Генераторы какого типа устанавливают на современных автомобилях. Для чего нужен генератор в автомобиле

Вы никогда не задумывались над таким простым вопросом, что современный автомобиль напоминает практически «дом на колесах»? В нем есть все: освещение, холодильник, пылесос, кондиционер, кофеварка и т. д. И, тем не менее, никто из нас не боится «автомобильного электричества», то есть нет страха из-за того, что «шарахнет». А все потому, что источником электроэнергии в автомобиле является аккумулятор, когда двигатель не работает, или генератор при работающем двигателе. И напряжение питания составляет всего 12V. А оно, как известно из школьного курса физики, не является опасным для жизни человека. Давайте напряжем свою память, и вспомним простую формулу:

U-напряжение

I-сила тока

R-электрическое сопротивление

Из этой формулы следует, что

Для жизни человека опасна именно величина тока. Тело человека обладает определенным электрическим сопротивлением, для каждого из нас оно имеет свое значение, у кого-то меньше, у кого-то больше, но в общем приближении эту величину можно считать постоянной. При напряжении источника питания 12V величина тока, протекающего через тело человека, является недостаточной для его поражения, то есть наше тело способно ему сопротивляться. В лучшем случае, это можно сравнить с комариным укусом, а то и того меньше. Поэтому мы смело берем в руки оголенные провода в автомобиле, без боязни того, что нас «стукнет».

А теперь посмотрим, что произойдет, если мы будем повышать напряжение источника питания. Поскольку электрическое сопротивление нашего тела есть величина постоянная (опять повторюсь, что это лишь условно, на самом деле величина сопротивления тела человека зависит от многих факторов), то при увеличении напряжения источника питания ток, протекающий через него, будет увеличиваться. Как только он достигнет величины, при которой наше тело больше не в состоянии будет ему сопротивляться, в этот момент нас и «шарахнет». Экспериментальным путем было выведено, что тело человека может сопротивляться электрическому току до повышения напряжения источника питания 36V (хотя при определенных обстоятельствах и это значение может оказаться опасным). Все источники питания выше этого значения являются опасными для жизни человека. А в наших домах напряжение питания составляет 220V, то есть примерно в 6 раз большее максимально допустимого безопасного напряжения для жизни человека! Как же так, спросите вы, неужели нельзя было использовать в наших домах такое же напряжение, как и в автомобиле? Ведь количество пораженных людей электрическим током в быту можно было бы свести практически к нулю! Не спешите, не все так просто. Дело в том, что и аккумулятор, и генератор в автомобиле являются источниками постоянного тока, а наши дома подключены к источнику переменного тока, коим являются электростанции. Эти два вида электрического тока имеют разные свойства. Если постоянный ток не меняет с течением времени своей величины и направления, то переменный ток изменяется в течении определенного времени по величине и направлению, собственно, поэтому он и называется переменным.

А теперь сравним расстояние от источника тока (аккумулятора или генератора) до приборов в автомобиле (фары, холодильник, магнитола и т. д.) с расстоянием от электростанции до нашего дома. В первом случае это метры, а во втором это десятки, а то сотни километров. И вот в этом кроется главная причина того, почему в наших домах используется переменный ток. Дело в том, что постоянный ток нельзя передать на большие расстояния без ощутимых потерь. Другими словами, если бы от электростанций в наши дома подавалось бы напряжение 12V постоянного тока, как в автомобиле, то электрический ток не смог преодолеть сопротивление проводов такой большой протяженности, и пользы от наших розеток не было бы никакой. В случае использования переменного тока дело обстоит гораздо лучше. Его без ощутимых потерь можно передавать на огромные расстояния. Кроме того, поскольку потери все-таки существуют (куда же без них!), нашли способ, как свести их к минимуму в процессе передачи на большие расстояния. А способ этот вытекает из формулы:

P- мощность

U- напряжение

I- сила тока

Поскольку чем выше сила тока, тем больше потери, в случае использования переменного тока при той же мощности достаточно повысить напряжение во много раз (до десятков тысяч вольт), сила тока при этом уменьшится, а значит, снизятся и потери. В нужной точке, непосредственно перед подачей к потребителям, переменный ток опять понижают до нужного значения (220 вольт), и он поступает в наши дома. То есть главное преимущество переменного тока состоит в том, что его напряжение достаточно легко повысить или понизить при помощи трансформатора. В случае с постоянным током пришлось бы повышать мощность источника питания (электростанции), и причем ее основная часть расходовалась бы на преодоление сопротивления проводов.

