Генератор автомобиля превращает энергию

Генератор авто. Устройство и как работает

Генератор в автомобиле

Генератор появился в автомобильной промышленности в начале 20 века наряду с АКБ, который требовал постоянно подзарядки. Это были огромные узлы постоянного тока, требующие постоянного обслуживания. Современные генераторы стали компактными, высокая надежность отдельных деталей обусловлена внедрением новых технологий производства. Далее разберем устройство, принцип работы и типичные неисправности генератора подробнее.

Что такое генератор авто

Автомобильный генератор — узел, который преобразовывает механическую энергию в электрическую и выполняет следующие функции:

• обеспечивает постоянный и непрерывный заряд аккумулятора при работающем двигателе;
• обеспечивает электропитанием все системы во время запуска двигателя, когда стартер потребляет большое количество электроэнергии.

Генератор устанавливается в подкапотное пространство. За счет кронштейнов крепится к блоку ДВС, приводится в движение посредством приводного ремня от шкива коленчатого вала. Подключен электрогенератор в электроцепи параллельно аккумуляторной батареи. Заряд АКБ производится только тогда, когда вырабатываемое электричество превышает напряжение батареи. Мощность вырабатываемого тока зависит от оборотов коленчатого вала, соответственно напряжение возрастает с оборотами шкива с геометрической прогрессией. Для предотвращения перезаряда генератор оснащен регулятором напряжения, который регулирует количество напряжения на выходе, обеспечивая 13.5-14.7V.

Устройство и особенности конструкции

Автомобильные генераторы выполняют одну и ту же функцию, работают по одинаковому принципу, но отличаются друг от друга размером, схемой реализации деталей узла, размерами шкива, характеристиками выпрямителей и регулятора напряжения, наличием охлаждения (жидкостное или воздушное часто применяются на дизельных двигателях). Генератор состоит из:

• корпуса (передняя и задняя крышка);
• статор;
• ротор;
• диодный мост;
• шкив;
• щеточный узел;
• регулятор напряжения.

Корпус

Абсолютное большинство генераторов имеют корпус состоящий из двух крышек, которые соединяются между собой шпильками и стягиваются гайками. Исполнение детали из легкосплавного алюминия, который отличается хорошим теплоотводом и не намагничивается. На корпусе имеются вентиляционные отверстия, обеспечивающие теплообмен.

Статор

Имеет кольцевидную форму, установлен внутри корпуса . Является одним из главных деталей, который служит для создания переменного тока за счет магнитного поля ротора. Состоит статор из сердечника, который собран из 36 пластин. В пазах сердечника находится медная обмотка, которая служит для образования тока. Чаще всего обмотка трехфазная, по типу соединения:

• звезда — концы обмотки соединены между собой;
• треугольник — концы обмотки выводятся отдельно.

Ротор

Вращающаяся делать, ось которой вращается на шариковых подшипниках закрытого типа. На валу установлена обмотка возбуждения, которая служит для создания магнитного поля для статора. Для обеспечения правильного направления магнитного поля над обмоткой установлена два полюсных сердечника с шестью зубами для каждого. Также вал ротора оснащен двумя медными кольцами, иногда латунными или стальными, через которые поступает ток от аккумулятора на катушку возбуждения.

Диодный мост/ выпрямительный блок

Также один из главных компонентов, задача которого преобразовывать переменный ток в постоянный, обеспечивая стабильный заряд автомобильного аккумулятора. Диодный мост состоит из положительной и отрицательной радиаторной полосы, а также диодов. Диоды герметично впаяны в мост.

Ток подается на диодный мост с обмотки статора, выпрямляется и поступает на АКБ через выводной контакт в задней крышке.

Шкив посредством приводного ремня, передает крутящий момент на генератор от коленчатого вала. Размер шкива определяет передаточное число, чем больше его диаметр — тем меньше необходимо энергии на вращение генератора. Современные автомобили переходят на обгонную муфту, смысл которой сглаживать колебания вращения шкива, сохраняя натяжение и целостность ремня.

