Генератор автомобиля: как работает и какие функции выполняет?

Основные неисправности автомобильного генератор

Электрогенераторы для автомобилей надежные, но неисправности все же случаются. Они бывают:

• механические;
• электрические.

К механическим относится:

• износ ремня привода, щеток, контактных колец, шкива, подшипников;
• разрушение корпуса, болтов крепления, пружин.

Обнаружить их просто по стукам и другим посторонним шумам. Ремонт сводится к замене неисправных деталей.

Чаще случаются электрические неисправности:

• нарушение функциональности или выход из строя регулятора напряжения;
• обрывы, замыкания обмоток на роторе/статоре;
• пробой выпрямителя;
• сбои функциональности реле.

Для определения неисправностей необходимо знать характерные признаки:

• на панели мигает и горит непрерывно лампа разряда аккумуляторной батареи;
• фары горят тускло, во время работы двигателя слышен дребезжащий звук;
• из генератора слышен звук, напоминающий писк, вой.

Неисправную деталь желательно выявить сразу. Если пробит регулятор напряжения, аккумуляторная батарея постоянно перезаряжается. При неисправных кольцах или щетках аккумулятор перезаряжается или недозаряжается, быстро требуется замена.

Чтобы самостоятельно провести диагностику и ремонт, необходимо хорошо знать, из чего состоит генератор, как расположены детали, для чего каждая предназначена, как работает. Сначала проверяется предохранитель, потом расположение агрегата, целостность корпуса, ремня, проводки, вращение ротора, контактные кольца, щетки.

Из механических повреждений самым частым считается износ подшипников. Необходимо их снять, оценить состояние посадочных мест, при необходимости заменить на новые. Свист во время разгона свидетельствует о проблемах с ремнем. Заменить его тоже не совсем просто.

Проверка обмоток ротора проводится мультиметром, сопротивление должно быть 1,8-5 Ом. Если цифра меньше, на витках короткое замыкание, если больше, обмотка оборвана. Чтобы проверить обмотки статора, необходимо отсоединить их от выпрямителя. Об отсутствии у обмоток контакта с корпусом свидетельствует бесконечное значение на приборе.

Диоды выпрямителя тоже проверяются мультиметром, меняя щупы местами. Полупроводниковая деталь неисправна, если показания при проверке не зависят от расположения щупов. Диодный мост нужно менять полностью, если окислились контакты.

Современный автомобильный генератор достаточно сложный, для проверки, диагностики, ремонта лучше обратиться к опытным специалистам, обладающим необходимыми знаниями, использующим при работе специальный стенд, заменяющим неисправные детали на соответствующие оригинальные.

Синхронные генераторы

В синхронном альтернаторе электроэнергия производится с совпадением частоты вращения статора и ротора. Электродвижущая сила или ЭДС создается, когда поле, сформированное магнитными полюсами ротора, пересекает стартерную обмотку. В таком генераторе ротор является либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, который имеет число полюсов кратное двум. Двухполюсный ротор, который имеет частоту вращения 3000 об/мин, устанавливается в резервных генераторах, а в основных генераторах, которые вырабатывают электроэнергию круглые сутки, ротор вращается с частотой 1500 об/мин.

После запуска синхронного генератора, ротор формирует довольно слабое магнитное поле, но постепенно количество его оборотов возрастает и ЭДС повышается. На выходе стабильность напряжения контролируется с помощью блока автоматической регулировки (AVR), который изменяет магнитное поле во время поступления напряжения на ротор с обмотки возбуждения. При работе синхронных генераторов возможно возникновение «реакции якоря», то есть при активации индуктивной нагрузки генератор размагничивается и при этом падает напряжение. А в том случае, когда подается емкостная нагрузка, наоборот, генератор подмагничивается и напряжение растет.

Преимуществом синхронных генераторов заключается в стабильном напряжении на выходе, но их недостатком является склонность к перегрузкам, которые возможны тогда, когда нагрузки растут и превышают допустимый уровень, то есть ток в роторной обмотке чрезмерно увеличивается блоком AVR.

