондиционер, электрические стеклоподъемники, автоматические регуляторы сидений, рулевое управление с усилителем, системы впрыска топлива и системы управления двигателем. Тенденция заключается в более компактных автомобилях, предназначенных для городских условий, а это означает, что средняя скорость падает, а температура двигателя растет.Это заставляет производителей генераторов повышать общую производительность и уменьшать габариты.
Для подшипников в таких изделиях влияние проявляется в увеличении скорости вращения, температуры и нагрузок от поликлинового ремня, который в настоящее время обычно используется для подачи энергии в такие системы, как компрессор переменного тока, насос для гидроусилителя рулевого управления, водяной насос и т. Д. генератор.

Современные конструкции автомобильных генераторов
Сегодня автомобильные генераторы обычно подают электрический ток в диапазоне от 50 до 110 А, хотя возможно значение 150 А, в зависимости от требований к оборудованию и потребностей в батареях.
Обычно для генератора переменного тока требуются два радиальных шарикоподшипника, установленных на валу ротора. Подшипники, установленные на приводной стороне (со стороны шкива), устанавливают ротор. Обычно это SKF типоразмеров 6303, 6302 или 6203. Подшипники, установленные на другой стороне (со стороны контактного кольца), свободны в осевом направлении, т. Е. Не фиксируются, размеры 6203, 6202, 6003 или 6002.
Современные генераторы переменного тока имеют внутреннюю вентиляцию и оснащены двумя высокопроизводительными вентиляторами, расположенными внутри корпуса генератора на каждом конце обмотки ротора.Предыдущие конструкции имели один внешний вентилятор позади шкива. В некоторых случаях для улучшения обслуживания и других функций контактное кольцо и две его щетки располагаются на конце ротора, а не между двумя подшипниками.

Критерии проектирования подшипников
Исходя из меняющихся тенденций в конструкции автомобильных генераторов, инженеры SKF приступили к разработке новых критериев для подшипников в этой области применения. Они определили цели проектирования, которые включали срок службы более 2000 часов при высоких переменных нагрузках до 1800 Н от натяжения поликлинового ремня, скоростях до 20000 об / мин и угловых ускорениях до 2000 рад / с ² как среднее значение.Дополнительные условия включали способность выдерживать определенные измеренные уровни вибрации, температуру окружающей среды 120 ° C и в условиях сухого и влажного загрязнения, начальную температуру до -40 ° C и бесшумную работу.
Такие критерии эффективности потребовали оптимизации всех компонентов подшипника — уплотнения, сепаратора, смазки и стальных колец. Оптимизация была проведена с использованием метода анализа влияния режима отказа и подтверждена испытаниями в лабораториях SKF.

Улучшения уплотнения
Ключевым новым требованием была способность уплотнения подшипника выдерживать линейную скорость 25 м / с относительно контрплоской поверхности внутреннего кольца подшипника.Обычно эта скорость находится в диапазоне 15 м / с. Дополнительным ключевым требованием была эффективность уплотнения от загрязнений, таких как пыль и вода, при сохранении смазки внутри подшипника.
Компьютерная программа на основе конечных элементов, разработанная Инженерно-исследовательским центром SKF (ERC) в Нидерландах, использовалась для оценки и оптимизации конструкции уплотнения. Эта программа анализирует силу контакта уплотнительной кромки, трение и напряжение. Задача заключалась в том, чтобы избежать значительных изменений в силе контакта кромки независимо от столкновения кромки с ее контртелой в пределах диапазона допуска, установленного либо осевым зазором подшипника, либо производственными допусками компонентов подшипника.
В результате этой работы была создана кромка уплотнения молота HSL, название которой отражает ее общую форму. Это малоконтактное уплотнение с низким тепловыделением имеет ряд важных особенностей. Уплотнение имеет длинную тонкую радиальную гибкую кромку, которая воздействует на поверхность внутреннего кольца подшипника. Исключение загрязнения достигается за счет специальной канавки для уплотнения. Форма внутреннего уплотнения действует как лабиринт, поэтому заплечик внутреннего кольца, за которым следует коническая форма резины, обеспечивает правильный поток смазки и хорошее удерживание смазки.Уплотнение имеет металлическую вставку, увеличивающую внутренний объем подшипника для обеспечения хороших условий смазки. Плотная посадка и хорошее положение уплотнения достигаются за счет конструкции зоны крепления уплотнения. Наконец, уплотнение изготовлено из полиакриловой резины, которая выдерживает высокие температуры и не допускает разрывов кромок.
Был проведен полный режим испытаний конструкции HSL. Это должно было обеспечить сравнение между традиционными типами уплотнений RS1, используемыми в автомобильных генераторах переменного тока. Такие уплотнения хорошо работают в грязных и сухих условиях.Были применены следующие тесты:

