Как устроен генератор автомобиля


устройство и принцип работы, напряжение и мощность

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

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.

Как работают автомобильные генераторы?

от Paul Favors

Dynamo

Автомобильный генератор - это динамо. Он способен вырабатывать электричество благодаря вращению плотно намотанных тонких проводов в магнитном поле. Это магнитное поле поддерживается за счет фиксированного расположения магнитов или электромагнитов, окружающих вращающиеся обмотки провода. Ток и напряжение зависят от скорости вращения проводов и напряженности магнитного поля.

Арматура

Прядение и намотка проводов в автомобильном генераторе называется арматурой. Этот компонент вращается через расположение ремней и шкивов, которые связаны с двигателем автомобиля. Скорость вращения, таким образом, регулируется скоростью двигателя. Автомобильный генератор может выдавать максимальную мощность только при минимальной частоте вращения двигателя или выше.

Коммутатор

К якорю прикреплен коммутатор, и основное назначение этого устройства - преобразование переменного тока, генерируемого вращающейся якорью, в постоянный ток (DC).Этот шаг необходим, потому что другие электрические устройства автомобиля, такие как фары и гудок, работают только в постоянном токе. В собранной конструкции коммутатора и якоря имеются две подпружиненные щетки, которые скользят по поверхности коммутатора. Когда сборка вращается, эти щетки касаются различных точек контакта на коммутаторе, и именно благодаря этому механическому действию ток преобразуется.

Соединения

Автомобильный генератор имеет три соединения: поле, якорь и заземление.Как и все электрические системы, заземление защищает всю систему от чрезмерного напряжения. В электрической системе автомобиля, и особенно в автомобильном генераторе, это данность, так как большинство компонентов сделаны из металла. Соединение якоря с маркировкой «А» является основным звеном и несет электрический выход генератора. Полевое соединение, обозначенное «F», является меньшим звеном, и оно подает питание на электромагниты, окружающие якорь, и контролирует напряженность магнитного поля.Все три соединения соединены с регулятором автомобиля.

Регулятор

Регулятор обычно расположен во внутреннем крыле автомобиля, и его функция состоит в том, чтобы регулировать электрическую мощность генератора так, чтобы постоянно поддерживалось надлежащее напряжение. Это осуществляется путем контроля напряженности магнитного поля в генераторе. Старые блоки работают механически, быстро замыкая и открывая ряд реле, пока не будет достигнуто правильное напряжение.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока является улучшением по сравнению с автомобильным генератором.Современные модели автомобилей больше не используют генераторы. Структура полностью изменена в генераторе. Вместо того, чтобы вращать намотанные провода в фиксированном магнитном поле, магниты вращаются внутри обмотки. Эта конструкция больше не нуждается в коммутаторе, а использует диоды. Это полупроводниковые устройства, которые позволяют электричеству перемещаться только в одном направлении, успешно обеспечивая преобразование переменного тока в постоянный ток. Генераторы переменного тока более эффективны, потому что они могут вырабатывать большую мощность даже при низких оборотах двигателя, а это означает, что они могут заряжать автомобильный аккумулятор даже в режиме холостого хода, функция, которую автомобильный генератор не способен выполнить.

Еще статьи
.

Как работает система зарядки

Внутри генератора ротор с ременным приводом становится электромагнитом, когда на него подается ток. Когда ротор вращается, он генерирует более высокий ток в обмотках статора.

Автомобиль использует довольно много электричества для работы зажигание и другое электрооборудование.

Если власть пришла от обычного аккумулятор Скоро сбежит. Таким образом, автомобиль имеет аккумулятор аккумулятор и система зарядки, чтобы держать его доливым.

Аккумулятор имеет пары свинца тарелки погружают в смесь серной кислоты и дистиллированной воды.

Половина плит подключены к каждому Терминал , Электричество, подаваемое на батарею, вызывает химическую реакцию, которая откладывает дополнительный свинец на один набор пластин.

Когда батарея подает электричество, происходит прямо противоположное: лишний свинец растворяется с пластин в результате реакции, которая производит электричество ток ,

Аккумулятор заряжается от генератор на современных автомобилях или динамо на более ранних.Оба типа генератор и приводятся в движение ремнем из двигатель ,

генератор состоит из статор - стационарный комплект проводов катушка обмотки, внутри которых вращается ротор.