Синхронный генератор способен кратковременно произвести на выдаче такой ток, который может превысить номинальное значение в несколько раз. Так как некоторым электроприборам, к которым относятся электродвигатели, компрессоры, насосы и некоторые другие, требуется повышенный стартовый ток, и они оказывают повышенную нагрузку на сеть, то лучшим источником, как основного, так и резервного питания для них будут как раз такие альтернаторы.

Устройство с симметричными импульсами

Сделать простой генератор импульсов такого типа можно только с использованием инверторов. Адаптер в такой ситуации лучше всего подбирать аналогового типа. Стоит он на рынке намного меньше, чем бесконденсаторная модификация

Дополнительно важно обращать внимание на тип резисторов. Многие специалисты для генератора советуют подбирать кварцевые модели. Однако пропускная способность у них довольно низкая

Однако пропускная способность у них довольно низкая

В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера

Однако пропускная способность у них довольно низкая. В результате параметр возбуждения колебаний никогда не превысит 4 мс. Плюс к этому добавляется риск перегрева адаптера.

Учитывая все вышесказанное, целесообразнее использовать полевые резисторы. Пропускная способность в данном случае будет зависеть от их расположения на плате. Если выбирать вариант, когда они устанавливаются перед адаптером, в этом случае показатель возбуждения колебаний может дойти до 5 мс. В противной ситуации на хорошие результаты можно не рассчитывать. Проверить генератор импульсов на работоспособность можно просто подсоединив блок питания на 20 В. В результате уровень отрицательного сопротивления обязан находиться в районе 3 Ом.

Чтобы риск перегрева был минимальным, дополнительно важно использовать только емкостные конденсаторы. Регулятор в такое устройство устанавливать можно. Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2

По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным

Если рассматривать поворотные модификации, то как вариант подойдет модулятор серии ППР2. По своим характеристикам он на сегодняшний день является довольно надежным.

Обрыв обмотки возбуждения

Обрыв обмотки возбуждения чаще всего происхо­дит в местах пайки концов обмотки к контактным кольцам.

При обрыве обмотки возбуждения в обмотке статора индуктируется ЭДС не более 5 В, обусловленная оста­точным магнетизмом стали ротора. При такой неисп­равности аккумуляторная батарея не будет заряжаться. Для определения обрыва необходимо отъединить конец обмотки возбуждения от щетки, а затем к этому концу и к зажиму Ш генератора присоединить через лампу или вольтметр провода от аккумуляторной батареи.

В случае обрыва обмотки лампа загораться не бу­дет, а стрелка вольтметра не отклонится. Для нахож­дения катушки с обрывом обмотки провода от зажимов батареи подключают к концам каждой катушки. Пос­ле этого тщательно проверяют место пайки соединений и выводные концы катушек обмотки возбуждения. Об­наруженное место обрыва устраняют ьескислотной пайкой, пользуясь мягкими припоями. Когда обрыв произошел внутри катушки, ее заменяют или перематывают.

Проверка статора генератора мультиметром

Как проверить механизм на предмет поломок? В зависимости от неисправности, статорный механизм может быть проверен на предмет обрыва либо замыкания.

Чтобы произвести диагностику обрыва, вам потребуется мультиметр либо контрольная лампочка:

1. Возьмите тестер и активируйте его в режим омметра, после чего подключите щупы к выводам обмотки. В том случае, если обрыв в устройстве отсутствует, тестер должен вывести на дисплей значение сопротивления, составляющее около 10 Ом. Если же обрыв в устройстве имеется, соответственно, ток к обмоткам пройти не может, то значение сопротивления будет стремиться к бесконечности. В данном случае необходимо произвести проверку всех трех выводов.
2. Что касается диагностики контролькой, то в данном случае вам необходимо будет подать отрицательный заряд от аккумуляторной батареи на один из контактов обмоточного устройства. Для этого вам потребуется изолированный провод. Положительный заряд необходимо будет подать через контрольку на другой контакт. Если источник освещения стал гореть, это говорит о том, что девайс работает нормально, если нет, то в системе имеется обрыв. Процедуру проверки нужно будет повторить для каждого вывода.