• Измерение момента трения на низкой скорости для определения стартового и установившегося трения подшипника
• момент трения при максимальной частоте вращения генератора (18000 об / мин)
• тест скорости на максимальной скорости. Это дает информацию о температуре подшипников и удержании смазки в тяжелых условиях.
• Испытание на пыль с пылью Аризоны
• статические и динамические испытания воды.

Последний эксперимент с генераторами в сборе — это испытание водой под высоким давлением, имитирующее очистку двигателя автомобиля горячей водой с помощью очистителей высокого давления.
HSL успешно прошел даже самые суровые из этих испытаний и был выпущен для применения в автомобильных генераторах.

Выбор клетки
Сегодняшние 16-клапанные бензиновые двигатели имеют меньшую инерцию, чем конструкции с 8 клапанами. Это означает, что их скорость может быстро изменяться от 2000 до 4000 об / мин с, следовательно, большим изменением для генератора переменного тока — с 6000 до 12000 об / мин. Кроме того, на холостом ходу может возникнуть ациклизм или нерегулярная частота вращения. Конструкторы выбрали полимерный сепаратор, армированный стекловолокном, а не прессованный металл, чтобы обеспечить требуемые характеристики для этого применения: хорошие скоростные характеристики, низкое тепловыделение, хорошие характеристики при несоосности с угловым ускорением — замедление и, после периода эксплуатации, последующее плохое условия смазки.
Генераторы в сборе с такой конструкцией кожуха были испытаны с помощью ряда быстрых изменений скорости. И материал, и конструкция сепаратора соответствовали квалификационным стандартам: 2 000 рад / с ² углового ускорения — замедления.

Выбор пластичной смазки
Выбор пластичной смазки является важным фактором для автомобильных генераторов переменного тока. В ERC испытания подшипников выявили конкретные критерии производительности для этого приложения. Характеристики были четко определены как высокотемпературная работа, высокая скорость, хорошая несущая способность, ингибирование ржавчины, низкий температурный предел, тихая работа и совместимость с различными материалами подшипников.В результате была выбрана современная полимочевинная смазка с синтетическим маслом.
Опять же, была проведена строгая проверка смазки. Чтобы учесть все возможные воздействия компонентов подшипника на срок службы смазки при высоких скоростях и высоких температурах, были проведены испытания одного из наиболее ответственных подшипников в автомобильном генераторе переменного тока. Это задний подшипник 6202, который подвергается воздействию самых высоких температур. Этот подшипник вместе со смазкой на основе загустителя на основе полимочевины и синтетического углеводородного / алкилдифенилового эфира базового масла был испытан на специально разработанных высокоскоростных высокотемпературных испытательных стендах.

