Каждый автолюбитель сталкивается с обслуживанием генератора. Бывают случаи выхода его из строя и не всегда верно отдавать его в сервисный центр или покупать новый. Возобновить его работоспособность можно самостоятельно и сделать это довольно просто. В этом случае необходимо знать принцип работы, благодаря которому проверить генератор на предмет исправности очень легко.
Основная информация
Генераторы используются для получения электрической энергии. Они трансформируют другую энергию, при помощи которой получается электрический ток, появляющийся в проводнике за счет электродвижущей силы (ЭДС). Это сила заставляет направлено перемещаться заряженные частицы, которые называются электронами. Электрон имеет отрицательный заряд. При помещении проводника в электромагнитное поле и совершении им движений образуется разность потенциалов.
Это условие можно рассматривать и с обратной стороны: при воздействии движущегося равномерно или равноускоренно в проводнике начинает генерироваться ток. Это явление называется электромагнитной индукцией, получившее широкое применение при изготовлении различных видов устройств и электрических машин. На этом принципе сделаны трансформаторы, электродвигатели и генераторы тока.
Генератор тока — это разновидность электрической машины, преобразующей энергию различного типа в электрическую. Для того чтобы проверить работу генератора на автомобиле, нужно ознакомиться с его устройством и принципом действия.
Устройство электрогенератора
Генераторы любого типа одинаковы по конструктивному исполнению, но есть и некоторые различия. Устройство состоит из таких основных частей:
Корпус.- Неподвижная часть или статор.
- Подвижная часть или ротор (иногда ротор называют еще и якорем).
- Коробка соединительных проводов.
Корпус является главной частью любого генератора, так как в нем осуществляется крепление основных узлов и механизмов. В нем происходит установка подшипников, продлевающих срок службы электрогенератора (далее ЭГ) и смягчающих удары при вращении ротора. Корпус устройства изготавливается из прочного сплава. Кроме того, он служит для защиты от механических повреждений, попадания пыли, влаги и отрицательного влияния внешних факторов.
Статор, имеющий магнитные полюса, выполняется из специальной электротехнической обмотки. Магнитные полюса — это обмотки, состоящие из определенного количества витков провода, диаметр которого подбирается расчетным путем.
Ротор приводит в движение сторонняя сила, при его вращении образуется разность потенциалов. Напряжение (U) или разность потенциалов поступает через кольца в коробку соединительных проводов. С коробки отводится для дальнейшего преобразования в более качественное напряжение.
Принцип работы
Принцип действия основывается на законе электромагнитной индукции. При вращении в однородном магнитном поле происходит образование U на роторе. Работа ЭГ состоит из следующих моментов:
При условии, что ротор является магнитом, который образует электромагнитное поле с заданным магнитным потоком Ф, это поле воздействует на обмотки статора, и в нем начинает генерироваться ток.- Со статора, представляющего катушки, снимается U и передается в распределительную коробку для дальнейшего преобразования. Хотя в некоторых моделях нет необходимости делать его.
Кольца, выполняющиеся из медного проводника, вращаются синхронно с ротором, а графитовые щетки нужны для протекания тока на кольца. Все ЭГ отличаются по конструкции, методу возбуждения обмоток статора, количеству фаз и типу соединения обмоток. Исходя из конструктивного плана, различают два типа:
- Неподвижные полюса, при которых якорь вращается.
- Подвижные полюса.
Последний тип получил широкое применение, так как он генерирует сравнительно большой ток при меньших габаритах и получение U, являющимся близкому к синусоидальному. Этот тип имеет 3 основных модификации:
- Независимое возбуждение.
- Самовозбуждение.
- Работа от постоянных магнитов.
Первая модель приводится в действие сторонним источником механического, теплового, водяного и других видов энергий. Вторая модель питается своим же выпрямленным током, а работа последней осуществляется при помощи постоянных магнитов, образующих магнитное поле с постоянной составляющей Ф.
Одним из наиболее востребованных является соединение звездой (схема 1) с нейтральным проводом, который является компенсатором фазовых перекосов. Кроме того, нулевой провод исключает снижение мощности и нагрев статорных катушек при воздействии кольцевого тока (I).