Что касается диагностики на предмет короткого замыкания, то она также может быть проведена с помощью тестера или лампы:

1. Отрицательный щуп тестера следует подключить к статору, при этом мультиметр нужно настроить в режим омметра. Положительный щуп соединяется с контактом обмотки, без разницы, с каким именно. Процедура повторяется с каждым выводом.
2. Что касается диагностики контролькой, то она осуществляется аналогичным образом. Отрицательный контакт аккумуляторной батареи соединяется с выводом статорного механизма, а положительный — от АКБ с любым выводом. Если лампочка стала гореть, это говорит о том, что в механизме имеется короткое замыкание, если нет, то устройство работает в нормальном режиме. Диагностика осуществляется с каждым выводом (автор видео — канал altevaa TV).

Назначение устройства

Автомобили КамАЗ укомплектованы электрическим контуром, построенным по классической схеме с одним кабелем. Такая комплектация предусматривает один кабель для потребителей, в качестве кабеля номер два выступает остов машины. Работа эффективного электрического поля в схеме машины КамАЗ — 24 вольта, показатель достигается за счет применения аккумуляторов и устройства, генерирующего электрическое упорядоченное движение частиц.

Генерирующее устройство 4502.3771, Евро (3,4):

Генератор, это механизм, вырабатывающий электрическое упорядоченное движение частиц, и передающий созданный продукт проводке машины. Назначение механизма машины, питать потребителей при функционировании силового агрегата и параллельно передавать заряд аккумуляторам для дальнейшего накопления.

Механизм, генерирующий электрику машины КамАЗ, работает после достижения вращающим моментом показателя 1000 оборотов и выше. Начальный этап запуска мотора сопровождается отбором энергии аккумулятора, генерирующее устройство вступает в действие позже.

Как правило, автомобильные генерирующие устройства КамАЗ укомплектованы выпрямителем и механизмом регулировки напряжения. Выпрямитель преобразует переменный ток на три фазы, вырабатываемый генератором, в постоянный ток сети. Регулятор напряжения сглаживает значения, меняющиеся из-за разницы в оборотах мотора. Так же можете прочитать про Как завести КамАЗ: Инструкция.

Генератор

На автомобиле установлен генератор переменного тока типа Г-221A. Он представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину с электромагнитным возбуждением. Генератор установлен на двигателе с правой стороны и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Через отверстия в проушинах крышек генератор крепится болтом к кронштейну двигателя, а шпилькой – к натяжной планке.

Генератор Г221А: 1 – вывод “67”; 2 – щеткодержатель; 3 – центральный вывод обмотки статора; 4 – вывод “30”; 5 – задняя крышка генератора; 6 – передняя крышка генератора; 7 – шпилька крепления генератора к натяжной планке; 8 – шкив; 9 – статор

Технические характеристики генератора Г-221А:

Номинальное напряжение, B

Максимальная сила тока отдачи при 14 В и частоте вращения ротора 5000 об/мин, А

Мощность, Вт

Масса, кг

Основные части генератора – это ротор, статор и крышки, отлитые из алюминиевого сплава.

