Электрогенераторы тех устройство схемы

Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора

В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.

Функции генератора

При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).

Автомобильный генератор

Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.

Виды генераторов

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

• постоянного тока;
• переменного тока.

Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:

• малая мощность и эффективность;
• необходимость в постоянном контроле и обслуживании;
• небольшой срок службы.

Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.

Устройство генератора переменного тока

Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.

Устройство генератора

Генератор состоит из следующих основных элементов:

• привод со шкивом, подшипниками и валом;
• ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
• статор с сердечником и обмоткой;
• корпус, состоящий из двух крышек;
• регулятор напряжения;
• выпрямительный блок или диодный мост;
• щеточный узел.

Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.

Корпус

В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.

В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.

Привод

Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.

Ротор

На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кольца. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Через контактные кольца на обмотку возбуждения поступает питание от аккумулятора. Контакты обмотки припаяны к кольцам.

Ротор генератора

На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом крепится крыльчатка вентилятора. Их может быть две. Они нужны для охлаждения внутренних деталей генератора. Также на обоих концах ротора установлены необслуживаемые шариковые подшипники.

Статор

Конструктивно статор имеет форму кольца. Это основная деталь, служащая для создания переменного тока от магнитного поля ротора. Состоит из обмотки и сердечника. В свою очередь, сердечник состоит из соединённых стальных пластин, в которых образуются 36 пазов. В пазы навивается три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Может быть две схемы соединения обмоток: «звезда» и «треугольник». По схеме «звезда» концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. По схеме «треугольник» концы обмоток выводятся отдельно.

Выпрямительный блок или диодный мост

Выпрямительный блок выполняет задачу по преобразованию переменного тока генератора в постоянный, который необходим для питания бортовой сети автомобиля. Другими словами, он выдает напряжение стабильной и одинаковой величины.

Диодный мост

Блок также называют диодным мостом, который состоит из двух радиаторных пластин (положительной и отрицательной) и диодов. На каждую фазу приходится по два диода. Сами диоды герметично вмонтированы в пластины. Диодный мост имеет форму подковы.

С обмотки статора ток поступает на диодный мост, затем «выпрямляется», и подается на выводной контакт на задней крышке.

Через диоды ток проходит только в одном направлении, при этом отсекаются токи обратной полярности. Диодный мост может находиться в корпусе генератора, а может быть вынесен за корпус. Но чаще всего он крепится на внутренней стороне задней крышки.

Регулятор напряжения

Регулятор поддерживает напряжение генератора в определенных пределах. В современных моделях применяются полупроводниковые электронные регуляторы напряжения. Они устанавливаются сверху блока щеткодержателей.

Регулятор напряжения и щеточный узел

Когда двигатель работает на больших оборотах, то напряжение на обмотке статора может доходить до 16В. Такое напряжение не должно поступать в бортовую сеть. Чтобы это исключить, регулятор напряжения, получая ток от АКБ, будет снижать его значение. Малый ток на обмотке ротора будет создавать такое же малое магнитное поле. Это значит, что на обмотке статора будет понижаться напряжение.

Щеточный узел

Щеточный узел в современных генераторах объединен с регулятором напряжения в один неразборный механизм. Он передает ток возбуждения на медные контактные кольца ротора. Это простая конструкция, которая состоит из щеткодержателя, двух графитовых щеток и прижимающих пружин.

Принцип работы

Теперь разберем подробнее работу генератора переменного тока в автомобиле. При включении зажигания, на щеточный узел подается ток от аккумуляторной батареи. Через щеточный узел он попадает на медные контактные кольца, а затем на обмотку возбуждения ротора. Напомним, что ротор, по сути, является электромагнитом, который создает магнитное поле. Коленчатый вал через шкив и ременную передачу начинает вращать ротор. Вокруг ротора расположен статор, который от вращения начинает вырабатывать переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.

Через диодный мост переменный ток “выпрямляется” и преобразуется в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Так автомобильный генератор обеспечивает питание потребителей и подзаряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при возрастании частоты вращения ротора. Таким образом поддерживается стабильная нагрузка.

