Ce tip de generatoare sunt instalate pe mașinile moderne? De ce ai nevoie de un generator într-o mașină?
Te-ai gândit vreodată la o întrebare atât de simplă încât o mașină modernă să semene practic cu o „acasă pe roți”? Are de toate: iluminat, frigider, aspirator, aer condiționat, filtru de cafea etc. Și, cu toate acestea, niciunul dintre noi nu se teme de „electricitatea auto”, adică nu este teamă de a „sfii”. Acest lucru se datorează faptului că sursa de electricitate într-o mașină este bateria când motorul nu funcționează sau generatorul când motorul este pornit. Iar tensiunea de alimentare este de doar 12V. Și asta, după cum se știe din curs şcolar fizică, nu este periculos pentru viața umană. Să ne încordăm memoria și să ne amintim o formulă simplă:
Tensiune U
Puterea curentului I
Din această formulă rezultă că
Amploarea curentului este periculoasă pentru viața umană. Corpul uman are o anumită rezistență electrică, pentru fiecare dintre noi are propria sa valoare, pentru unii este mai mică, pentru alții este mai mult, dar într-o aproximare generală această valoare poate fi considerată constantă. Când tensiunea de alimentare este de 12V, cantitatea de curent care curge prin corpul uman este insuficientă pentru a-l deteriora, adică corpul nostru este capabil să-i reziste. ÎN cel mai bun scenariu, aceasta poate fi comparată cu muscatura de tantar, sau chiar mai puțin. Prin urmare, ridicăm cu îndrăzneală firele expuse în mașină, fără teama de a fi „loviți”.
Acum să vedem ce se întâmplă dacă creștem tensiunea sursei de alimentare. Deoarece rezistența electrică a corpului nostru este o valoare constantă (din nou, repet, aceasta este doar condiționată; de fapt, valoarea rezistenței corpului uman depinde de mulți factori), atunci pe măsură ce tensiunea sursei de alimentare crește, curentul care trece prin el va crește. De îndată ce atinge o valoare la care corpul nostru nu mai poate rezista, în acel moment ne vom „înfiora”. S-a determinat experimental că corpul uman poate rezista curentului electric până la o creștere a tensiunii de alimentare la 36V (deși în anumite circumstanțe această valoare poate fi periculoasă). Toate sursele de energie peste această valoare sunt periculoase pentru viața umană. Și în casele noastre tensiunea de alimentare este de 220V, adică de aproximativ 6 ori tensiunea de siguranță maximă admisă pentru viața umană! Cum este posibil, vă întrebați, să fie cu adevărat imposibil să folosim aceeași tensiune în casele noastre ca într-o mașină? La urma urmei, numărul persoanelor afectate de curentul electric în viața de zi cu zi ar putea fi redus la aproape zero! Nu te grăbi, nu este atât de simplu. Cert este că atât bateria, cât și generatorul din mașină sunt surse de curent continuu, iar casele noastre sunt conectate la o sursă de curent alternativ, care sunt centralele electrice. Aceste două tipuri de curent electric au proprietăți diferite. Dacă un curent continuu nu își schimbă amploarea și direcția în timp, atunci AC se schimbă într-un anumit timp în magnitudine și direcție, de fapt, de aceea se numește variabilă.
Acum să comparăm distanța de la sursa de curent (baterie sau generator) la dispozitivele din mașină (faruri, frigider, radio etc.) cu distanța de la centrală până la casa noastră. În primul caz este de metri, iar în al doilea este de zeci sau chiar sute de kilometri. Și aici se află motivul principal de ce folosim curent alternativ în casele noastre. Faptul este că curentul continuu nu poate fi transmis pe distanțe lungi fără pierderi vizibile. Cu alte cuvinte, dacă centralele electrice ne-au alimentat casele cu tensiune de 12V DC, ca într-o mașină, atunci curent electric nu ar putea depăși rezistența firelor de o lungime atât de mare și nu ar exista niciun beneficiu din prizele noastre. Dacă folosești curent alternativ, situația este mult mai bună. Poate fi transmis pe distanțe mari fără pierderi semnificative. În plus, deoarece pierderile există (unde am fi noi fără ele!), am găsit o modalitate de a le minimiza în timpul transmisiei pe distanțe lungi. Și această metodă rezultă din formula:
P-putere
Tensiune U
I - puterea curentului
Deoarece cu cât puterea curentului este mai mare, cu atât pierderile sunt mai mari, în cazul utilizării curentului alternativ cu aceeași putere, este suficient să creșteți tensiunea de mai multe ori (până la zeci de mii de volți), puterea curentului va scădea și prin urmare vor scădea și pierderile. La momentul potrivit, chiar înainte de a fi furnizat consumatorilor, curentul alternativ este din nou redus la valoarea necesară (220 volți) și intră în casele noastre. Adică, principalul avantaj al curentului alternativ este că tensiunea sa este destul de ușor de crescut sau micșorat folosind un transformator. În cazul curentului continuu, ar fi necesară creșterea puterii sursei de alimentare (centrală), iar cea mai mare parte ar fi cheltuită pentru depășirea rezistenței firelor.