Детали генератора Г221А: 1 – шкив; 2 – шпонка сегментная; 3 – передняя крышка генератора; 4 – наружная шайба крепления подшипника; 5 – передний подшипник ротора; 6 – ротор; 7 – болт стяжной; 8 – статор; 9 – задний подшипник ротора; 10 – буферная втулка; 11 – задняя крышка; 12 – изолирующие втулки; 13 – болт; 14 – щеткодержатель; 15 – выпрямительный блок; 16 – контактный болт; 17 – болт; 18 – болт; 19 – внутренняя шайба крепления подшипника; 20 – крыльчатка вентилятора

Ротор состоит из вала, на рифленую поверхность которого напрессована стальная втулка и стальные клювообразные полюсы, образующие вместе с валом и втулкой ротора сердечник электромагнита. На втулке между полюсами в пластмассовом каркасе помещена обмотка ротора (обмотка возбуждения). Выводы обмотки припаяны к контактным кольцам, установленным на пластмассовой втулке, расположенной на вале. На переднем конце вала ротора с помощью сегментной шпонки гайкой закреплены шкив и крыльчатка вентилятора охлаждения. Вал ротора вращается в двух шариковых подшипниках, установленных в крышках генератора. Задний подшипник напрессован на вал ротора, а передний удерживается в крышке специальными шайбами, закрепленными четырьмя болтами с гайками.

Статор набран из пластин электротехнической стали. В пазы на внутренней поверхности статора уложена трехфазная обмотка. Каждая обмотка состоит из шести последовательно соединенных катушек. Одни выводы обмоток соединены с парами диодов выпрямительного блока, а другие – с центральным выводом генератора, который соединен проводом с выводом “85” реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи.

Для преобразования переменного тока в постоянный в генератор встроен выпрямительный блок

на шести кремниевых диодах, установленный в задней крышке и закрепленный на ней тремя болтами. Корпуса диодов запрессованы в два изолированных друг от друга алюминиевых держателя для положительных и отрицательных диодов, собранных в единый блок. Три диода имеют на корпусе “плюс” (положительные диоды), другие три – “минус” (отрицательные диоды). На держателе положительных диодов установлен контактный болт вывода “30” генератора. Держатель отрицательных диодов соединен с задней крышкой генератора – “массой”.

Щеткодержатель крепится винтом на задней крышке генератора. Одна его щетка соединена с “массой”, а другая, через вывод “67” генератора, с регулятором напряжения.

Регулятор напряжения предназначен для поддержания номинального напряжения в электрической сети автомобиля независимо от частоты вращения вала. Через вывод “15” регулятор соединен с замком зажигания.

Не допускается работа генератора с отсоединенной аккумуляторной батареей. Это вызовет возникновение кратковременных напряжений на выводе “30” генератора, которые могут повредить регулятор напряжения генератора и электронные устройства в бортовой сети автомобиля.

Обозначим тему

Можно и нужно ли заземлять один из выводов электрогенератора? В интернете можно встретить как минимум два противоположных ответа на данный вопрос. Почему вообще возник данный спор? Смысл прост. На обоих выводах однофазного электрогенератора есть потенциал, т.е. указатель напряжения покажет напряжение на каждом из них. Ну и что тут такого? А вот что. Если мы используем электрогенератор для работы электроинструмента на какой-нибудь стройке, то все нормально. Но если генератор используется как резервный (например, в связке со щитом АВР) или основной источник тока для частного жилого дома, то возникают вопросы:

1. Насколько правильно и безопасно пускать по нулевому проводу напряжение от электрогенератора во внутридомовую сеть?
2. А можно ли пускать сие напряжение во внешнюю сеть по нулевому проводу?
3. Как на это отреагируют бытовые приборы? Выживут ли, и как долго?
4. Избавит ли заземленная нейтрайль генератора от указанных проблем?

Разница между одно и трехфазным подключением

Все подключения, что в однофазной, что в трехфазной сети выполняются полностью идентично, за исключением количества силовых проводов. Единственный важный нюанс касается так называемой фазы управления – если подключать к сети пускатель, то его основные контакты подключают и отключают от сети силовые провода, а питание для электромагнитной катушки тоже надо откуда то брать.