Схема 1 — Соединение звездой.
К обмоткам, соединенным по типу звезды, нагрузка активной составляющей с нейтральным проводом является минимальной. Однако существует еще одна схема (схема 2) соединения статорных катушек ЭГ треугольником. Она применяется редко в бытовых условиях.
Схема 2 — Соединение статорных обмоток треугольником.
При этом виде подключения обмоток следует подключать приборы и механизмы сравнительно небольшой мощности. Все виды генераторов имеют различные технические характеристики (ТХ).
Технические характеристики
ЭГ отличаются между собой еще по основным техпараметрам: генерируемыми U, I и мощностью (Р), а также частотой вращения ротора и коэффициентом по Р (cosф).
Регуляция U осуществляется благодаря изменению Ф. Для этого последовательно подключают в цепь обмоток возбуждения специальных устройств — регуляторов U. Если используется сторонний двигатель для вращения вала ЭГ, то обороты регулируются на нем. При применении генераторов, возбуждение которых происходит от постоянных магнитов, нужно применять регулятор и стабилизатор U.
Для сетевого подключения применяют параллельное соединение электрогенераторов. Нужно следить за равенством ЭДС, фазовый сдвиг при этом равен 0. Этот процесс называется синхронизацией ЭГ с питающей сетью и для этого применяют специальный прибор, который называется синхроскопом. Синхроскоп является обыкновенной лампой с вольтметром. Он подключается последовательно к ЭГ. Во время пуска электрогенератора происходит регулировка I возбуждения на статорных катушках.
Лампа начинает мигать, а при приближении к оптимальной величине тока эти моргания становятся интенсивнее. В конечном счете она гаснет, и в этом случае процесс синхронизации завершен. Кроме того, показания вольтметра, который еще называется нулевым, должны быть равны 0.
Сферы применения
Трехфазные генераторы используются вместе с диодным мостом для зарядки автомобильного аккумулятора, питания бортсети, системы зажигания, световой сигнализации и освещения, бортового компьютера и прочего оборудования авто. Подключение происходит к регулятору U на интегралке (интегральная микросхема), стабилизирующей его значения в пределах нормы.
Генераторы различаются по сферам применения и следует выделить их основные виды: автомобильный, электрический, инверторный, дизельный, синхронный, асинхронный, электрохимический.
Аккумулятор для автомобиля служит для кратковременного вращения коленвала при помощи стартера. Стартер питается от аккумулятора, который является в большинстве современных авто гибридным. При воздействии на обмотку возбуждения при включении зажигания I течет по кольцам и в обмотке возбуждения генерирует электромагнитное поле, благодаря которому и запускается ротор. Ротор создает волны электромагнитной составляющей, пронизывающих обмотки статора.
Электрогенератор необходим для преобразования энергии различных сторонних источников, оказывающих воздействие на вал последнего. Кроме того, сейчас распространены инверторные типы ЭГ. Они производят качественную электроэнергию и являются автономным источником питания. Основной принцип работы такого инверторного генератора сводится к следующему:
- Переменный высококачественный ток вырабатывается и выпрямляется при помощи диодного моста, на выходе которого появляется постоянное U.
- Постоянное U накапливается в аккумуляторных батареях, из которых при помощи инвертора происходит преобразование в переменный ток.
Часто применяется для бытовых нужд дизельный генератор. Он преобразует энергию при сгорании топлива в электрическую. Топливо представляет собой химический вид энергии, а сгорание — процесс окисления кислородом, содержащимся в воздухе. При сгорании происходит трансформация тепловой в механическую электроэнергию, а дальше, согласно принципу работы генератора, происходит получение электрического тока.
Ротор синхронного ЭГ является постоянным магнитом. У этого магнита есть полюса, число которых может быть в диапазоне от 2 и выше, но это значение всегда кратно двум. При запуске ЭГ ротор производит электромагнитное поле и при увеличении частоты вращения возникает I в обмотках. Вследствие этого, появляется U, которое контролируется спецустройством. Напряжение при этом является стабильным, а следовательно, этот факт является положительной стороной этого типа ЭГ.
