Как работает автомобильный генератор, схемы

Особенности установки генератора

Речь пойдёт не о подключении, а об установке ‒ организации места, где генератор тока будет работать. Нужна просторная твёрдая и ровная площадка. При установке на неровной поверхности, повышается уровень вибрации, что угрожает целостности оборудования. Если говорить о мощных дизельных установках, то для них желательно бетонное или асфальтовое покрытие, в общем, плотное и надёжное основание.

Площадка должна быть ровной

Подключение генератора проводят кабелем, в соответствии с рекомендациями производителей. Само подключение производится в шкафу, куда заводится кабель от генераторной установки. Он подключается после вводного автомата и счетчика.

Если генератор будет уставлен в помещении, в нем должна быть хорошая вентиляция. Планируя на время работы двигателя оставлять двери открытыми, нужна будет решётка, чтобы никто не попал внутрь во время работы станции.

Параметры генератора

Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:

• номинальный ток и номинальное напряжение;
• номинальная частота возбуждения;
• частота самовозбуждения;
• коэффициент полезного действия (КПД).

Номинальное напряжение для бортовой сети автомобиля от генератора 12В или 24В. Токоскоростная характеристика показывает зависимость силу тока от частоты вращения генератора.

Характеристика генератора

Напряжение генератора можно измерить мультиметром. При всех выключенных потребителях без нагрузки на холостом ходу мультиметр должен показывать напряжение в пределах 14,3В – 15,5В. Если напряжение после запуска двигателя свыше 14В, то это может говорить о разряде АКБ и зарядке его генератором. При поочередном включении потребителей (фары, подогрев, кондиционер и т.д.) напряжение уменьшается примерно на 0,2 после каждого включения. Но в итоге напряжение не должно снижаться ниже 12,8В. Если значение меньше, то аккумулятор начнет разряжаться. Если напряжение, наоборот, сильно высокое (14В и выше), то это может привести к выходу АКБ из строя. При этом на выходе самого аккумулятора напряжение должно быть в пределах 12,6В – 12,7В.

Напряжение генератора под нагрузкой может отличаться от номинальных значений 12В. После включения всех потребителей тока значение должно быть в пределах 13,5В – 14В. Если ниже, то это может указывать на неисправность устройства. Допустимым пределом считается 13В.

На картинке ниже показана подробная схема подключения генератора в автомобиле.

Схема подключения генератора

История создания

В конце XIX века компания Роберта Боша впервые разработала нечто похожее на генератор. Устройство было способно зажечь двигатель. В процессе испытаний было выявлено, что машина не подходит для постоянного использования, однако разработчики смогли усовершенствовать аппарата.

В 1890 году фирма практически полностью перешла на производство данного оборудования, так как оно приобрело большую популярность. В 1902 ученик Боша создал зажигание, задействуя высокое напряжение. Устройство было способно добыть искру между двумя электродами свечи, что сделало систему более универсальной.

Начало 60-х годов XX века стало эпохой распространения генераторов по всему миру. И если раньше устройства были востребованы только в автомобилестроении, то сейчас подобные агрегаты способны обеспечить электроэнергией целые дома.

Устройство и принцип работы

Понять, как происходит такое преобразование, можно глядя на простейшую модель генератора. Его работа основана на принципе возникновения ЭДС — электродвижущей силы. Коротко сформулировать суть этого явления можно так, если замкнутая рамка пересекает магнитное поле, в ней возникает (наводится) электрический ток. Чтобы «снять» ток с рамки, используют специальное устройство ‒ щеточный узел. На концах рамки сделаны кольца, которые соприкасаются с токосъёмными контактами (щетками). Щетки, за счет силы упругости пружин, плотно прилегают к кольцам, обеспечивая контакт. К щеткам припаяны провода, по которым далее в устройство и передаётся ток.