В однофазной сети проблем нет – фаза одна и такого вопроса просто не существует, а в трехфазной все несколько сложнее – есть L1, L2 и L3. Не вдаваясь в технические подробности, ответ здесь один – для управляющих цепей можно использовать любую из фаз, но только одну. Т. е. если катушка КМ1 запитана от фазы L3, то управление остальными пускателями, кнопки «Старт» и «Стоп» тоже надо «подвешивать» только на нее. Сделать это не сложно – просто отметить, какого цвета провод на нужной фазе, а если кабель с одноцветными жилами, то наклеить или нарисовать на них маркеры.

Типы генераторов

Однако прежде стоит разобраться, какой мощности нужна система энергообеспечения для частного дома, а также, какой больше подойдет: дизельный или бензиновый генератор для частного дома. Сегодня на рынке представлено множество различных по характеристикам и свойствам моделей, различающихся как по мощности, так и по принципу действия.

Бензиновый

Автономный генератор тока бензиновый для частного дома — оптимальный вариант для обеспечения бесперебойного энергоснабжения в периоды отключения. Принцип работы основывается на сгорании топлива, проходящего процедуру очистки от механических примесей, с участием кислорода, поступающего посредством втягивания в специальные фильтра. Сгорающая смесь образует приводящий поршневую систему в действие газ. Вращательный момент активизирует ротор, преобразующий его в электрическую энергию.

Мощность генерации бензиновых устройств, использующихся для обеспечения электроэнергией стандартного загородного дома на одну семью, в большинстве своем ограничено 12 кВт, чего вполне хватает для обеспечения напряжения в 220 и 330 В. Для питания энергией больших торговых и офисных помещений могут использоваться устройства мощностью до 30 кВт. Часовое потребление горючего варьируется от 0,3 до 4 литров в зависимости от выходного напряжения.

При приобретении необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией, в частности относительно рекомендованного времени бесперебойной работы. В среднем это время составляет от 10 до 12 часов, после чего требуется охлаждение системы. В то же время хороший бензиновый генератор способен работать дольше, но круглосуточное его использование тем не менее не рекомендуется. По видам различают бензиновый генератор для частного дома, цена которого ниже, — двухтактные и более дорогие, способные вырабатывать большую мощность, — четырехтактные.

Дизельный

Дизельные аппараты также используются в качества аварийного источника энергоснабжения, а также как дополнительный источник питания в тех случаях, когда предоставляемой мощности электроэнергии не хватает для обеспечения всех потребностей в ней. Дизельные аппараты весьма широко представлены, многие из них способны вырабатывать значительное количество электроэнергии, в связи с чем чаще используются для нужд нескольких домов. Принцип их работы схож с бензиновыми, однако, как следует из названия, работают на другом виде топлива. Есть также модель для обеспечения нужд одного хозяйства. Мощность трехфазных дизельных устройств, представленных на рынке, составляет от 8 до 30 кВА.

Газовый

Существуют также устройства, принцип работы которых основывается на природном газе, за счет энергии сгорания которого приводятся в движение лопатки турбины. Компрессор вращается за счет половины вырабатываемой энергии, другая питает сам генератор. В этом его преимущество, он полностью автономный, при этом экологически чистый.

Опасность газовых генераторов связана с возможной протечкой и, как следствие, взрывом при повреждении системы.

Однако необходимо отметить опасность, с которой сопряжена работа устройства. Еще опаснее устройство, принцип работы которого основан на сжиженном газе. Опасность связана с характерными для газовых устройств проблемами, подразумевающими протечку и, как следствие, возможность взрыва при повреждении системы.

Как разобрать генератор?

Чтобы разобрать генератор, необходимо сначала его снять. Для этого выкручивается гайка, расположенная на верхней планке. Снизу выкручивается болт, которым произведено крепление к блоку двигателя. Желательно перед началом разборки очистить и продуть устройство. После чего можно выкрутить гайку, при помощи которой крепится шкив. Дальнейшие действия:

1. Съемником необходимо демонтировать шкив, аккуратно снять шпонку и шайбу.
2. Теперь нужно отключить вывод регулятора. Регулятор напряжения закреплен на задней части генератора при помощи двух болтов. Выкрутите их.
3. Аккуратно извлеките устройство вместе с щеткодержателем. После этого отсоедините конденсатор.
4. Далее необходимо выкрутить гайки, которыми произведена стяжка крышек генераторной установки. Выкрутить винты, которые соединяют выводы диодов и обмоток статора.
5. Выкрутите гайку на контактном выводе.
6. Демонтируйте блок выпрямителя.