Щеточный узел

На современных авто, щетки объединены в один узел с регулятором напряжение, им меняются только в сборе, так как их срок службы довольно большой. Щетки служат для передачи напряжения на контактные кольца вала ротора. Графитовые щетки прижимаются пружинками.

Регулятор напряжения

Полупроводниковый регулятор обеспечивает поддержание необходимого напряжения в заданных параметрах. Находится на блоке щеткодержателей или может выводиться отдельно.

Как работает генератор авто

Схема работы генератора следующая: при повороте ключа в замке зажигания включается электросеть. Напряжение с аккумулятора поступает на регулятор, который в свою очередь, передает его на медные токосъемные кольца, конечный потребитель — обмотка возбуждения ротора. С момента вращения коленвала двигателя, через ременную передачу начинает вращаться вал ротора, создается электромагнитное поле. Ротор образует переменный ток, при достижении определенных оборотов обмотка возбуждения питается с самого генератора а не с АКБ.

Далее переменный ток поступает на диодный мост, где происходит процесс “выравнивания”. Регулятор напряжения следит за режимом работы ротора, при необходимости меняет напряжение обмотки возбуждения. Таким образом, при условии исправных деталей, на аккумулятор поступает стабильный ток, обеспечивающий бортовую сеть необходимым напряжением.

На панель приборов более современных авто выведен индикатор АКБ, который указывает на состояние генератора также (загорается при обрыве ремня или перезарядке). Такие автомобили как ВАЗ 2101-07, АЗЛК-2140, и другая советская “техника”, имеют стрелочный индикатор, амперметр или вольтметр, благодаря чему можно следить за состоянием генератора всегда.

Для чего нужен регулятор напряжения

Ситуация: при работающем двигателе заряд аккумулятора резко уменьшается, либо происходит перезаряд. Сначала необходимо проверить АКБ, и если он исправен, значит проблема в регуляторе напряжения. Регулятор может быть выносным, либюо интегрированным в щеточный узел.

При высоких оборотах двигателя напряжение от генератора может повышаться до 16 Вольт, а это пагубно влияет на соты аккумулятора. Регулятор “снимает” лишний ток, получая его с АКБ, а также регулирует напряжение в роторе.

Вредные правила эксплуатации генератора (по Остеру)

Далее приведены ключевые правила, соблюдение которых позволит без проблем вывести из строя генератор как можно скорее:

• правило “переполюсовки” — поменяйте местами провода АКБ и вы устроите необычную яркую вспышку в генераторе, а также легкое облако, доносящееся от него. В тоже время почувствуете незабываемое акустическое удовольствие, слушая щелчки и шипение, а также невероятный запах горящих проводов, и самое главное — ожог 1-3 степени в зависимости от ваших амбиций. Такой “фокус” выводит из строя диодный мост, статор и регулятор частично, к счастью возгорание авто имеет шансы 1:1000. Из “побочек” могут быть выведены из строя комбинация приборов, бортовой компьютер, магнитола и другие комплектующие бортовой сети. Достоинство — осваивается новичками без долгих теорий;
• правило мойки — как можно чаще и тщательнее мойте силовой агрегат, побольше воды и пены, особенно на альтернатор и стартер. Главное, чтобы поток воды обильно вымывал генератор изнутри, сушить категорически запрещается, сразу же запускаем мотор, включаем все энергопотребители и наблюдаем за эффектов. Если его нет — повторяем процедуру. Достоинство — сгоревший “гена” будет чистым;
• дедовский метод — сдергивание провода с “+” клеммы, чтобы проверить заряд на работающем моторе, это главное правило! Вероятность выхода из строя всевозможных реле 50:50, главное обеспечить много искр для эффекта, а также включить все, что питается от электричества;
• “летим” по лужам — многие даже не догадываются, что пользуются данным правилом в дождь. Главное быть всегда уверенным, что ваше авто вне всякого сравнения с водонепроницаемостью подводной лодки, чем глубже лужа — тем ярче эффект. Немаловажно выбирать скорость, при которой больше воды попадает в подкапотное пространство, главное выбросить все пластиковые кожухи и защиты! Главное достоинство — трюк можно повторять везде, где есть вода (даже ручьи и реки), не выходя из авто;
• “меломан” — необходимо установить самую дорогую магнитолу, а лучше две, как можно больше динамиков, пару десятков минимум, усилителей и пару сабвуферов, включаем любимую музыку на всю громкость при работающем моторе, если из-под капота не пошел дым, а воздух остается чистым — значит вы приобрели слишком дешёвую аппаратуру;
• “старый аккумулятор” — способ требует некоторых знаний физики, хотя бы закона Ома. Берем самый старый АКБ, и чем старше, тем вероятнее в нем окажется замкнутая банка. Возможно батарея будет издавать признаки бурной работы, обязательно будет потреблять дикое количество энергии, зато работа инжектора будет нестабильной, а за дальний свет можно забыть. Главное побольше эксплуатировать старый аккумулятор — эффект не заставит себя ждать.

