Obvod automobilového generátoru: princip činnosti

Elektrický stroj, který přeměňuje mechanickou energii na elektrický proud, se nazývá automobilový generátor. Funkcí generátoru v automobilu je nabíjení baterie a napájení elektrického zařízení při běžícím motoru. Jako generátor vozidla slouží alternátor.

Generátor je umístěn v motoru, nejčastěji v jeho přední části, poháněný klikovým hřídelem. U hybridních vozidel pracuje alternátor jako startovací alternátor a podobné uspořádání se používá v některých jiných systémech stop-start. Denso, Delphe a Bosch jsou v současné době nejlepší světové generátory.

Existují dva typy návrhů automobilových alternátorů: kompaktní a tradiční. Rozdíly, které charakterizují tyto typy, se skládají z rozdílu v uspořádání ventilátorů, liší se konstrukcí skříně, usměrňovací jednotkou a hnací řemenicí a geometrickými rozměry. Běžné parametry nalezené v obou typech automobilových generátorů jsou:

  • Rotor;
  • Stator;
  • Bydlení;
  • Regulátor napětí;
  • Usměrňovací jednotka;
  • Sestava kartáče.

Schéma automobilového generátoru VAZ 2106:

Obvod automobilového generátoru: princip činnosti

1 – upínací pouzdro 14 – závěr „67“ 2 – průchodka 15 – neutrální zástrčka 3 – nárazníkové pouzdro 16 – montážní čep generátoru 4 – zadní kryt 17 – oběžné kolo ventilátoru 5 – šroub pro upevnění usměrňovací jednotky 18 – kladka 6 – usměrňovací jednotka 19 – talíře 7 – ventil (dioda) 20 – prsten 8 – zadní ložisko 21 – přední ložisko 9 – sběrací kroužky 22 – vinutí rotoru 10 – hřídel rotoru 23 – rotor 11 – kartáče 24 – vinutí statoru 12 – závěr „30“ 25 – stator 13 – držák kartáče 26 – přední kryt

Schéma automobilového generátoru VAZ 2110:

Obvod automobilového generátoru: princip činnosti

1 – pouzdro 17 – kladka 2 – výstup "B +" pro připojení spotřebičů 18 – matice 3 – odrušovací kondenzátor 2,2 μF 19 – hřídel rotoru 4 – společná svorka přídavných diod (připojená ke svorce "D +" regulátoru napětí) 20 – přední ložisko hřídele rotoru 5 – držák kladných diod usměrňovací jednotky 21 – zobákovité pólové nástavce rotoru 6 – držák záporných diod usměrňovací jednotky 22 – vinutí rotoru 7 – závěry vinutí statoru 23 – pouzdro 8 – regulátor napětí 24 – upínací šroub 9 – držák kartáče 25 – ložisko zadního rotoru 10 – zadní kryt 26 – ložiskové pouzdro 11 – přední kryt 27 – sběrací kroužky 12 – statorové jádro 28 – záporná dioda 13 – vinutí statoru 29 – kladná dioda 14 – distanční kroužek 30 – další dioda 15 – pračka 31 – svorka "D" (společný výstup přídavných diod) 16 – kuželová podložka  

Schéma zapojení systému generátoru:

Obvod automobilového generátoru: princip činnosti

1 – generátor; 2 – záporná dioda; 3 – další dioda; 4 – pozitivní dioda; 5 – kontrolka pro vybíjení baterie; 6 – sdružený přístroj; 7 – voltmetr; 8 – montážní blok; 9 – další rezistory 100 Ohm, 2 W; 10 – relé zapalování; 11 – spínač zapalování; 12 – akumulátor; 13 – kondenzátor; 14 – vinutí rotoru; 15 – regulátor napětí
Hlavním úkolem rotoru je vytvořit rotující magnetické pole, proto je budicí vinutí umístěno na hřídeli rotoru. Vejde se do dvou polovin pólu, každá polovina pólu má šest výčnělků – říká se jim zobáky. Na hřídeli jsou také sběrací kroužky, jsou dva a právě přes ně je napájeno budicí vinutí. Prsteny jsou nejčastěji vyrobeny z mědi; ocelové nebo mosazné prsteny jsou poměrně vzácné. Vodiče budicího vinutí jsou připájeny přímo na kroužky.

Jedno nebo dvě oběžná kola ventilátoru jsou umístěna na hřídeli rotoru (jejich počet závisí na konstrukci) a hnaná hnací řemenice je upevněna. Sestavu ložiska rotoru tvoří dvě bezúdržbová kuličková ložiska. Na straně sběracích kroužků může být na hřídeli umístěno také válečkové ložisko.

Stator je nutný k vytvoření střídavého elektrického proudu, kombinuje kovové jádro a vinutí, jádro je tvořeno deskami, jsou vyrobeny z oceli. Má 36 slotů pro vinutí vinutí, vinutí jsou uložena v těchto slotech, jsou tři, tvoří třífázové spojení. Existují dva způsoby uložení vinutí do drážek – vlnová metoda a smyčková. Vinutí jsou navzájem spojena podle schémat „hvězda“ a „trojúhelník“.

Jaké jsou tyto režimy?

  • "Hvězda" – některé konce vinutí jsou spojeny v jednom bodě a druhé konce jsou vodiče;
  • "Trojúhelník" – kruhové spojení konců vinutí v pořadí, závěry vycházejí ze spojovacích bodů.

Většina konstrukčních prvků generátoru je umístěna v krytu. Skládá se ze dvou krytů – přední a zadní. Přední strana je umístěna na straně hnací řemenice, zadní strana je umístěna na straně sběracích kroužků. Kryty jsou přišroubovány k sobě. Výroba víček se nejčastěji provádí ze slitiny hliníku. Je nemagnetický, lehký a snadno odvádí teplo. Na povrchu krytů jsou větrací okna a dvě nebo jedna upevňovací noha. V závislosti na počtu ramen se generátorový držák nazývá jednou nohou nebo dvěma nohama.