Повсюду в наших дворах мы можем видеть трансформаторы (подстанции). К каждому из них подключена группа домов, и именно они обеспечивают стабильность напряжения в наших розетках. А вот после того, как вы вставили вилку шнура вашего бытового прибора (телевизор, зарядное мобильника и т. д.), происходят интересные вещи. Переменный ток высокого напряжения 220V, которого мы все так боимся, при помощи определенных схем преобразовывается в низкое напряжение постоянного тока, совершенно неопасное для жизни человека. Кстати, именно в процессе этого преобразования происходят очень большие потери электроэнергии. В качестве самого простого примера приведу следующий. Потрогайте руками зарядное устройство во время зарядки вашего мобильного телефона. Оно теплое. То есть в процессе преобразования переменного тока напряжением 220V в постоянный ток напряжением 5V львиная доля электроэнергии рассеивается в качестве тепла в окружающее пространство. А теперь представьте себе количество таких зарядных устройств в мире, и вам станет понятно количество потерь электроэнергии. И за все эти потери платим мы с вами, то есть конечные потребители. Из всего выше сказанного напрашивается интересный вопрос: а нельзя ли наши дома оборудовать одним общим большим преобразователем переменного тока в постоянный? Потери электроэнергии в одном таком преобразователе были бы намного меньше суммарных потерь наших приборов (оптом, как говорится, дешевле). Думаю, что таким вопросом задаются многие, и это только дело времени. На сегодняшний день, к сожалению, этот вопрос решить довольно сложно, но рано или поздно мы придем к тому, что такое расточительное отношение к ресурсам угрожает самому нашему существованию. На сегодняшний день, как говорится «имеем то, что имеем», а значит, и исходить будем из этого.

Для того, что бы было более наглядно, откуда в наши розетки поступает электричество, рассмотрим вот такую простую схему:

Конечно, она сильно упрощена (на практике от электростанции до электрощитовой в доме подходит три фазных провода и ноль), но, тем не менее, наглядно помогает увидеть, что «хлеб растет не на деревьях». Как видим, от источника электроэнергии до розеток в наших квартирах электрический ток проходит через несколько промежуточных пунктов, и в каждом из них в процессе преобразования и дальнейшей подачи происходят потери, за которые, увы, платим мы с вами, дорогой потребитель электроэнергии! И это только за потери, так сказать, в процессе «транспортировки»! А дальше неизбежны потери в преобразователях наших бытовых приборов. Страшно даже представить, какую цену мы платим за такое благо цивилизации, как электричество в наших домах. Однако, поскольку в ближайшем будущем, за исключением небольшой группы энтузиастов, основная масса человечества отказываться от него не собирается, а скорее наоборот, количество вырабатываемой электроэнергии в мире будет только увеличиваться, перейдем непосредственно к проводке в наших квартирах. И сразу поговорим о таком понятии, как «заземление». Ну а для тех, кому интересно, могу сказать, что на заре электрификации Америки между двумя выдающимися личностями, Т. Эдисоном и Н. Тесла, разгорелась настоящая война, которая вошла в историю как «война токов». Т. Эдисон был ярым сторонником постоянного тока, а Н. Тесла сторонником (и «отцом» одновременно) переменного. Кто из них победил, думаю, ясно и так.

Если всё питание потребителей электроэнергии в автомобиле будет осуществляться только от аккумулятора, то из-за большого потребления тока его разрядка происходит достаточно быстро. Для поддержания аккумулятора в заряженном состоянии его заряжают от генератора, приводимого в действие, обычно ременной передачей от коленчатого вала двигателя через шкивы.

Генератор в автомобилях установлен переменного тока. При намерении установить дополнительное электрооборудование проверьте, чтобы мощности генератора (Ватт) было достаточно для его питания. Элементами составляющими основу генератора являются статор, ротор, выпрямитель, щетки коллектора, подшипники, шкив ремня и электронный регулятор напряжения.

Генератор, сам по себе, вырабатывает трехфазный с переменным напряжением ток, который недопустимо использовать в бортовых сетях автомобиля, а так же для зарядки аккумуляторной батареи. Для того в генераторе установлены диодные выпрямители, на каждую фазу (три обмотки в генераторе), которые преобразуют трехфазный переменный ток в импульсный постоянный. Затем напряжение корректируется встроенным электронным регулятором.

При вращении ротора генератора электрический ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает вокруг полюсов ротора магнитные потоки. При смещении ротора под каждым зубцом статора проходит то северный, то южный полюс ротора – создаётся магнитный поток, который проходя через зубцы статора, колеблется по величине и напряжению. Созданный таким образом переменный магнитный поток передаёт в обмотку статора электродвижущую силу. Клинообразную форму полюсных наконечников ротора подбирали таким образом, чтобы получить форму кривой, близкую к синусоидальной для электродвижущей силы.

Поскольку вырабатываемое генератором напряжение зависит от частоты вращения, то для двигателей с различной частотой вращения коленчатого вала применяются шкивы различного диаметра. Но полностью проблемы с перенапряжением, при больших оборотах, это не решает. Для этого существует регулятор напряжения.

При больших оборотах вращения ротора генератора, когда напряжение генератора превышает 13,6–14,6 В, регулятор напряжения запирает ток через обмотку возбуждения ротора. Напряжение генератора снижается, регулятор отпирается когда обороты падают и снова пропускает ток для обмотки возбуждения. Чем выше частота вращения у ротора генератора, тем больше находится в запертом состоянии регулятор, следовательно, тем сильнее снижается напряжение на выходе генератора, соответственно и нагрузка на обмотки статора. Процесс отпирания и запирания регулятора происходит с высокой частотой и колебания напряжения на выходе генератора практически незаметны, и его можно считать постоянным, поддерживаемым в рамках 13,6–14,6 В.