Неисправности автомобильного генератора

Для генератора присущи неисправности механические и электрические.

• обрыв приводного ремня — требуется замена;
• сглаживание ребер шкива, из-за чего ремень проворачивается;
• износ щеток;
• повреждение корпуса генератора;
• выход из строя подшипников.

• износ токосъемных колец за счет трения;
• выход из строя регулятора напряжения;
• замыкание витков статора;
• выгорание диодов выпрямительного моста;
• выгорание конечных проводов заряда;
• выгорание обмотки ротора.

Неисправность любой детали генератора влечет за собой недозаряд или наоборот. Чаще всего выходит из строя регулятор напряжения и подшипники, приводной ремень меняется согласно регламенту ТО.

Кстати, если при случае вы хотите установить улучшенные подшипники и регулятор — обращайте внимание на их характеристики, иначе высока вероятность того, что замена детали не даст нужного эффекта. Все остальные поломки требуют снятия генератора и его разборки, что лучше доверить специалисту. Главное запомните — если вы не будете соблюдать правила по Остеру, то есть все шансы на долгую и беспроблемную работу генератора.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/avtotachki/generator-avto-ustroistvo-i-kak-rabotaet-5ea55ad27c806053df50303b

Принцип работы электрического генератора

Здравствуйте уважаемые гости и подписчики моего канала. Сегодня я хочу рассказать вам о том, по какому же принципу работают все электрические генераторы. Итак, приступим.

Основная задача любого генератора

Главная задача абсолютно любого электрического генератора — это выработка электричества. Но, откровенно говоря, генератор ничего не производит, он лишь трансформирует один вид энергии в другой.

И в основном происходит трансформация механической энергии в электрическую энергию.

В свою очередь механическую энергию получают в результате вращения турбин под действием расширения пара, падения воды и даже ручным приводом.

Так вот генераторы, которые работают на механическом приводе – это пока основной тип преобразователей во всем мире.

Наглядный пример работы простого генератора:

На вращающемся роторе закрепляют либо обмотку намагничивания, либо же неодимовые магниты (ранее закрепляли обычные магниты).

Во всех генераторах принцип работы основан на явлении электромагнитной индукции, согласно которому изменяющийся магнитный поток запускает процесс индуцирования вокруг этого пространства электрического поля.

И если в ту область, где проявляет свое действие индуцированное электрическое поле, направить проводник, то в нем будет наведено ЭДС.

А между концами этого проводника можно будет измерить соответствующее напряжение.

Изменение магнитного потока в генераторе происходит за счет того, что совместно с ротором перемещаются магниты либо же полюсные наконечники намагниченные специализированными обмотками.