Peste tot în curțile noastre putem vedea transformatoare (substații). La fiecare dintre ele este conectat un grup de case și ei sunt cei care asigură stabilitatea tensiunii în prizele noastre. Dar după ce introduci ștecherul de cablu al aparatului tău de uz casnic (TV, încărcător de telefon mobil etc.), se întâmplă lucruri interesante. Curentul alternativ de înaltă tensiune 220V, de care ne este atât de frică tuturor, este convertit tensiune joasă DC, complet inofensiv pentru viața umană. Apropo, în timpul acestei transformări apar pierderi foarte mari de energie electrică. Ca cel mai mult exemplu simpluÎți dau pe următorul. Atingeți încărcătorul cu mâinile în timp ce vă încărcați telefon mobil. E cald. Adică, în procesul de conversie a curentului alternativ cu o tensiune de 220V în curent continuu cu o tensiune de 5V partea leului electricitatea este disipată sub formă de căldură în spațiul înconjurător. Acum imaginați-vă numărul acestora încărcătoareîn lume și veți înțelege cantitatea de pierderi de energie electrică. Și tu și cu mine, adică consumatorii finali, plătim pentru toate aceste pierderi. Din tot ce s-a spus mai sus, sugerează intrebare interesanta: Este posibil să ne dotăm casele cu un convertor comun mare AC-DC? Pierderile de energie electrică într-un astfel de convertor ar fi mult mai mici decât pierderile totale ale dispozitivelor noastre (comerțul cu ridicata, după cum se spune, este mai ieftin). Cred că mulți oameni își pun această întrebare și este doar o chestiune de timp. Astăzi, din păcate, această problemă este destul de greu de rezolvat, dar mai devreme sau mai târziu vom ajunge la concluzia că o asemenea atitudine risipitoare față de resurse ne amenință însăși existența. Astăzi, după cum se spune, „avem ceea ce avem”, ceea ce înseamnă că vom continua de la aceasta.
Pentru a fi mai clar de unde provine electricitatea în prizele noastre, să luăm în considerare această diagramă simplă:
Desigur, este foarte simplificat (în practică, firele trifazate și un neutru sunt potrivite de la centrală până la tabloul electric din casă), dar, cu toate acestea, ajută în mod clar să vedeți că „pâinea nu crește pe copaci. ” După cum puteți vedea, de la sursa de energie electrică până la prizele din apartamentele noastre, curentul electric trece prin mai multe puncte intermediare, iar în fiecare dintre ele, în procesul de conversie și alimentare ulterioară, apar pierderi, pentru care, din păcate, iar eu, draga consumatoare de energie electrica, platesc! Și asta doar pentru pierderi, ca să spunem așa, în timpul procesului de „transport”! Și atunci pierderile în convertoarele aparatelor noastre de uz casnic sunt inevitabile. Este înfricoșător să ne imaginăm ce preț plătim pentru un astfel de beneficiu al civilizației precum electricitatea în casele noastre. Cu toate acestea, din moment ce în viitorul apropiat, cu excepția unui grup mic de entuziaști, cea mai mare parte a umanității nu o va abandona, ci, dimpotrivă, cantitatea de energie electrică generată în lume va crește doar, să trecem. direct la cablurile din apartamentele noastre. Și să vorbim imediat despre un astfel de concept ca „împământare”. Ei bine, pentru cei interesați, pot spune că în zorii electrificării Americii a izbucnit un adevărat război între două personalități marcante, T. Edison și N. Tesla, care a intrat în istorie drept „războiul curentelor”. .” T. Edison a fost un susținător înfocat al curentului continuu, iar N. Tesla a fost un susținător (și „tată” în același timp) al curentului alternativ. Cred că este clar care dintre ei a câștigat.