Генератор переменного тока: устройство и принцип действия

Как получается переменное напряжение? Представьте себе, рамка вращается, то одной, то другой стороной приближаясь к полюсам (положительному S и отрицательному N). Чем ближе к полюсу, тем сильнее наводимое поле (больше сила тока), чем дальше ‒ тем меньше. Соответственно, на контактных кольцах имеем плавно изменяющуюся силу тока. Она то близка к нулю (когда рамка находится дальше всего), то подходит к максимуму. Таким образом, получаем на выходе ток синусоидальной формы.

Таким образом получаем на выходе генератора ток синусоидальной формы

Те же самые процессы происходят, если прямоугольную рамку закрепить неподвижно, а внутри нее вращать магнитное поле. Ток также имеет синусоидальную форму, просто имеем два типа установок ‒ с неподвижным статором и с неподвижным ротором.

Генератор постоянного тока устроен точно также и отличается только устройство снятия тока. К рамке прикреплены два полукольца, так что щетки снимают ток попеременно, то с одного конца рамки, то с другого. В результате на выходе имеем положительные полуволны, которые близки к постоянному току.

Можно ли восстановить щётки?

В экстренных ситуациях, когда на помощь рассчитывать не приходится, можно воспользоваться советами мастеров по аварийному восстановлению щеточного узла. Однако в полной мере обеспечить надежное функционирование щеточного узла можно только с использованием качественных запчастей, рекомендуемых производителями. Восстановление – всегда временное решение; как только появляется возможность, нужно ехать в сервис.

Процедура замены щеток, несмотря на кажущуюся простоту, требует определенных навыков и специальных знаний. Поэтому лучше поехать в автосервис, где диагностику и техобслуживание электрооборудования вашего автомобиля выполнят быстро и с гарантией качества.

Правила работы вредного генератора (по словам Остера)

Пра­ви­ла рабо­ты вред­но­го генератора

Вот клю­че­вые пра­ви­ла, кото­рые, если им сле­до­вать, лег­ко отклю­чат гене­ра­тор как мож­но скорее:

