Прерыватель цепи на генераторе что это
Прерыватели переменного тока, принцип работы, схемы, варианты управления
В прерывателях переменного тока обычно используются незапираемые тиристоры или симисторы.
Изменение полярности напряжения питающей сети обеспечивает выключение таких силовых приборов при уменьшении их токов до нуля. Таким образом, их недостаток, состоящий в том, что выключение с помощью импульсов управления невозможно, в прерывателях переменного тока нивелируется.
Более того, здесь указанное свойство может оказаться полезным, так как фактический разрыв силовой цепи без воздействия управляющих сигналов всегда происходит при почти нулевом токе, что снижает перенапряжения в случае индуктивной нагрузки (ниже этот вопрос рассмотрен подробней).
Прерыватели на тиристорах. Обратимся к прерывателю (рис. 4.8), подключенному к активной нагрузке с сопротивлением Ян.
Предполагаем, что входное напряжение — синусоидальное:
Система управления формирует в необходимые моменты времени импульсы для включения тиристоров. Через iyi и iy2 обозначены токи управляющих электродов.
В силовой электронике широко используют понятие угла управления. Применительно к рассматриваемому прерывателю углом управления называют угол сдвига по фазе между началом каждой положительной полуволны входного напряжения и соответствующим моментом включения тиристора, Г, а также равный ему угол сдвига по фазе между началом каждой отрицательной полуволны и соответствующим моментом включения тиристора, Пусть угол управления а равен нулю. Изобразим временные диаграммы (рис. 4.9), характеризующие прерывателя (хотя по оси абсцисс откладываются значения со/, такие диаграммы также называют временными, так как при постоянном значении со они также показывают развитие процессов во времени).
Так как а = О, в каждый момент времени один из тиристоров будет включен и напряжение иТ будет практически нулевым (как указывалось выше, напряжение на включенном тиристоре составляет примерно 1 В). Поэтому напряжение на нагрузке будет повторять входное напряжение.
Пусть а = 90 электрических градусов (эл. град.), что соответствует значению радиан (рад). В этом случае (рис. 4.10) действующее напряжение на нагрузке будет пониженным.
Очевидно, что при а 2 180 эл. град, напряжение на нагрузке будет нулевым.
Действующее значение ившх напряжения на выходе при измерении угла управления в радианах определяется выражением:
Эту зависимость называют регулировочной характеристикой. Фазовое регулированиеi рассмотренное на примере прерывателя на тиристорах, широко используется в силовой электронике. Оно характерно тем, что изменение напряжения на нагрузке достигается изменением угла управления.
Так как включение силовых приборов производится с помощью импульсов управления, фазовое регулирование называют также импульсно-фазовым управлением.
Недостатком устройств с фазовым регулированием является сильно отличающаяся от синусоидальной форма тока, потребляемого от сети (для активной нагрузки форма тока совпадает с формой напряжения м). 
Вследствие этого напряжение сети также искажается. ток содержит основную гармонику с частотой напряжения питающей сети и спектр высших гармоник. Первая гармоника тока отстает по фазе от напряжения питающей сети.
Если же угол управления — нулевой, то указанные искажения отсутствуют.
Использование импульсов управления обеспечивает включение тиристоров в строго заданные моменты времени и облегчает их режим работы. Однако достаточно часто используют простейшие схемы управления со сравнительно медленным нарастанием тока управления.
Обратимся к схеме с контактом кнопки или реле (рис.4.11).
При разомкнутом контакте S тиристоры не включаются. Пусть контакт замкнут, иа> 0 и тиристоры выключены. Тогда, в соответствии с изложенным. При этом будет протекать ток в цепи, содержащей следующие элементы: точка я, Z, А, S, цепь управления тиристора Г, (цепь управляющий электрод — катод), точка Б. Пренебрегая падением напряжения на диоде D2 и в цепи управления, получаем 
По мере роста напряжения ивх этот ток будет увеличиваться и тиристор Тх включится. Тиристор Г2, находящийся под обратным напряжением, естественно, является выключенным. На его управляющем рп — переходе (управляющий электрод — катод) имеется обратное напряжение, равное по модулю падению напряжения на диоде D2 (примерно 0,7 В), поэтому iy2 = 0. После включения тиристора, Г, и Т «1 В, поэтому iyX
0 (включение тиристора автоматически снимает сигнал управления). При изменении полярности входного напряжения тиристоры меняются ролями.