Dacă toată alimentarea cu energie electrică a consumatorilor din mașină este furnizată numai de la baterie, atunci din cauza consumului mare de curent, descărcarea acesteia are loc destul de repede. Pentru a menține bateria încărcată, aceasta este încărcată de la un generator acţionat, de obicei printr-o transmisie cu curea de la arborele cotit al motorului prin scripete.
Generatorul din mașini este echipat cu curent alternativ. Dacă intenționați să instalați echipamente electrice suplimentare, verificați dacă puterea generatorului (Wați) este suficientă pentru a-l alimenta. Elementele care alcătuiesc baza generatorului sunt statorul, rotorul, redresorul, periile de comutator, rulmenții, scripetele curelei și regulatorul electronic de tensiune.
Generatorul în sine produce un curent alternativ trifazat, care este inacceptabil pentru utilizare în rețelele de bord ale vehiculului, precum și pentru încărcare. baterie. În acest scop, în generator sunt instalate redresoare cu diode pentru fiecare fază (trei înfășurări în generator), care convertesc curentul alternativ trifazat în curent continuu pulsat. Tensiunea este apoi reglată de un regulator electronic încorporat.
Când rotorul generatorului se rotește, curentul electric care trece prin înfășurarea câmpului creează fluxuri magnetice în jurul polilor rotorului. Când rotorul este deplasat, fie polul nord, fie polul sud al rotorului trece sub fiecare dinte de stator - se creează un flux magnetic care, trecând prin dinții statorului, fluctuează în mărime și tensiune. Fluxul magnetic alternant creat în acest fel transmite forța electromotoare înfășurării statorului. Forma în formă de pană a pieselor polare ale rotorului a fost selectată astfel încât să se obțină o formă de curbă apropiată de sinusoidală pentru forța electromotoare.
Deoarece tensiunea generată de generator depinde de viteza de rotație, pentru motoarele cu viteze diferite ale arborelui cotit se folosesc scripete de diferite diametre. Dar acest lucru nu rezolvă complet problema cu supratensiunea la viteze mari. Există un regulator de tensiune pentru asta.
La viteze mari de rotație ale rotorului generatorului, când tensiunea generatorului depășește 13,6–14,6 V, regulatorul de tensiune blochează curentul prin înfășurarea câmpului rotorului. Tensiunea generatorului scade, regulatorul se deblochează când viteza scade și trece din nou curent către înfășurarea câmpului. Cu cât viteza de rotație a rotorului generatorului este mai mare, cu atât regulatorul se află într-o stare blocată, prin urmare, cu atât tensiunea la ieșirea generatorului scade și, în consecință, sarcina pe înfășurările statorului. Procesul de deblocare și blocare a regulatorului are loc cu o frecvență înaltă, iar fluctuațiile de tensiune la ieșirea generatorului sunt aproape imperceptibile și poate fi considerat constant, menținut între 13,6-14,6 V.
Generatorul produce aproximativ 14 V de tensiune constantă, iar 12 V este suficient pentru echipamentul electric al mașinii, astfel încât diferența de tensiune este folosită pentru a reîncărca bateria. Raportul de transmisie al scripetelor generatorului și al arborelui cotit este selectat astfel încât bateria să fie încărcată chiar și la turația de ralanti a arborelui cotit al motorului.