В салоне автомобиля на приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает состояние устройства. Например, лампа может загореться при обрыве ремня. Тогда питание сети будет идти только через аккумулятор. Продолжительность работы в этом случае будет зависеть от уровня заряда АКБ.

Параметры генератора

Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:

• номинальный ток и номинальное напряжение;
• номинальная частота возбуждения;
• частота самовозбуждения;
• коэффициент полезного действия (КПД).

Номинальное напряжение для бортовой сети автомобиля от генератора 12В или 24В. Токоскоростная характеристика показывает зависимость силу тока от частоты вращения генератора.

Характеристика генератора

Напряжение генератора можно измерить мультиметром. При всех выключенных потребителях без нагрузки на холостом ходу мультиметр должен показывать напряжение в пределах 14,3В – 15,5В. Если напряжение после запуска двигателя свыше 14В, то это может говорить о разряде АКБ и зарядке его генератором. При поочередном включении потребителей (фары, подогрев, кондиционер и т.д.) напряжение уменьшается примерно на 0,2 после каждого включения. Но в итоге напряжение не должно снижаться ниже 12,8В. Если значение меньше, то аккумулятор начнет разряжаться. Если напряжение, наоборот, сильно высокое (14В и выше), то это может привести к выходу АКБ из строя. При этом на выходе самого аккумулятора напряжение должно быть в пределах 12,6В – 12,7В.

Напряжение генератора под нагрузкой может отличаться от номинальных значений 12В. После включения всех потребителей тока значение должно быть в пределах 13,5В – 14В. Если ниже, то это может указывать на неисправность устройства. Допустимым пределом считается 13В.

На картинке ниже показана подробная схема подключения генератора в автомобиле.

Схема подключения генератора

Мощность автогенератора

Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.

Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р – мощность, I – сила тока, U – напряжение.

Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В – 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.

По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.

Основные неисправности

Устройство довольно надежное и должно работать продолжительное время, но некоторые компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Неисправности могут иметь механический или электрический характер.

Механические неисправности

Главной возможной поломкой может быть обрыв приводного ремня. В этом случае вращение от коленвала на ротор не будет передаваться. Всю нагрузку на себя берет аккумулятор, который начнет разряжаться. Это покажет контрольная лампа в салоне автомобиля. Чтобы избежать обрыва ремня, нужно периодически проверять его состояние и натяжение.

Также может случиться простой износ графитовых щеток. В этом случае надо менять весь щеточный узел.

Электрические неисправности

Неполадки с электрикой в генераторе случаются нередко, и заметить их трудно. Может возникнуть замыкание в обмотках возбуждения ротора или статора, обрыв обмотки. Может выйти из строя регулятор напряжения, что чревато большими проблемами для всей электроники и АКБ. Также случается так называемый пробой диодного моста по различным причинам. Нельзя отключать генератор или АКБ во время работы двигателя. Также нужно следить за надежностью соединений, чистить клеммы и т.д.

Каждому водителю нужно знать устройство и принцип работы автомобильного генератора. Это поможет избежать многих проблем, которые могут возникнуть с устройством. Нужно регулярно следить за компонентами генератора. Проверять натяжение и состояние приводного ремня, крепление устройства, напряжение и другое. При правильной эксплуатации устройство прослужит исправно долгие годы.

Источник

Познакомимся со схемами бензогенераторов

Повседневная жизнь человека практически немыслима без электроэнергии, ведь вся его профессиональная деятельность, а также досуг, невозможны в принципе без этого. Отключение света в самый ненужный момент может не только надолго испортить настроение, но и повредить некоторые бытовые приборы, чувствительные к нестабильной подаче электроэнергии и скачкам напряжения сети. Чтобы себя подстраховать от таких негативных последствий, многие задумываются о приобретении бензогенератора для своего дома. Такой прибор, являющийся автономным источником электрической энергии, способен обеспечить светом практически все жилище, в зависимости от того, какой мощности устройство было приобретено. Также отличительной особенностью некоторых разновидностей бензогенератора является то, что его можно брать с собой за пределы дома, например, на природу. Чтобы более конкретно узнать о данном устройстве, следует тщательно разобрать его отличительные особенности, классификацию, а также другую информацию, которая может стать полезной при покупке.