Новое поколение сталей
С момента зарождения конструкции автомобильных генераторов возникали некоторые ранние отказы подшипников приводной стороны (менее 60 000 км). Возвращенные подшипники показывают выкрашивание дорожки качения наружного кольца и некоторые сколы на внутреннем кольце. Эту проблему отмечали в основном операторы таксопарка, часто в дизельных автомобилях.
Металлургический контроль показывает типичные картины усталости с темными и белыми участками травления. Разница в ориентации белых полос по сравнению с классической картиной усталости предполагает более высокий уровень напряжения, вызванный полем напряжений, наложенным на поле, созданное чистым контактом качения.Причинами считались вибрации двигателя, резонанс системы и деформации алюминиевой торцевой крышки (в основном со стороны привода). Технология производства стали
в SKF постоянно развивается, и стало ясно, что новая подшипниковая сталь для автомобильных генераторов улучшит характеристики подшипников. Новый состав стали получил обозначение SKF 3M и был специально разработан для достижения оптимальных подшипниковых характеристик. Основные изменения заключаются в добавлении молибдена для повышения прочности конструкции, износостойкости и стабильности размеров колец подшипников.Содержание углерода было оптимизировано для повышения ударной вязкости.
Был построен специальный испытательный стенд для моделирования истинных осевых вибраций приложения. Условия испытаний, применяемые к этой установке, были основаны на записях, сделанных на автомобилях, а затем настроены для получения хорошей корреляции между результатами испытаний и отказами, наблюдаемыми в полевых условиях. Испытания проводились на укомплектованных генераторах переменного тока, оборудованных двумя партиями подшипников — одна из стандартной стали, другая — из новой стали SKF 3M. Было отмечено, что фактический срок службы первой партии короче, чем ожидалось из расчета основного срока службы, в то время как для подшипников SKF 3M ожидания были превышены.Ранние отказы были устранены за счет использования стали SKF 3M с усталостной долговечностью, в 10 раз превышающей ожидаемую для традиционной стали.

Окончательная проверка
Важнейшим шагом является обеспечение того, чтобы новый подшипник соответствовал ожидаемым характеристикам в реальных условиях эксплуатации. Производители обычно требовали, чтобы испытания генераторов с новым подшипником проводились при температуре окружающей среды 100 ° C, электрической мощности при 80% полной нагрузки и начальной нагрузке натяжения ремня на шкив генератора в 1800 Н.Испытания проводились с периодом обкатки 50 часов при 5000 об / мин, затем 200 часов при 3000 об / мин и затем на максимальной скорости 18000 об / мин в течение не менее 1000 часов. Критерий приемки подшипника заключался в том, что пластичная смазка по прошествии этого времени все еще находилась в хорошем смазывающем состоянии (подтверждено анализом инфракрасного спектра с преобразованием Фурье) без усталости материала на дорожках качения колец и шариках. Во время испытаний все параметры, такие как скорость и ток, контролировались, а температура подшипников обеспечивала ранний сигнал неисправности.Дополнительные испытания, как правило, были зависящими от времени испытаниями, включающими регулировку скорости и электрическую нагрузку.
При окончательных проверочных испытаниях и последующих полевых испытаниях и испытаниях у клиентов срок службы подшипников превысил срок, запрашиваемый клиентами в их приложениях. Подшипники, производимые серийно, по-прежнему соответствуют установленным стандартам. Подшипники будут продолжать совершенствоваться и развиваться в соответствии с тенденциями для еще более жестких требований к характеристикам генераторов.

Michel Boutreux ,
Electrical Division,
Saint-Cyr-sur-Loire,
SKF France S.А.

Проблемы теплового проектирования в силовой электронике автомобильного генератора

С момента появления в 1960-х годах автомобильного генератора переменного тока или генератора переменного тока с когтевыми полюсами постоянно возрастала проблема теплового расчета для охлаждения силовой электроники в этих машинах. .На рисунке 1 изображен типичный разрез современного генератора переменного тока. На первый взгляд может показаться, что охлаждение диодов выпрямительного моста генератора переменного тока не будет особо сложной тепловой задачей. Напротив, это очень сложная тепловая задача. Сегодняшние конструкции приближаются к тепловому сопротивлению всего 0,2 ^o C / W при размере упаковки 160 см ³ .