La diagnosticarea unui generator și la operarea unui vehicul în general, este necesar să se respecte reguli simple astfel încât generatorul să nu se defecteze:
– nu permiteți deconectarea clemei bateriei de la generator. Fără baterie, în rețeaua electrică a vehiculului se creează impulsuri periculoase de supratensiune atunci când orice echipament electric este deconectat. Această supratensiune poate deteriora echipamentul electronic al vehiculului, inclusiv diodele unității redresoare sau regulatorul de tensiune al generatorului;
– nu puteți verifica funcționarea generatorului „pentru scânteie”, chiar și prin conectarea scurtă a bornei „plus” a generatorului la „împământare”. Deoarece un curent semnificativ începe să curgă prin diode, acestea nu. Poti verifica doar tensiunea care vine de la generator cu un voltmetru;
– borna negativă a bateriei trebuie conectată întotdeauna la masa vehiculului, iar borna pozitivă trebuie conectată întotdeauna la borna generatorului. Inversarea polarității bateriei provoacă imediat curgerea curentului mare putere prin diodele generatorului și eșuează;
- este inacceptabil să se verifice integritatea diodelor cu o tensiune mai mare de 12 V sau cu un megger, deoarece meggerul are o tensiune prea mare pentru ele (mai mult de 1000 V) - se va produce o defecțiune (scurtcircuit) în timpul testării. În timp ce verificați izolarea cablurilor electrice cu un megger, asigurați-vă că deconectați toate firele conectate la generator;
– este, de asemenea, necesar să se deconecteze toate firele conectate la generator și baterie atunci când se sudează electric părți ale corpului;
– lucrările de verificare a circuitelor și componentelor echipamentelor electrice și depanarea trebuie efectuate cu motorul oprit și bateria deconectată. Posibile defecte sistemele de încărcare sunt date în tabel. 1
Defecțiuni ale sistemului de alimentare cu energie, ale acestora motive posibileși metode de eliminare.
Acest material este educativ și informativ și este destinat în principal celor care nu s-au ocupat de mașini, sau tocmai și-au achiziționat prima mașină. Să luăm în considerare unul dintre subiecte importante, sau mai degrabă, vom răspunde la întrebarea ce sunt un demaror și un generator de mașină, precum și de ce sunt necesare un generator și un demaror într-o mașină, ce funcție îndeplinesc. Toate acestea le veți învăța în acest material educațional.
Deci, să începem cu generatorul. Scopul principal al generatorului este de a furniza energie consumatorilor electrici ai vehiculului și de a încărca bateria în timp ce motorul funcționează.
De-a lungul ultimilor ani, designul generatorului s-a schimbat semnificativ, iar generatoarele de curent continuu, precum și regulatoarele de tensiune de vibrație, sunt de domeniul trecutului. Acum generatoare moderne au crescut indicatorii specifici, puterea lor de ieșire a crescut, greutatea și dimensiunile lor au fost reduse și au apărut elemente de protecție fiabile. Generatoarele din anii precedenți aveau un curent de ieșire de 45-60A, dar acum puterea lor a crescut semnificativ și ajunge la 90-140 Amperi și chiar mai mult. Toate acestea se explică prin prezența unor dispozitive și echipamente suplimentare în mașinile moderne. Aceasta include iluminatul, aerul condiționat, sistemele de încălzire și divertismentul în mașinile moderne. Toate acestea necesită resurse energetice suplimentare.
Pentru camioane și autobuze, precum și echipamente speciale, sunt instalate generatoare de mare putere, care sunt diferite în comparație cu autoturisme de pasageri. Ele diferă prin design, de exemplu, instalează sisteme de rotor cu doi poli montate pe un singur arbore, au și 2 înfășurări de excitație etc. Pentru proprietarii de mașini, enumeram mai jos principalele tipuri de defecțiuni ale generatorului. Aș dori să observ că repararea unui demaror sau a unui generator cu propriile mâini necesită anumite cunoștințe și abilități. Dacă nu aveți, atunci este recomandat să contactați specialiști în această problemă.
Principalele tipuri de defecțiuni ale generatorului:
Fără încărcare a bateriei - ledul de avertizare de pe tabloul de bord se aprinde atunci când motorul funcționează (siguranța din circuitul de excitare a generatorului este arsă, cureaua de transmisie este slăbită sau deteriorată, există o întrerupere sau un scurtcircuit în cablaj, regulatorul de tensiune este defect);
Bateria este descărcată în timpul funcționării mașinii (nu există contact între siguranțele din prize, cureaua de transmisie este slăbită, regulatorul de tensiune este defect);
Bateria este reîncărcată în timp ce vehiculul este în uz (regulatorul de tensiune este defect, nu există un „+” suplimentar pe regulatorul de tensiune pentru unele modele de generatoare);
Se aude mult zgomot atunci când generatorul funcționează (piulița de fixare a scripetelor este slăbită, unitatea redresorului este defectă, inelele colectoare și periile sunt murdare, rulmenții sunt lipsiți de lubrifiere sau sunt uzați, una dintre înfășurările statorului este ruptă );
etc.
Unii dintre cei mai importanți producători de generatoare sunt mărci precum VALEO, BOSCH, NIPPON DENCO, MAGNETI MARELLI, MOTORCRAFT, HITACHI, DELCO REMY, MITSUBISHI.