ротор электромагнит поставляется с небольшим количеством электроэнергии через углерод или медь-углерод щетки (контакты) касаясь двух вращающихся металлов кольца скольжения на его валу.

Вращение электромагнита внутри катушек статора генерирует гораздо больше электричества внутри этих катушек.

Электричество есть переменный ток - направление его потока меняется назад и вперед при каждом повороте ротора. Должно быть выпрямленный - превратился в односторонний поток, или постоянный ток ,

Динамо дает постоянный ток, но менее эффективно, особенно при низких двигатель Скорость и весит больше, чем генератор.

Сигнальная лампа на панель приборов светится, когда батарея не заряжается должным образом, например, когда двигатель останавливается.

Также может быть амперметр чтобы показать, сколько электроэнергии вырабатывается, или индикатор состояния батареи, показывающий состояние батареи обвинение ,

Как работает генератор

Как течет ток в генераторе

Перемещение магнита по замкнутому контуру провода приводит к протеканию электрического тока в проводе. Представьте себе петлю из проволоки с магнитом внутри.

Северный полюс магнита проходит верх петли как Южный полюс проходит дно. Оба прохода создают поток тока в одном направлении вокруг контура.

Полюса удаляются, и ток перестает течь, пока южный полюс не достигнет вершины, а северный полюс - дна.

Это снова делает поток тока, но в противоположном направлении.

Автомобильный генератор использует электромагнит для повышения мощности электрического тока.

Как работает динамо

Обмотки поля внутри тела являются электромагнитом динамо. Ток генерируется во вращающейся арматуре.

В динамо электромагниты являются стационарными, и называются поле катушки. Ток производится в арматура - другой набор катушек, намотанных на вал и вращающихся внутри полевых катушек.

Принцип тот же, что и у генератора, но ток идет на коммутатор - металлическое кольцо, разделенное на сегменты, которые соприкасаются угольными щетками, установленными в Подпружиненный гиды. Два сегмента касаются пары кистей и подают ток к ним.

Когда якорь поворачивается, ток меняет направление.Но к тому времени другая пара коммутационных сегментов попала под щетки, и эта пара была подключена наоборот - так что выходящий ток всегда течет в одном направлении.

Регулирование тока на аккумулятор

Ток от генератора выпрямляется в постоянный ток с помощью набора диоды которые позволяют току течь через них только в одном направлении.

Для зарядки аккумулятора напряжение, подаваемое на него, не должно быть слишком низким или слишком высоким.

Генератор переменного тока имеет транзисторное управляющее устройство, которое регулирует напряжение путем подачи более или менее тока - по мере необходимости - на электромагнит.

Выпрямитель и регулятор обычно находятся внутри корпуса генератора, но на некоторых генераторах они снаружи, смонтированы на корпусе генератора.

Динамо не нуждается в выпрямителе - есть регулятор напряжения в отдельной коробке, которая имеет реле ,

Одно реле контролирует уровень напряжения путем кратковременного отключения тока в полевых катушках.

Второе реле предотвращает перезарядку динамо и повреждение аккумулятора.

,

вихревых генераторов: как они работают?

Новый прототип Civic Type-R не сдерживался в воздухе, с добавлением шипованной крыши в стиле Mitsubishi Evo. Так какова функция этих сложных плавников?

Новый прототип Honda Civic Type R, представленный на парижском автосалоне, был одним из самых захватывающих автомобилей, представленных на выставке, с грубым и агрессивным стилем, который, мы все надеемся, сделает его серийным.Из всех сумасшедших аэродинамических частиц, хотя один конкретный элемент привлек наше внимание: маленькие комочки в верхней части заднего ветрового стекла. Их называют вихревыми генераторами, которые наиболее широко использовались ранее на Mitsubishi Lancer Evolution и стали нишевой модификацией для одержимых аэродинамическими двигателями бензиновых головок.