В некоторых случаях возможна значительная перегрузка по I. Этот тип требует применения дополнительного оборудования для защиты от перегрузок. Электрогенераторы асинхронного типа отличаются от синхронных тем, что ротор вращается с некоторым опережением.
Источник химической энергии или электрохимический генератор является очень интересным и экологически чистым изобретением. Принцип его работы состоит во взаимодействии водорода и кислорода. Использование этих элементов делает его опасным: водород является взрывоопасным газом, а кислород мощным окислителем (при возгорании водорода пожар только усилится за счет кислорода-катализатора). Следует отметить, что при использовании любого генератора, кроме инверторного, следует применять дополнительные устройства защиты и регуляции параметров выходного U и I.
Способы проверки на автомобилях
Иногда генератор выходит из строя на автомобиле, мотоцикле и других видах транспорта. Существуют такие варианты решения проблемы: ремонт в сервисном центре, покупка нового или ремонт своими силами. Кроме того, непосредственно при покупке нужно проверить зарядку генератора аккумуляторной батареи. Если батарея новая, то при неудачных попытках ее заряда возможен выход последней из строя. Первые два варианта требуют вложения денежных средств, хотя многие автолюбители предпочитают решать проблему самостоятельно. Для устранения основных неисправностей нужно знать типичные поломки:
- Заклинивание подшипников.
- Сгорание обмоток.
- Неисправность щеток.
- Выход из строя реле, которое применяется в регуляторе U.
При заклинивании подшипников происходит заклинивание ротора и для устранения этой проблемы нужно разобрать и смазать подшипники. Кроме того, если они пришли в негодность, то нужно заменить их другими.
При сгорании обмоток роторной и статорной катушек ее нужно прозвонить тестером на предмет короткозамкнутых витков, а при необходимости — перемотать. Как правило, щетки подлежат замене, но бывают случаи ослабления пружин, необходимых для амортизации вращения вала и щеточного узла. Пружины нужно в этом случае тоже заменить. Реле регулятора U отвечает за зарядку батареи от ЭГ и при выходе его из строя АКБ не заряжается вообще.
В основном происходят неполадки электрического плана и проверить генератор на машине, не снимая его, достаточно просто. Существует 2 способа проверки: прозвонить генератор мультиметром и проверка работы генератора на автомобиле под нагрузкой.
Проверить генератор автомобиля в домашних условиях при помощи мультиметра можно условно разделить на несколько этапов:
Замерить U на клемах АКБ при неработающем двигателе внутреннего сгорания (ДВЗ). U должно быть в пределах: 12,6-12,8 В.- Запустить авто и произвести измерение при работающем ЭГ. Он должен выдавать U от 13,8 до 15 В.
- Подключить максимальную нагрузку и измерить U на ЭГ. Идеальным вариантом будут показатели более 13,8 В. Если по каким-то причинам U меньше нужного значения, то следует проверить ЭГ на предмет его работоспособности.
Для проверки нужно точно знать модель и параметры ЭГ: U, I, сопротивление обмоток (R). Его (ЭГ) нужно отсоединить от проводки авто и начинать прозванивать при помощи мультиметра, а затем сравнить показатели с необходимыми.
Второй способ является простым и дает результат не хуже первого. Основные шаги проверки генератора для ВАЗ (хотя этим способом можно проверять ЭГ для любого вида транспорта):
Запустить двигатель и включить электрооборудование, например, фары (нагрузка должна быть незначительной).- При работающем ДВЗ снять при помощи ключа минусовую клемму, идущую на аккумулятор.
- Если при этих манипуляциях электрооборудование работает нормально, то генератор исправен.
- Иначе, необходимо прозванивать его и при возможности заменить (если поломка окажется серьезной).
Таким образом, нет необходимости идти в сервисный центр для ремонта автомобильного ЭГ или покупать новый. Прежде всего нужно разобраться с неисправностью, ведь в большинстве случаев она оказывается достаточно примитивной и легко устраняется даже неопытным автолюбителем.
Originally posted 2018-07-04 08:19:21.