После этого можно полностью вынуть ротор и заняться диагностикой всех компонентов генератора. Отличия генераторов Г-221 от Г-222 незначительные, поэтому можно проводить разборку по вышеизложенной инструкции.

Процесс сборки ветряка

Схема сборки ветряка из автомобильного генератора

При изготовлении ветрогенератора своими руками необходимо запомнить, что диаметр вала ветряного колеса должен иметь диаметр больше 20 мм. Если это значение меньше, валы соединяют соосно при помощи муфты. Готовое ветряное колесо крепится шпонкой и дополнительно фиксируется гайкой.

Для изготовления рамы используется профильная труба. Для получения оси поворота дополнительно используют подшипники. Оптимальное расстояние от лопастей до мачты – не меньше 25 см. Это делается для того, чтобы агрегат не разрушился при сильном ветре.

Для преобразования напряжения используется инвертор. Обязательно устанавливается контролер напряжения, что предупреждает порчу ветряка от больших значений зарядного тока.

Видео по теме: Ветрогенератор своими руками из автомобильного

Публикации по теме

Все об устройстве генератора автомобиля

Принцип работы и преимущества эксплуатации генератора HUTER DY6500LX

Правила подключения генератора к сети дома

Инструкция по замене своими руками

Замена щеток генератора не предполагает наличия особых навыков, средств и даже времени.

Поэтапная схема действий проста:

1. Необходимо снять клеммы с АКБ.
2. Демонтировать регулятор, который обычно находится с противоположной стороны от генератора.
3. Прочистить держатель от грязи и пыли. Нелишней будет очистка пружин и контактного кольца, которые выполняют фиксирующие свойства.
4. В некоторых случаях целесообразно будет произвести притирку углевых устройств к коллектору. Это можно исполнить благодаря мелкой стеклянной шкурке с небольшой зернистостью.
5. После этого меняем старую щетку на новую. Щеточный держатель должен помогать детали скользить свободно, то есть щеткодержатель не должен прилегать плотно.
6. После этого в обратном порядке собрать щеточный узел и вернуть на место минусовой провод аккумуляторной батареи.

Щеточный узел

Цена вопроса

Ниже на фотографиях можно увидеть, что именно из себя представляют механизмы, о которых было сказано выше, а также узнать цену.

Изменение количества полюсов и направление обмоток генератора

Но если изменить количество полюсов, например поставить 22 полюса, как на скриншоте ниже, то изменится схема намотки генератора.

>

Если вместо 12 полюсов на роторе сделать 20 полюсов, то генератор так-же останется трёхфазным, но поменяется размещение катушек на зубах статора, и направление намотки. Из скриншота выше видно что отмеченная красным первая фаза «А» теперь идёт подряд три зуба, и далее через шесть зубов ещё три зуба. Заглавной буквой отмечено что катушка должна наматываться в одну сторону, а прописная буква указывает что катушка должна наматываться в противоположную сторону. Если вы начали мотать первую катушку по часовой стрелке, то вторую мотаете уже против часовой стрелки.

Такая схема намотки позволяет использовать 20 магнитных полюсов на роторе. При этом как видно количество магнитных залипаний увеличилось с 36 до 180, и тем самым в 4 раза снизилось отдельное залипание, и грубо говоря залипание снизилось в четыре раза. При этом КПД генератора вырос с 86 до 94%, что очень неплохо ведь прирост целых 10%. Можно указывать любое количество полюсов и смотреть за изменением КПД генератора и магнитного залипания.