Рис. 1. Автомобильный генератор.

Как это произошло? До генератора переменного тока электроэнергию обеспечивали коммутируемые генераторы постоянного тока.С такой машиной естественным электрическим выходом от машины была мощность постоянного тока, и поэтому не было необходимости в преобразовании переменного тока в постоянный с помощью силовой электроники. Но с увеличением потребности в электроэнергии был сделан переход на генератор с более высокой выходной мощностью. Однако для генератора переменного тока естественной выходной мощностью от машины является мощность переменного тока, и ее необходимо преобразовать в мощность постоянного тока для использования на автомобиле. Это достигается за счет использования выпрямительного моста, который обычно включает шесть полупроводниковых диодов.(См. Рис. 2.) Следовательно, существует потребность в электронном охлаждении автомобильного генератора переменного тока.

Рис. 2. Преобразование переменного тока в постоянный в генераторе переменного тока.

По общему признанию, тепловая конструкция этих ранних генераторов не была особенно сложной. Однако с того времени спрос на бортовую электроэнергию от генератора постоянно возрастал. Когда в 1960-х годах впервые появились генераторы переменного тока, потребляемая мощность обычно составляла 500 Вт.В 1980-х годах эта потребность в мощности возросла до 1500 Вт. Сегодня многие производимые генераторы имеют мощность 2000 Вт, и разрабатываются конструкции, обеспечивающие выходную электрическую мощность до 3000 Вт. Повышение электрических характеристик сопровождалось пропорциональным увеличением тепловых потерь выпрямительного моста, поскольку его тепловые потери по существу линейны с выходной мощностью.

Тепловые проблемы усугубляются повышением температуры окружающей среды под капотом автомобилей.В 1960-х годах типичная температура охлаждающего воздуха на входе в генератор под капотом составляла 90 ^° ° C. К 1980-м годам она подскочила до 110 ^° ° C. Сегодня приложения приближаются к диапазону 130 ^° ° C.

Но требования к тепловому расчету на этом не заканчиваются. За тот же период времени во всем мире усилилось давление, направленное на снижение общей стоимости генератора переменного тока, и выпрямитель не застрахован от этого давления. Также повышаются требования к надежности.К тому же, размер корпуса генератора переменного тока на единицу выходной электрической мощности постоянно сжимается и предъявляет все более высокие требования к размеру корпуса. Кроме того, существует постоянная потребность в более низком уровне шума под капотом. Это привело к необходимости минимизировать расход охлаждающего воздуха и максимально использовать его. Объедините все эти факторы вместе, и легко увидеть, что охлаждение электроники в автомобильных генераторах стало очень актуальной темой.

Итак, что было сделано для решения этой проблемы? Сначала посмотрим на само устройство.В винтажных выпрямителях начала 1960-х годов были встроены диоды, которые обычно были упакованы в корпус. Он имел максимально надежную рабочую температуру корпуса примерно 160 ^o C. Позже, в 1980-х годах стали популярными диоды с кнопочной и многослойной конфигурацией, а с улучшением производства диодов температурная способность была увеличена до 180 ^o C.

Сегодня многие производители стремятся использовать запрессованные диоды с максимальной рабочей температурой корпуса 200 ^o C.Такое повышение температуры было обусловлено, прежде всего, улучшенной конструкцией корпуса, которая снизила усталостные отказы, возникающие в результате теплового расширения и сжатия в области крепления диода. Очевидно, что эти улучшения температурных характеристик диодов в значительной степени помогли решить эту проблему теплового проектирования.

Несмотря на значительное улучшение температурных характеристик и надежности диодов, прямое падение напряжения и потери мощности в этих устройствах остались практически постоянными.Следовательно, тепловая конструкция радиатора выпрямителя должна соответствовать увеличению тепловых потерь выпрямителя. На рисунке 3 показано, как общий тепловой расчет, выраженный продуктом UA (общий коэффициент теплопередачи, умноженный на площадь, или от 1 / R _до ), обусловленный возрастающей потребляемой мощностью выпрямителя, с годами увеличился до уровней, которые они сегодня.