• Прин­цип «пере­по­лю­сов­ки» — меняй­те места­ми кабе­ли акку­му­ля­то­ра, и в гене­ра­то­ре вы орга­ни­зу­е­те необыч­ную яркую вспыш­ку, а так­же выхо­дя­щее из нее свет­лое обла­ко. При этом вы почув­ству­е­те неза­бы­ва­е­мое аку­сти­че­ское удо­воль­ствие, слу­шая щелч­ки и шипе­ние, а так­же уди­ви­тель­ный запах горя­щих про­во­дов, а глав­ное — куре­ние 1–3 гра­ду­сов, в зави­си­мо­сти от ваших амби­ций. Эта «фоку­си­ров­ка» частич­но подав­ля­ет диод­ный мост, ста­тор и регу­ля­тор, к сча­стью, зажи­га­ние авто­мо­би­ля име­ет шанс 1: 1000. Ком­би­на­ция устройств, бор­то­во­го ком­пью­те­ра, маг­ни­то­фо­на и дру­гих эле­мен­тов бор­то­вой сети может быть отклю­че­на «со сто­ро­ны». Досто­ин­ство — осво­е­но нович­ка­ми без дол­гих теорий;
• Прин­цип мой­ки — мой­те сило­вой агре­гат как мож­но чаще и чаще, исполь­зуя боль­шое коли­че­ство воды и пены, осо­бен­но на гене­ра­то­ре и стар­те­ре. Глав­ное, что поток воды обиль­но про­мы­ва­ет гене­ра­тор изнут­ри, кате­го­ри­че­ски запре­ща­ет­ся сушить, сра­зу запус­кать дви­га­тель, вклю­чать всех потре­би­те­лей энер­гии и наблю­дать за эффек­та­ми. Если нет, повто­ри­те про­це­ду­ру. Досто­ин­ство — сго­рев­ший «ген» будет чистым;
• ста­ро­мод­ный метод — глав­ное пра­ви­ло — вытя­ги­вать про­во­ло­ку из зажи­ма «+» для про­вер­ки нагруз­ки на рабо­та­ю­щий дви­га­тель! Веро­ят­ность выхо­да из строя всех типов реле 50:50, глав­ное — обес­пе­чить мно­же­ство искр для эффек­та, а так­же вклю­чить все, что пита­ет­ся от электричества;
• «Про­ле­тая» по лужам — мно­гие даже не осо­зна­ют, что при­ме­ня­ют этот прин­цип под дождем. Самое глав­ное — все­гда быть уве­рен­ным, что ваш авто­мо­биль несо­по­ста­вим с водо­не­про­ни­ца­е­мо­стью под­вод­ной лод­ки, чем глуб­же лужа — тем ярче эффект. Важ­но выбрать ско­рость, с кото­рой в мотор­ный отсек посту­па­ет боль­ше воды, глав­ное — выбро­сить все пла­сти­ко­вые крыш­ки и защит­ные кожу­хи! Основ­ным пре­иму­ще­ством явля­ет­ся то, что трюк мож­но повто­рить вез­де, где есть вода (даже ручьи и реки), не выхо­дя из машины;
• «Люби­тель музы­ки» — вам нуж­но уста­но­вить самое доро­гое радио, но жела­тель­но два, столь­ко же дина­ми­ков, несколь­ко десят­ков мини­мум, уси­ли­те­ли и несколь­ко саб­ву­фе­ров, вклю­чить люби­мую музы­ку на пол­ной гром­ко­сти, когда дви­га­тель рабо­та­ет, если дым не выхо­дит из-под капо­та, а воз­дух оста­ет­ся чистым, зна­чит что вы купи­ли слиш­ком деше­вое оборудование;
• «Ста­рая бата­рея» — метод тре­бу­ет неко­то­рых зна­ний физи­ки, хотя бы зако­на Ома. Мы берем самую ста­рую бата­рею, и чем она стар­ше, тем боль­ше веро­ят­ность, что это будет закры­тая бан­ка. Воз­мож­но, акку­му­ля­тор подаст при­зна­ки тяже­лой рабо­ты, он навер­ня­ка потре­бит огром­ное коли­че­ство энер­гии, но инжек­тор будет рабо­тать неста­биль­но, и вы може­те забыть о све­то­фо­ре. Глав­ное — боль­ше исполь­зо­вать ста­рую бата­рею — эффект не про­длит­ся долго.

Практическое применение

Индукционные генераторы находят свое применение практически во всех областях жизнедеятельности человеческого общества.

Причем в любом случае, для получения переменного тока используется энергия вращения вала генератора.

Это касается:

1. Крупных гидро-, тепло-, и атомных электростанций.
2. Промышленных электрогенераторов.
3. Бытовых электрогенераторов.

Генераторы, устанавливаемые на электростанциях, вырабатывают большое количество электроэнергии, которая затем передается на огромные расстояния.

Они разрабатываются под конкретные, узкоспециализированные задачи и представляют собой сложнейшие устройства, для установки которых необходимо строить отдельные здания и сооружения. Кроме того, их работа обеспечивается специально организованной инфраструктурой.

Промышленные генераторы используются для обеспечения электроэнергией объектов, в работе которых не должно быть перебоев с подачей напряжения.

Кроме того, их используют для обеспечения электроэнергией строительных площадок, вахтовых поселков, удаленных ферм и буровых установок, находящихся в местах, где подводка стационарных линий электропередач невозможна или экономически нецелесообразна.

Как правило, для работы они используют дизельное топливо, вырабатывая при этом переменный ток большой мощности (220 или 380 В). Используются для этого синхронные генераторы, которые способны обеспечить работу промышленного оборудования большой мощности.

В дизельных установках, вал генератора вращается с помощью двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Электрогенератор на шасси

Все комплектующие изделия, входящие в состав промышленного генератора, монтируются на высокопрочных стальных шасси, которое при необходимости устанавливается:

1. Теплоизолированным контейнером.
2. Передвижным шасси (колесное, на полозьях).

Бытовые электрогенераторы приобрели большую популярность сравнительно недавно.