Классификация бензогенераторов

На российском рынке существует достаточно много различных агрегатов, отличающихся друг от друга сразу по нескольким признакам. Исходя из этого, можно сформировать своеобразную классификацию бензинового генератора как вид технического устройства:

• Профессиональные и бытового назначения. Агрегаты, относящиеся к первому типу, используются на крупных предприятиях промышленного назначения, где подключаются к мощной аппаратуре. Что касается бытового бензинового генератора, то такое устройство прекрасно подходит для применения в частных загородных домах, а также за его пределами.
• Стационарные устройства и переносного типа. Переносной бензогенератор отличается более скромными габаритами, чтобы его можно было свободнее транспортировать за пределы дома. Естественно, это сказалось на его мощности — она, как правило, не превышает 5 кВА.
• В зависимости от двигателя, т.е. 2-тактные и 4-тактные. Двухтактный движок устанавливается на бензогенераторы небольшой мощности — до 1 кВт. Начиная с 1 кВт и выше — устанавливают четырехтактный двигатель.
• Однофазного (220В) и трехфазного (380В) типа. Трехфазные агрегаты стоят на порядок дороже, да и большой необходимости в них нет. Это объясняется тем, что для домашней сети необходимы однофазные устройства, которые и получили наибольшее распространение.

Исходя из показателей мощности — небольшой мощности (до 4 кВт), средней (до 15 кВт) и агрегаты высокой мощности (до 30 кВт).

Что касается мощности бензинового генератора, то есть свои нюансы:

• Агрегаты, мощность которых не превышает 4 кВт, относятся к домашним устройствам. Один такой бензиновый генератор способен полностью обеспечить электроэнергией небольшой домик или склад. Специфика конструкции таких генераторов не позволяет им работать без перерыва — в среднем, продолжительность беспрерывной работы составляет порядка четырех часов. По истечении данного времени, устройство необходимо отключить, чтобы система могла охладиться.
• Агрегаты, мощность которых составляет до 15 кВт, могут использоваться на строительных площадках и в офисных зданиях. Это более современная конструкция, поэтому срок беспрерывной работы такого бензинового генератора составляет порядка десяти часов.
• Агрегаты мощностью до 30 кВт используются для обеспечения электричеством больших складских и торговых помещений. Как правило, заранее рассчитывается схема подключения, а также место, где будет расположен бензогенератор.

Устройство бензогенератора

Как уже было сказано ранее, в конструкции могут использоваться два вида мотора — 2-тактный и 4-тактный.

Дополнительно к двигателю, агрегат комплектуется дополнительными системами подачи топлива, смазки, а также системой подавления шума. Естественно, что в конструкции присутствует выхлопная труба, т.к. устройство работает на бензине.

Бензиновые генераторы могут быть синхронными и асинхронными. Агрегаты, относящиеся к первому типу, считаются более усовершенствованными, поэтому могут переносить более сильные скачки напряжения. Асинхронные системы используются в дешевых моделях, поэтому их конструкция более простая, чем у синхронных.

На видео рассказ про асинхронные

В системе также присутствуют контрольно-измерительные приборы, осуществляющие регулировку основных рабочих узлов. Данная функция крайне важна для стабильной работы всего бензогенератора в целом.

Представленная ниже схема наглядно демонстрирует весь агрегат, а также основные его рабочие узлы и степень их влияния на систему в целом. Стоит заметить, что узлы соединены между собой крепежными элементами, а также целостной рамной конструкцией.

Принцип работы

Данное знание позволит устранить различные неполадки, риск возникновения которых всегда присутствует в процессе эксплуатации.