Из изложенного следует, что очередной тиристор включается при малом по модулю, но заметном напряжении ивх, что вызывает скачок тока в силовой цепи. Кроме прочего это создает помехи.
Таким образом, данная схема обеспечивает работу прерывателя при угле управления, близком к нулю, не позволяет плавно изменять действующее напряжение на нагрузке и дает возможность только включать ее или отключать. Обратимся к схеме прерывателя на основе симистора (рис. 4.12).
Эта схема по своим свойствам полностью аналогична предыдущей. Но ток управления /у симистора VS может быть как положительным, так и отрицательным. Симистор включается, если исим > 0 (при этом iy 
В рассматриваемой схеме роль контакта играет фототиристор оптопары U, Если система управления обеспечит протекание тока id через светодиод оптопары, фототиристор включится, потечет ток /у (положительный или отрицательный) и симистр VS включится. Такая схема управления является несоизмеримо более быстродействующей в сравнении с контактными, но и она неспособна включать симистор точно в начале каждой полуволны питающего напряжения.
Более совершенные схемы управления формируют качественные, с крутыми фронтами импульсы управления вне зависимости от напряжения на тиристоре (симисторе). Они обеспечивают включение прибора и в самом начале каждой полуволны напряжения питания, и в любой другой момент времени (если в силовой цепи имеется необходимое напряжение). Прерыватели, в которых силовые приборы включаются точно в момент перехода питающего напряжения через ноль, называют устройствами с контролем перехода фазы коммутируемого напряжения через ноль. Уровень помех у них пониженный.
Защита силовых приборов в прерывателях от перенапряжений является важной проблемой, так как превышение допустимого напряжения может вызвать пробой и выход приборов из строя.
Одной из причин возникновения перенапряжений является наличие даже небольшой индуктивности нагрузки или соединительных проводов.
Обратимся к схеме с активноиндуктивной нагрузкой (рис. 4.14).
Рассмотрим подробно процесс выключения тиристора.Пусть в начале рассматриваемого малого отрезка времени тиристор включен, но ток / вследствие изменения входного напряжения стремится к нулю (рис. 4.15). В момент времени t напряжение ивх изменяет полярность. С некоторой задержкой, вызванной влиянием индуктивности L, изменит полярность также ток / (момент времени г2). Обратный (отрицательный) ток i будет протекать из-за наличия избыточных зарядов в полупроводниковой структуре тиристора.
К моменту времени /3 избыточные заряды настолько уменьшатся, что увеличение модуля тока / прекратится. Напряжение ит к этому моменту станет отрицательным и практически сравняется с напряжением ивх. С момента времени начнется быстрое уменьшение по модулю тока /, вызванное дальнейшим уменьшением избыточных зарядов, причем скорость изменения тока будет определяться внутренними процессами в тиристоре вне зависимости от параметров внешней цепи. Это приведет к скачкообразному росту обратного напряжения. Максимальное по модулю значение Uмакс этого напряжения определяется выражением, где производная тока по времени в момент времени.
Так как uex (t$) 0> модуль напряжения Uмакс равен сумме модулей напряжений uex(t3) и L. Напряжение Uмакс может оказаться чрезмерно большим по модулю, вполне достаточным для пробоя тиристора. К моменту времени г4 напряжение на тиристоре сравняется с входным напряжением. Для предотвращения пробоя тиристоров (симисторов) в прерывателях достаточно часто используют дополнительные элементы. Обратимся к рекомендуемой схеме включения отечественного прерывателя (твердотельного оптоэлектронного реле) 5П19.10ТСВ110012 (напряжение изоляции 4000 В, среднеквадратичное значение коммутируемого напряжения 630 В, пиковое значение коммутируемого напряжения 1200 В, среднеквадратичное значение коммутируемого тока 100 А, импульсный коммутируемый ток 1000 А при длительности импульса 10 мс) (рис. 4.16).
Рассматриваемое устройство имеет оптоэлектронную гальваническую развязку входной и силовой цепей.
Для защиты от перенапряжений используется ДС цепочка (Д и С) а также варистор R2 (нелинейный резистор, ток которого начинает быстро возрастать после достижения напряжением некоторого порогового значения). br> Энергия, запасенная в индуктивности, при выключении тиристоров поглощается варистором и /С цепочкой, и перенапряжение ограничивается. Естественно, указанные элементы ограничивают перенапряжения, вызванные и другими причинами (например, кратковременным увеличением напряжения ивх).