Чтобы понять, какие преимущества они приносят аэродинамике автомобиля, мы должны сначала посмотреть, как воздушный поток взаимодействует с движущимся кузовом автомобиля. Из-за трения между поверхностью твердого тела и молекулами воздуха, проходящими над ним, воздух образует профиль жидкости, а неподвижный воздух находится в точке встречи между жидкостью и поверхностью.Этот профиль также можно назвать пограничным слоем. Затем скорость воздуха увеличивается до так называемой скорости свободного потока при увеличении расстояния от кузова автомобиля, как можно видеть на диаграмме ниже.

Скорость воздуха увеличивается по мере удаления от кузова

Что касается эффективности потока, то вы хотите, чтобы воздух перемещался по автомобилю как можно быстрее, чтобы избежать создания большого количества трения, вместо этого плавно скользя над автомобилем и от него.С точки зрения крыши автомобиля, воздух будет в максимально возможной степени следовать кривизне крыши, что известно как «присоединенный поток».

Таким образом, если привести заднее крыло в уравнение, идеальной ситуацией будет хороший присоединенный поток, который следует за всей линией крыши автомобиля и воздействует на крыло, увеличивая прижимную силу и общую аэродинамическую эффективность крыла.

К сожалению, воздушный поток достигает точки разделения где-то около конца крыши и рассеивается в свободное воздушное пространство, оставляя турбулентный, медленно движущийся воздух, разбивающийся о область ботинка, означая, что очень маленький поток жидкости когда-либо плавно спускается к крылу. ,Такие факторы, как грабли ветрового стекла и кривизна линии крыши, оказывают большое влияние на характеристики воздушного потока над автомобилем и способствуют размещению точки разделения.

Точка разделения хорошо видна на 300SL, поскольку воздушный поток покидает линию крыши и течет, гордясь задним стеклом и багажником.

Хотя эта точка разделения неизбежна, аэродинамические компоненты, такие как крылья и диффузоры, можно оптимизировать, контролируя расстояние, на котором происходит разделительный поток.Это может быть достигнуто с помощью - как вы уже догадались - вихревых генераторов.

Чтобы поддерживать присоединенный поток как можно дольше, вам необходим высокоэнергетический воздух. Итак, глядя на профиль жидкости, вы хотите получить высокоэнергетический воздух из верхней части профиля как можно ниже и, следовательно, как можно ближе к кузову автомобиля.

Через канал YouTube KYLE.ПРИВОДЫ

Вихревой генератор нарушает воздушный поток, проходящий по кузову, создавая вихревой поток воздуха между потоками высокой и низкой энергии. Это втягивает поток высокоэнергетического воздуха из свободного потока в пограничный слой, увеличивая энергию пограничного слоя. Воздух высокой энергии прилипает к кузову намного эффективнее и, следовательно, увеличивает приток.

Это причина того, что - на автомобилях - вихревые генераторы находятся на конце линии крыши и используют как можно больше высокоэнергетического воздуха.Однако на дорожных автомобилях их дизайн не самый эффективный. На самолетах и ​​автомобилях Формулы 1 вихревые генераторы имеют острые края и часто треугольные, чтобы создать максимально эффективный вихрь, возможный на очень высоких скоростях. Но на серийных дорожных автомобилях правила техники безопасности требуют, чтобы они были сглажены и округлены, что уменьшает их влияние на воздушный поток, напоминая гораздо больше чисто эстетического компонента, чем могут себе представить люди.

Вихревые генераторы, найденные на автомобилях Torro Rosso F1

Эффективность аэродинамических компонентов, как правило, увеличивается со скоростью, поэтому автомобили F1 могут оправдать использование вихревых генераторов в рамках их конструкции, но воздушный поток, проходящий над обычной дорожной машиной - даже на трассе - обычно просто не достаточно быстр.Вот почему задние крылья действительно функционируют на дорожном автомобиле, только если они расположены достаточно высоко от кузова, чтобы перехватить поток воздуха с высокой энергией. Таким образом, Civic может просто сойти с рук, учитывая его ярко выраженное положение крыла, но устройства будут иметь существенный эффект только на очень высоких скоростях.

Вы модифицировали свой автомобиль, чтобы использовать вихревые генераторы? И улучшает ли Evo-esque внешний вид уже помешанных Civic Type R? Комментарий ниже с вашими мыслями о причудливых маленьких устройствах аэро.

,

Смотрите также