Рисунок 3. Исторические изменения в тепловых сетях генераторов.

Конструкции радиаторов 1960-х годов включали простые штампованные радиаторы. Конфигурации радиатора были, по сути, лучшими предположениями со стороны инженера с тестированием для подтверждения конструкции. Выпрямительный мост располагался на задней поверхности станка, в стороне от ведущего шкива. Сам генератор имел центробежный вентилятор большого диаметра, расположенный снаружи на передней части машины, который протягивал воздух через мост выпрямителя. При таком расположении большое количество воздуха, протекающего через выпрямительный мост внешним вентилятором, компенсировало любые недостатки тепловой конструкции.

Однако стремление к снижению шума привело к созданию конфигурации с двумя внутренними вентиляторами в 1980-х годах. При такой компоновке два центробежных вентилятора меньшего диаметра были размещены по обе стороны от ротора, расположенного внутри машины. Разделение потоков внутри машины и уменьшение диаметра вентиляторов значительно снизило шум ветра, но также уменьшило охлаждающий потенциал вентилятора «грубой силой». Конструкции радиаторов стали более совершенными, и появились методы анализа конечных элементов (FEA).Экструдированные алюминиевые радиаторы стали обычным явлением с упором на тонкие, близко расположенные ребра, чтобы максимизировать тепловые характеристики в корпусе заданного размера.

Сегодня экструдированный радиатор превратился в штампованный радиатор. Штампованные детали имеют довольно большую площадь поверхности и в первую очередь полагаются на ударный поток для получения высоких коэффициентов конвекции. За это время стало более распространенным использование пакетов CFD (вычислительная гидродинамика), а также дальнейшее использование FEA.

Также появилось жидкостное охлаждение как в США, так и в Европе.При таком подходе система охлаждающей жидкости самого транспортного средства подключается и проходит через раму генератора для охлаждения электроники и различных компонентов машины. Однако этот подход, по-видимому, является нишевым рынком и не имеет сильного потенциала роста из-за присущей ему высокой стоимости генератора переменного тока и связанного с ним автомобильного подключения к генератору переменного тока. На рисунке 4 показаны типичные конфигурации выпрямительного моста от различных производителей.

Рисунок 4.Типовые конфигурации выпрямительного моста.

Так что же нас ждет в будущем? Относительно низкая стоимость единицы электрической выходной мощности генератора переменного тока с кулачковыми полюсами обеспечит его дальнейшее использование в будущем. Кроме того, нынешние тенденции, безусловно, сохранятся в обозримом будущем; более высокие требования к электроэнергии, более высокие температуры охлаждающего воздуха на входе, меньшие размеры корпуса, повышенная надежность, более низкая стоимость и более низкий уровень шума. Таким образом, проблемы теплового проектирования никуда не исчезнут, а только усилятся.

Чтобы решить эту проблему, мы можем ожидать, что в этом тепловом сражении будут задействованы все фронты. Во-первых, ожидайте дальнейшего совершенствования самих полупроводниковых устройств. Продолжаются разработки устройств с более низкими потерями мощности и более высокой надежностью. Во-вторых, ожидайте более изобретательных способов обеспечения большой общей площади поверхности для конвективного воздушного охлаждения в относительно небольших и недорогих корпусах. И в-третьих, обратите внимание на более эффективные конструкции машин, чтобы минимизировать тепловые потери от остальной части машины, чтобы минимизировать тепловое взаимодействие с мостом выпрямителя.Проблемы огромны и реальны. Но, проще говоря, компании, у которых есть дизайн, способный решить эти проблемы, будут продвигаться вперед, а те, которые не могут, — нет.

.