При этом проводник, в оном происходит наведение ЭДС в генераторе, выполнен в виде обмотки статора, которая располагается, в большинстве случаев в магнитопроводе. Он размещен на стационарной части установки. При этом данный тип обмотки может быть реализован по различному.

При этом в трехфазных генераторах переменного исполнения обмотки статора могут соединяться между собой либо по схеме «Звезда», либо по схеме «Треугольник».

При этом вариант соединения «Звезда» дает возможность получения более высокого напряжения, чем при соединении обмоток «Треугольником».

При этом напряжение будет различаться приблизительно на 1,73. При этом верно утверждение: чем выше напряжение на генераторе, тем меньший ток он способен отдать в сеть.

От чего зависит мощность генератора

Так вот мощность любого генератора зависит от следующих значений:

• Напряжение на выходных клеммах генератора.

Оно в свою очередь имеет прямую зависимость от длины проводника, которым намотана обмотка статора. Так же напряжение зависит от скорости вращения ротора и, конечно же, от индукции магнитного поля на полюсах.

При этом чем больше два вышеописанных параметра, тем выше напряжение генерируется установкой как на холостом ходу, так и под нагрузкой.

В принципе величина тока в теории ограничивается лишь током короткого замыкания. На практике же величина тока при номинальных оборотах зависит от сечения провода обмотки статора и суммарного магнитного потока ротора.

При этом, если по каким-либо причинам магнитного потока не хватает, то иногда применяют такой способ как повышение оборотов. Но в данном варианте на генераторе монтируется автоматическая регулировка напряжения как на автомобильных генераторах.

Это позволит генераторам выдавать необходимый для качественной зарядки ток в расширенном диапазоне оборотов.

Если вам понравилась статья, тогда ставим палец вверх и обязательно подписываемся и ставим лайки. Спасибо, что дочитали до конца.

Источник статьи: http://zen.yandex.ru/media/energofiksik/princip-raboty-elektricheskogo-generatora-5edfb73997a78e51799baabd

Как тебе такое, Илон Маск? Британцы создали генератор, который делает из любого авто электрокар

» src=»https://static.life.ru/publications/2020/4/31/448753687142.26794.jpg» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>

Илон Маск больше не самый умный и предприимчивый на планете. Британцы создали устройство, которое превратит любой автомобиль в электрический.

Прощай, Toyota Prius, мы не будем скучать

Как это работает

Технология HPD, которую разработали британцы из Swindon Powertrain, похожа на технологию использования «мягких гибридных систем», которую уже предлагает ряд производителей, в том числе Audi. В базовой конфигурации компактный электрический бесщёточный двигатель на постоянных магнитах, мощностью 110 лошадиных сил, подключается к обычной бортовой сети. Электричество, которое вырабатывается при движении автомобиля, накапливается в специальных встроенных аккумуляторах. Накопленная энергия позволяет автомобилю некоторое время проехать исключительно на электрической тяге.

Китайцы показали конкурента российского Aurus Komendant

Если верить описанию устройства, размеры аккумулятора позволяют установить его на переднюю или заднюю ось любого колёсного транспорта — автомобиля, грузовика, автобуса, квадроцикла. ОЕМ-решение монтируется вместе с традиционной коробкой передач — электродвигатель, по словам разработчиков, не будет вредить уже существующим и используемым автопроизводителями приводам и редукторам, которые устанавливаются на трансмиссионную ось в машинах с задним — «классическим» приводом.

Дешевле, чем бензин? Сколько на самом деле стоит ездить на электромобиле

По своей механике HPD от Swindon Powertrain ничем не отличается от EV-решений для современных гибридных автомобилей — для британского электродвигателя, по словам создателей, можно докупить высоковольтную батарею и зарядное устройство. После таких заявлений возникает закономерный вопрос: а можно ли переоборудовать любую машину в гибрид? Спойлер — можно. И это очень плохая новость для Tesla, Toyota и вообще любого производителя гибридных и электрических систем.