Реверсивные однофазные прерыватели фактически содержат два рассмотренных обычных (нереверсивных) прерывателя и обеспечивают, к примеру, изменение направления вращения однофазных электродвигателей.
Трехфазный прерыватель (рис. 4.17) по существу состоит из 3 однофазных прерывателей. Нагрузки могут быть соединены в звезду (рис. 4.17, а) или в треугольник (рис.4.17, б).
Реверсивные трехфазные прерыватели обеспечивают изменение направления вращения трехфазных электродвигателей.
Преимуществами бесконтактных переключающих устройств в сравнении с контактными являются: эвг..
• большая допустимая частота переключений,
• большой срок службы,
• искробезопасность и взрывобезопасность,
• бесшумность,
• простота обслуживания и малые эксплуатационные расходы.
Генераторы: как они устроены, и как их ремонтируют
Уважительное «геннадий» или панибратское «гена» неспроста написаны с маленькой буквы! Это не имя автослесаря, а шутливо-жаргонное прозвище электрогенератора – одного из важнейших узлов автомобиля, практически не изменившего свою конструкцию за несколько десятилетий. Давайте познакомимся с «геннадием» поближе, изучив его сильные и слабые стороны и поняв, с каких фронтов можно ждать сюрпризов по электрической части автомобиля.
«Дитя света»
А втомобильный генератор в современном понимании порожден любовью человечества к электрическому свету. Машины эпохи зари автомобилизма имели лишь простейший узел под названием «магнето» – миниатюрный генератор, совмещенный с прерывателем зажигания, интегрированный в корпус двигателя и выдающий исключительно высоковольтные импульсы для работы свечей. Ни лампу, ни какой-то иной потребитель электроэнергии к магнето подключить было нельзя, поэтому машины XIX века освещали дорогу карбидными лампами, в которых горел ацетилен – от двигателя внутреннего сгорания помощи ждать не приходилось.
Однако достаточно скоро стало очевидно, что двигатель автомобиля должен порождать больше электричества: не только для собственной работы, но и для работы внешних потребителей – фар, клаксона, измерительных приборов передней панели, зарядки батареи и тому подобного. Поэтому рядом с высоковольтной «искровой» обмоткой магнето появилась дополнительная обмотка – низковольтная, дающая бортовое напряжение. МАГнето + ДИНамО-машина = магдино. Так стали называться первые генераторы.
Но поскольку магнето и магдино традиционно встраиваются непосредственно в двигатель, мощность их ограничена небольшими габаритами. И как только стало ясно, что рост мощности генераторов неизбежен, «гена» стал внешним – он переехал на кронштейн на блоке цилиндров и вращение стал получать от внешней передачи – ременной, а иногда цепной или шестеренчатой.
Первые генераторы вырабатывали постоянный ток, однако после развития в середине ХХ века полупроводниковой промышленности и появления мощных выпрямительных диодов генераторы стали производить переменный ток, который затем выпрямлялся до постоянного диодными мостами. Смена типа тока позволила скачкообразно в несколько раз и понизить габариты и массу генераторов, и поднять их мощность.
Собственно, современный генератор практически идентичен тому, что стоял на машинах, разработанных и 10, и 20, и 30, и более лет тому назад. Двигатели и КПП год за годом усложняются, а едва ли не главный внешний электроагрегат остается практически неизменным. Его конструкция неидеальна, но являет собой золотой баланс свойств и стоимости. Появляются, правда, дополнительные узлы и усовершенствования – например, вместо элементарного шкива для ремня на генератор может устанавливаться обгонная муфта, как в стартерном бендиксе, или в обмотке статора увеличивается количество катушек и усложняется диодный мост, но большинство генераторов все же по-прежнему обходятся классической конструкцией.
Как устроен генератор
Две половинки корпуса, отлитые из алюминия, образуют «бочонок» и стянуты друг с другом болтами. Внутри «бочонка» расположена кольцевая обмотка – катушка статора, с которой мы снимаем переменное напряжение. Снаружи к этой обмотке подключен диодный мост, прикрытый пластиковой защитной полукрышкой и делающий из переменного напряжения постоянное. Через корпус генератора проходит ось – вал, вращающийся на двух подшипниках и приводимый в движение за шкив ремнем от коленвала двигателя.
На валу генератора установлен и вращается вместе с ним ротор с катушкой внутри – электромагнит. Через пару скользящих контактов и угольные щетки на него подает управляющий ток регулятор напряжения, следящий за тем, чтобы генератор выдавал на выходе 14 вольт – без регулятора величина напряжения будет зависеть от оборотов и способна достичь нескольких десятков вольт, опасных для 12-вольтового автомобильного электрооборудования.