Они используются для электрификации небольших коттеджей, загородных домов и дач, а также помогают решить ряд проблем, связанных с некорректной работой централизованной электросети и часто применяются в качестве аварийных источников переменного тока на ранее электрифицированных объектах подобного типа.

В устройствах этого типа для вращения вала генератора используют как бензиновые, так и дизельные ДВС. Они вырабатывают переменный ток небольшой мощности (от 0,5 до 15 кВт) и отличаются:

1. Экономичностью.
2. Небольшими размерами.
3. Низким уровнем шума.

При выборе бытового генератора переменного тока, потенциальному потребителю необходимо обращать внимание на:

1. Тип ДВС (бензиновый или дизельный).
2. Заявленную в сопроводительной документации мощность.
3. Тип генератора (синхронный или асинхронный).
4. Фазность.
5. Блок управления.
6. Уровень шума.

Основное предназначение

Генераторы широко используются для производства электроэнергии и представляют собой огромные машины, вырабатывающие ток высокой мощности. Однако не все разновидности имеют такие габариты. Устройства, применяемые в автотранспорте, используются в качестве источников U. Это очень удобно, так как ходовая часть транспорта совершает механические движения и глупо не воспользоваться этим видом энергии для вращения ЭГ.

Генераторы трёхфазного типа переменного тока применяются вместе с мостовым выпрямителем и используются для зарядки аккумулятора. Кроме того, они используются для питания электропотребителей, например, системы зажигания, световой сигнализации и освещения, бортового компьютера и так далее. Подключается устройство к регулятору U, благодаря которому величина U остается постоянной. В авто применяются устройства переменного тока, так как они имеют меньшие размеры относительно своих собратьев — ЭГ постоянного U.

Генератор переменного тока: бензин или дизель?

Для бытовых целей обычно используют бензиновый или дизельный генератор тока. Сказать какой лучше однозначно невозможно, так как они отличаются по характеристикам. Потому для одних условий лучше бензиновый, для других ‒ оптимальный дизельный.

Выбор генератора тока зависит от многих моментов

Когда лучше выбрать бензиновый

Перечень свойств и особенностей бензинового генератора переменного тока:

• Имеет небольшую мощность, не более 10 кВт.
• Не рассчитан на длительную беспрерывную работу.
• Имеет небольшой вес и размеры.
• Работает негромко.

• Небольшая цена.

Основное, что стоит помнить, бензиновый электрогенератор не рассчитан на длительную работу (сутками). Рекомендованная нагрузка, особенно у двухтактных моделей 2–3 часа в день и до 500 часов в год. Зато отличаются такие установки невысокой ценой и компактностью. Это отличный выбор, если надо питать совсем небольшую нагрузку непродолжительное время. Чаще всего такие генераторы берут с собой на природу, охоту, рыбалку и т. д.

Двухтактные бензиновые генераторы — лучший выбор для выезда на природу

Бензиновые генераторы тока с четырехтактными бензиновыми двигателями ресурс имеют существенно больше: до 3000–5000 тысяч часов. Но и его надолго не хватит при постоянной работе. Так что бензиновые генераторы имеет смысл ставить, если электричество отключается у вас редко и ненадолго.

Чем хороши дизельные

Дизельные ‒ более габаритные и мощные

Дизельный генератор с водяным (жидкостным) охлаждением ‒ это уже техника другого класса. Он может работать сутками и используются на предприятиях. На них применяются двигателя двух типов:

• высокооборотистые – 3000 об/мин;
• с низкими оборотами – 1500 об/мин.

Дизельный генератор с низкооборотистым двигателем отличается более низким уровнем шумов, более экономичны в плане расхода топлива на один киловатт. Но они же более дорогостоящие. имеют большие размеры и вес. Если дизельный генератор тока построен на основе высокооборотного движка, обойдётся один киловатт электроэнергии дешевле. Но шуметь дизель будет сильно.

Подобные модели могут обеспечивать предприятия

Итак, если вам нужна установка для выработки постоянного тока на продолжительный период или станция, которая будет снабжать электроэнергией постоянно, вам нужен дизельный генератор жидкостного охлаждения.