Экономия на покупке гибрида — спорный вопрос, который порождает ожесточённые споры по сей день. Переплатить 20–30% от цены бензиновой машины или на эти же деньги заправляться в течение пары лет? На этот вопрос каждый автомобилист ответит сам. Экономику от владения исключительно электрической машиной по сравнению с бензиновой мы уже считали ранее, и теперь настало время выяснить, есть ли смысл переделывать собственный автомобиль в гибридный. У технологии поддержки бензиновой силовой установки электричеством есть как достоинства, так и недостатки.

Илон Маск, ты доволен? Число электромобилей в России за год выросло вдвое

• Достоинства. Крутящий момент и сильное ускорение как со старта, так и в движении. Сниженный на 30–40% расход топлива при движении в городе. Снижение износа деталей и экономия на расходных материалах (тормозные диски, колодки).

• Недостатки. Сложность ремонта и обслуживания гибридных и электрических систем. Повышенный расход заряда батареи в холодное время года. Ненадёжность элементов питания в случае ДТП (возможны возгорания), износ АКБ, выход из строя электродвигателей, небольшой ресурс (до пяти лет у гибридных и электрических систем предыдущего поколения).

Выживаем без нефти. Можно ли ездить на электромобиле в городе?

Директор автосервиса по ремонту и обслуживанию электромобилей Ринат Шайхутдинов отмечает, что главное вложение денег владельцу гибрида или электромобиля предстоит сделать, если из строя выйдет электродвигатель или аккумуляторная батарея.

Замена батареи целиком — удовольствие не из дешёвых. Мы научились менять батареи секциями. Недавний случай — ремонт блоков АКБ у Tesla Model S, которую клиент купил в США с пробегом в 80 тыс. миль [около 130 тыс. километров]. Всего в такой батарее 16 модулей с элементами питания. Мы меняли четыре. Итого вместе с ремонтом и расходными материалами вышло по 1,5 тыс. долларов за блок. Много это или мало, сказать не могу, клиент настоял именно на замене по частям, новую покупать отказался

Директор автосервиса по ремонту и обслуживанию электромобилей

Брать или не брать? Вот в чём вопрос

Самое сложное в истории с электродвигателями от британской Swindon Powertrain — это цена системы. Коммерческий комплект, в который входит только генератор и комплект для подключения установки к автомобилю, стоит 7900 долларов. Это 555 тыс. рублей по курсу на конец мая 2020 года. Производитель заверяет, что автомобиль сразу после установки получает топливную эффективность на уровне современных гибридов, то есть те же (плюс-минус) 20% к топливному циклу в городе. Сложно посчитать, за какое время окупится комплект электрогенератора, но при средних расходах в две-три (реже пять тыс. рублей в неделю) за полный бак бензина речь может идти о временном отрезке примерно в четыре-пять лет, что подталкивает потенциального покупателя системы к той же проблеме, что и владельцев гибридных авто.

Директор строительной компании и по совместительству владелец гибридного автомобиля Lexus RX-450h Артур Комков отмечает, что не ощущает особенной разницы между гибридной машиной и внедорожником исключительно с двигателем внутреннего сгорания.

Насколько я понял экономику таких машин, то на гибридах для ощущения эффекта от электрической установки нужно ездить либо мало, либо очень много. У меня дневной пробег по Москве около 30 километров. Это и в пробках постоять, и резкие манёвры с ускорениями. Единственное, что я понял, гибридная силовая установка позволяет существенно снизить вибрации и шумы от автомобиля. По топливной эффективности разница с бензиновой машиной невелика — вместо 15 литров в городе расход 14. В пробках, с включённым климатом и с другими потребителями, батарея «высаживается» очень быстро, и дальше двигатель работает на её зарядку, поэтому экономический эффект слабо прогнозируем

Директор строительной компании и владелец гибридного автомобиля

Первый электромобиль «Лада» продают за миллион рублей

Как тебе такое, Илон Маск?