Для лучшего понимания обозначим весь принцип работы поэтапно:

• В соответствующий кратер топливного бака заливается топливо — бензин.
• После того, как осуществлено подключение устройства в сеть, топливо поступает в двигатель по бензопроводу.
• В процессе поступления топлива к двигателю, оно проходит специальный процесс очистки от всевозможных примесей.
• По завершении данного процесса, топливный насос производит закачку бензина в карбюратор.

• В самом карбюраторе происходит смешивание бензина до необходимой консистенции. После этого осуществляется подача кислорода в топливо. Как только достигается нужная горючесть, бензин подается на цилиндры используемого мотора.
• Происходит запуск двигателя. Топливная смесь воспламеняется посредством попадания на нее искры из свечи зажигания. Как только топливо сгорело, появляется газовое образование, запускающее в действия коленвал и поршневую систему. Крутящийся момент передается роторному механизму, который и образует электрическую энергию из механической.
• Роторный механизм вращается, что провоцирует образование магнитного поля, которое, в свою очередь, влияет на возникновение электромагнитного поля.
• Конечным итогом всего процесса является возникновение электрической энергии.

Вообще, мощность самого бензогенератора напрямую зависит от количества витков обмотки, поэтому нужно иметь данный факт в виду.

На видео происходит разбор бензогенератора Firman и рассказ о его устройстве

Схема устройства

Безусловно, неопытному человеку довольно сложно разобраться во всевозможных схемах подключения и устройства бензиновых генераторов. Неудивительно, ведь данная информация является довольно специфической, разобраться в которой может только опытный электрик.

Однако, можно попробовать разобраться и самому во всех этих хитросплетениях. В принципе, данная статья и предназначена для этого, поэтому попытаемся доступным языком описать несколько схем бензогенератора.

Итак, первой нашего внимания заслуживает электрическая схема устройства (рассмотрим на примере модели Huter DY):

На схеме мы видим принцип работы устройства. A2 (альтернатор) раскручивается механическим образом при помощи троса, A5 (катушка зажигания) формирует искру на F1 (свеча). Подобным образом осуществляется процесс запуска бензинового двигателя агрегата. Примечательно, что в случае, если SB1 (выключатель) будет замкнут, то искра не возникнет, т.е.двигатель не запустится.

Две катушки L1 и L2 вырабатывают выходное напряжение разной мощности. В первом случае, данный показатель будет равен 220 В, а во втором — 12 В.

Уровень масла определяется по специальному индикатору — HL1, а PV1 (стрелочный прибор) определяет степень напряжения.

Стабильность работы всего агрегата формируется благодаря катушкам L3 и L4.

На видео идет рассказ об устройстве и схеме бензогенератора на примере моделей Зубр

Схема подключения к сети дома

Данная работа осуществляется с использованием трех сетей:

• Общая электрическая сеть, через которую осуществляется подача всего электричества.
• Сеть потребителей электричества.
• Провода самого устройства.

При этом, подключение может осуществляться тремя способами:

• При помощи обычного рубильника (переключателя).
• С частичным использованием автоматизации.
• С полной автоматизацией процесса.

Понятно, что первый способ является наиболее простым, поэтому и рассмотрим его более подробно.

Сам рубильник функционирует в трех положениях, каждое из которых отвечает за свой этап работы.

Само подключение осуществляется поэтапно:

• Наиболее простой способ подключения — это в розетку домашней сети. После этого, необходимо подключить бензиновый генератор ко всем вероятным потребителям (приборам). Подключается он к разводке этих устройств.
• Следите за тем, чтобы номинальный ток агрегата и сечение проводов совпадали.
• Нет необходимости в проведении лишних манипуляций — достаточно лишь соединить вилку запитывающего устройства с генератором любым путем (через удлинитель или напрямую).

Переход ручки переключателя в следующую позицию обесточит весь обслуживаемый объект. Следующий поворот рубильника — и все питание переходит на альтернативный источник, т.е. бензиновый генератор.

Заключение

Именно здесь и становятся необходимыми те схемы устройства и подключения, которые были предоставлены в данной статье. Их понимание и осуществление на практике — вот залог успешной реализации данных проектов.

Источник