Sestava kartáče slouží k zajištění přenosu budicího proudu na kontaktní kroužky. Skládá se ze dvou grafitových kartáčů, pružin, které je přitlačují, a držáku kartáče. V generátorech moderních strojů je držák kartáče umístěn s regulátorem napětí v jedné neoddělitelné jednotce.

Usměrňovací jednotka vykonává funkci převodu sinusového napětí generovaného generátorem na stejnosměrné napětí palubní sítě vozidla. Jedná se o desky, které fungují jako chladiče s namontovanými diodami. Blok obsahuje šest výkonových polovodičových diod, pro každou fázi existují dvě diody, jedna pro „kladný“ a druhá pro „záporný“ výstup generátoru.

U mnoha generátorů je budicí vinutí připojeno prostřednictvím samostatné skupiny, která se skládá ze dvou diod. Tyto usměrňovače zabraňují vybíjení vybíjecího proudu baterie vinutím, když motor neběží. Když jsou vinutí připojena podle "hvězdného" principu, jsou na nulovou svorku nainstalovány dvě další výkonové diody, které umožňují zvýšení výkonu generátoru až o 15 procent. Usměrňovací jednotka se vypíná do obvodu generátoru na zvláštních místech montáže pájením, svařováním nebo šroubováním.

Regulátor napětí – jeho účelem je udržovat napětí generátoru v určitých mezích. V současné době jsou generátory vybaveny polovodičovými elektronickými (nebo integrálními) regulátory napětí.

Provedení regulátoru napětí:

  • hybridní design – společné používání rádiových prvků a elektronických zařízení v elektronickém obvodu;
  • integrální design – všechny komponenty regulátoru (kromě koncového stupně) jsou vyrobeny pomocí tenkovrstvé mikroelektronické technologie.

Stabilizace napětí, která je nutná při změně rychlosti zátěže a klikového hřídele motoru, se provádí automaticky působením proudu v budicím vinutí. Regulátor reguluje frekvenci proudových pulzů a dobu trvání pulsů.

Regulátor napětí mění napětí dodávané pro nabíjení akumulátoru teplotní kompenzací napětí (v závislosti na teplotě vzduchu). Čím vyšší je teplota vzduchu, tím menší je napětí v baterii.

Generátor je poháněn řemenovým pohonem; otáčí rotorem rychlostí, která je dvakrát až třikrát vyšší než rychlost klikového hřídele. V různých provedeních generátoru lze použít polyklínový řemen nebo klínový řemen:

  1. Klínový řemen má předpoklady pro rychlé opotřebení (záleží na konkrétním průměru řemenice), protože oblast použití klínového řemene je omezena rozměry poháněné řemenice.
  2. Žebrovaný klínový řemen je považován za univerzálnější, je použitelný pro malé průměry hnané řemenice, s jeho pomocí je realizován větší převodový poměr. Moderní modely generátorů mají ve svých designech klínový řemen.

Existuje generátor nazývaný induktor, tj. Střídavý. Má rotor skládající se ze sady stlačených tenkých desek vyrobených z transformátorového železa, takzvaného měkkého magnetického pasivního feromasového rotoru. Budicí převíjení je umístěno na statoru. Změnou magnetické vodivosti vzduchové mezery mezi statorem a rotorem se v takovém generátoru získá elektromotorická síla.

Princip fungování automobilového generátoru

Obvod automobilového generátoru: princip činnosti

Když je klíč v zámku zapalování otočen, protéká proud do pole vinutí skrz sestavu kartáče a sběrací kroužky. Ve vinutí je indukováno magnetické pole. Rotor generátoru se začíná pohybovat s rotací klikového hřídele. Vinutí statoru jsou pronikána magnetickým polem rotoru. Ke střídavému napětí dochází na svorkách statorových vinutí. Když je dosaženo určité rychlosti, budicí vinutí je napájeno přímo z generátoru, to znamená, že generátor přejde do režimu vlastní excitace.

Střídavé napětí se usměrňovací jednotkou převádí na stejnosměrné. V tomto stavu je generátor zapojen do poskytování požadovaného proudu pro nabíjení napájecího zdroje pro spotřebitele a baterii.

Regulátor napětí se zapne, když se změní zatížení a rychlost klikového hřídele. Zabývá se úpravou doby zapnutí budicího vinutí. Doba zapnutí vinutí pole se snižuje se snížením vnějšího zatížení a zvýšením frekvence otáčení generátoru. Čas se zvyšuje se zvyšujícím se zatížením a snižující se rychlostí. Když spotřebovaný proud překročí možnosti generátoru, akumulátor se zapne. Na palubní desce je výstražná kontrolka, která sleduje provozní stav generátoru.

Hlavní parametry generátoru:

  • Jmenovité napětí;
  • jmenovitá budicí frekvence;
  • jmenovitý proud;
  • frekvence vlastního buzení;
  • Efektivita (výkonnostní koeficient).

Jmenovité napětí je 12 nebo 24 V, hodnota napětí závisí na konstrukci elektrického systému. Jmenovitý proud je maximální proud zpětného rázu při jmenovitých otáčkách (je 6000 ot / min).

Charakteristika proudu a rychlosti je závislost síly proudu na rychlosti generátoru.

Kromě jmenovitých hodnot má charakteristika aktuální rychlosti i další body:

  • minimální proud a minimální provozní otáčky (40-50% jmenovitého proudu je minimální proud);
  • maximální proud a maximální rychlost (ne více než 10% maximálního proudu překročí jmenovitou hodnotu).

Video