А вот родоначальнику серийных электромобилей Илону Маску, да и всем автомобильным производителям вообще стоило бы напрячься. История с генератором от High Power Density (HPD) от Swindon Powertrain — это скорее не про конечного потребителя как автомобилиста, а про покупку технологий. Инженер-разработчик альтернативных энергетических систем на транспорте Игорь Лошаков отмечает, что от существующих систем, применяемых автопроизводителями, британский генератор выгодно отличается.

Во-первых, он меньше. Его размеры — 44 х 40 сантиметров. Это небольшой ОЕМ-комплект, если говорить о внедрении в серийное производство. Во-вторых, у него высокий КПД. 80 кВт и 136 ньютонов момента — это прилично. Не фантастическая цифра, но очень хорошо

Инженер-разработчик альтернативных энергетических систем на транспорте

По словам Лошакова, с точки зрения удобства использования в серийном производстве британский генератор отличается от существующих «мягких» гибридных генераторов тем, что в нём почти нет трущихся поверхностей, а это положительно влияет на ресурс и, как следствие, на стоимость. Никто из автопроизводителей, кроме Tesla, таких решений в последние годы не предлагал, даже крупные концерны вроде Volkswagen, Volvo или GM не располагают успешными серийными машинами.

Водители Tesla не смогли открыть электрокары из-за сбоя в приложении

Создатель системы электромагнитного демпфирования для колёсной бронетехники Пётр Стожаров по нашей просьбе изучил схему работы британского электромагнитного генератора и пришёл к выводу, что в случае грамотного внедрения такого устройства в серийные автомобили потребность в электрических машинах может исчезнуть на ближайшие десятилетия.

Как мне видится, устройство — это более эффективное, чем ранние гибридные системы, но не до конца продуманное решение. Непонятно, почему его презентовали без накопителя [аккумулятора]. Новейший гибрид хорошо реализован в отечественных автомобилях Aurus — там работает система полного цикла. Есть и выработка электричества, и система хранения. Здесь, как я понимаю, речь идёт только об облегчении пуска двигателя и ускорении, ничего более. Но отсутствие механического трения деталей — это всегда перспективно. Если разработать под такую систему хороший бензиновый двигатель, дать возможность заряжать систему от бытовой сети [так называемая схема PHEV], то электрические машины с их запасом хода в 400 километров не будут нужны потребителю

Изобретатель, создатель системы электромагнитного демпфирования

Обычный среднеразмерный кроссовер (например, Toyota RAV-4 или аналогичный ему) с таким генератором, по словам Стожарова, сможет проехать почти вдвое большее расстояние.

Средний пробег обычного городского кроссовера на полном баке — в зависимости от стиля вождения — около 500 километров. Если интегрировать такой генератор и грамотно распределить систему хранения, то можно добиться практически удвоения этого показателя. 900 километров можно выжать из системы, если пробег исключительно шоссейный. Но это для бюджетного автомобиля весьма неплохо

Изобретатель, создатель системы электромагнитного демпфирования

Другая сторона вопроса, как отметил изобретатель, это удорожание машины из-за появления новой системы. В системе не будет никакого смысла, если с текущей отметки в 1,7 млн за новый импортный кроссовер цена на автомобиль взлетит почти до 3 млн рублей — с учётом почти восьми тыс. долларов и расходов на переоборудование производства.

Идеальный показатель в этом отношении — удорожание стоимости не более чем на 10% в расчёте на один автомобиль. Как отметил Пётр Стожаров, если автогиганты вовремя включатся и купят эту технологию, а затем сумеют интегрировать её в серийное производство без сотен миллионов дополнительных расходов, спрос на электромобили может обрушиться. По крайней мере, до того момента, когда на Земле не закончится нефть.

Источник статьи: http://life.ru/p/1326573