Постоянного напряжения генератор вырабатывает около 14 В, а для электрооборудования автомобиля достаточно напряжения 12 В, поэтому разность напряжений используется для подзарядки аккумулятора. Передаточное отношение шкивов генератора и коленчатого вала подобрано таким, что уже при оборотах коленчатого вала двигателя на холостом ходу должна обеспечиваться зарядка аккумулятора.

При диагностике генератора и при эксплуатации автомобиля вообще, необходимо соблюдать простые правила, чтобы генератор не вышел из строя:

– не допускать отсоединения зажима аккумулятора от генератора. Без аккумулятора в электросети автомобиля создаются опасные импульсы перенапряжения при отключении какого-либо электрооборудования. Это импульсные перенапряжение может вывести из строя электронное оборудование автомобиля, в том числе диоды выпрямительного блока или регулятор напряжения генератора;

– нельзя проверять работу генератора «на искру», даже кратковременным соединением «плюса» зажима генератора с «массой». Так как через диоды начинает протекать значительный ток, и они выходят из строя. Проконтролировать напряжение выходящее с генератора можно только вольтметром;

– отрицательная клемма аккумулятора всегда должна быть в соединении с «массой» автомобиля, а положительная – на зажиме генератора. Переполюсовка батареи немедленно вызывает прохождение тока большой силы через диоды генератора, и они выходят из строя;

– недопустимо проверять целостность диодов напряжением более 12 В или мегомметром, так как мегомметр имеет слишком высокое для них напряжение (более 1000 В) – при проверке произойдёт пробой (короткое замыкание). На время проверки изоляции электропроводки мегомметром обязательно отсоединять все провода подключенные к генератору;

– так же необходимо отсоединять все провода подключенные к генератору и аккумулятору при электросварке деталей кузова;

– работы по проверке цепей и узлов электрооборудования и устранение неисправностей необходимо проводить при неработающем двигателе и отсоединенном аккумуляторе. Возможные неисправности системы зарядки приведены в табл. 1

Неисправности системы электроснабжения, их возможные причины и методы устранения.

Данный материал является позновательно-информационным, и предназначен в основном для тех, кто не имел дела с автомобилями, или только приобрел свой первый авто. Рассмотрим одну из важных тем, а вернее ответим на вопрос, что такое автомобильный стартер и генератор, а так же, для чего нужен в автомобиле генератор и стартер, какую функцию они выполняют. Все это вы узнаете в этом познавательном материале.

И так, начнем с генератора. Основное предназначение генератора – обеспечить питанием электропотребителей автомобиля и зарядка аккумуляторной батареи (АКБ) при работающем двигателе.

За прошедшие годы конструкция генератора значительно изменилась, и ушли уже в прошлое генераторы постоянного тока, а так же вибрационные регуляторы напряжения. Теперь современные генераторы имеют повышенные удельные показатели, увеличилась их отдаваемая мощность, уменьшен вес и его габариты, появились надежные элементы защиты. Генераторы прошлых лет имели выходной ток 45-60А, а теперь их мощность значительно возросла и достигает 90-140 Ампер и даже выше. Все это объясняется наличием дополнительных приборов и оборудования в современных авто. Это и освещение, кондиционеры, системы отопления и развлечение современных автомобилей. Все это требует дополнительных ресурсов электроэнергии.

Для грузовиков и автобусов, а так же спецтехники устанавливают генераторы большой мощности, которые имеют отличия, по сравнению с легковыми автомобилями. Они имеют отличия по своей конструкции, к примеру, устанавливаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал, так же имеют 2 обмотки возбуждения и прочее. Для автовладельцев ниже перечислим основные виды неисправности генератора. Хотелось бы отметить, что ремонт стартера или генератора своими руками требует определенных знаний и навыков. Если таковых у вас нет, то рекомендуется обратиться к специалистам в этом деле.

Основные виды неисправности генератора:

Нет зарядки АКБ - светится контрольная лампа на приборной доске при работающем двигателе (перегорел предохранитель в цепи возбуждения генератора, ослаблен либо поврежден приводной ремень, обрыв или короткое замыкание в проводке, неисправен регулятор напряжения);
Аккумулятор разряжается в процессе эксплуатации автомобиля (нет контакта предохранителей в гнездах, ослаб приводной ремень, неисправен регулятор напряжения);
Аккумулятор перезаряжается в процессе эксплуатации автомобиля (неисправен регулятор напряжения, отсутствует дополнительный «+» на регуляторе напряжения у некоторых моделей генераторов);
Слышен сильный шум при работе генератора (ослабление гайки крепления шкива, неисправен выпрямительный блок, загрязнение контактных колец и щеток, отсутствие смазки в подшипниках или их износ, обрыв одной из обмоток статора);
и т. п.

Одними из самых ведущих фирм производителей генераторов являются такие бренды как VALEO, BOSCH, NIPPON DENCO, MAGNETI MARELLI, MOTORCRAFT, HITACHI, DELCO REMY, MITSUBISHI.