Неисправности генератора
Генератор на большинстве машин достаточно прост по конструкции, и благодаря этому количество разновидностей его неисправностей невелико, а диагностика несложна. «Плавающих» проблем, которые затруднительно выловить и локализовать, в нем практически никогда не бывает.
Самые слабые узлы генератора – не механические, а электронные: это диодный мост, состоящий из шести мощных диодов, объединенных в три группы на алюминиевой пластине-радиаторе, и регулятор напряжения. Выходят из строя они из-за перегрузки (из-за систематической работы с перегрузкой от нештатных потребителей тока, если прикуривать чужую машину, не заглушив свой двигатель, или из-за короткого замыкания в банках аккумулятора), из-за появления микротрещин от постоянной смены подкапотной температуры в широких пределах и проникновения в трещины влаги, а также иногда и вовсе без видимых причин – с электроникой это случается… В регуляторе напряжения еще вдобавок со временем стачиваются графитовые щетки. При этом и диодный мост, и регулятор напряжения в сборе со щетками могут быть заменены на новые.
На втором месте по выходу из строя – подшипники. Их в генераторе два — более мощный и массивный передний, а также задний – меньших габаритов. Страдает чаще всего передний, поскольку на него приходятся и нагрузка от туго натянутого ремня, и проникновение пыли и влаги извне. Подшипники проявляют себя гулом и визгом, который исчезает, если завести мотор при снятом ремне генератора. Они также могут быть заменены новыми.
На третьем месте – более неприятные неисправности, хотя и, к счастью, более редкие. Могут сточиться до основания два медных колечка на валу – контакты для питания обмотки ротора, по которым скользят графитовые щетки регулятора напряжения. Колечки эти достаточно долговечны, поскольку пружины щеток слабенькие, но, отработав несколько комплектов щеток, кольца с годами могут прийти в негодность. В качестве запчастей встречаются не всегда, и для конкретной модели генератора их можно не найти… Если же купить удалось, то снимаются с вала они единым блоком (залиты в пластик), и одним блоком же ставятся новые.
Еще от старости может произойти разрушение изоляции проводов обмотки статора и возникнуть короткое замыкание между витками. Как правило, такое ремонтировать невыгодно, хотя в принципе перемотка возможна. Неисправности типа разрушения корпуса рассматривать, наверное, не стоит, хотя и они, безусловно, случаются, и, как ни странно, некоторые отечественные производители генераторов поставляют в розничную продажу половинки «бочонка».
Ремонт генератора
Теперь рассмотрим ремонт генератора на живом примере. Автомобиль ВАЗ-2115 приехал на сервис с проблемой отсутствия зарядки аккумулятора. Электрик, к его чести, не приговорил, не глядя (как это часто делается), диодный мост и регулятор скопом, а сперва проверил проводку к генератору, затем (не снимая генератор с машины) извлек из него регулятор напряжения и проверил его при помощи внешнего источника напряжения 15-16 вольт и нагрузочной лампы, сымитировав штатную работу – регулятор оказался исправен. Целыми оказались и щетки регулятора, контактные кольца на валу и обмотка ротора. После этого мастер посветил фонариком на диодный мост, увидел обугленный диод, сделал вывод о неисправности моста… и предложил полную замену генератора!
Почему? Все просто: на наш генератор, рожденный Ржевским заводом автотракторного электрооборудования ЭЛТРА, модели 5102.3771, устанавливается 80-амперный диодный мост МП13-80-3-2, который стоит в магазине… 909 рублей, и меняется он не так, как, скажем на старой-доброй «девятке», где это делалось при помощи отвертки и без снятия генератора с машины. В нашем случае мост меняется с использованием мощного паяльника, и генератор для этого, по-хорошему, должен лечь на верстак. Это изрядная возня, требующая к тому же определенной аккуратности. Мастер не захотел связываться с этим менее, чем за 2 000 рублей, и намекнул владельцу, что стоимость запчасти и ремонта почти в 3 000 рублей на генератор 2006 года выпуска выглядят бледно на фоне цены нового генератора в сборе в 4 450 рублей. Иначе говоря, можно за 3 000 починить, а можно за дополнительные 1 500 рублей к цене ремонта получить нового «гену» на гарантии, с новыми подшипниками, обмотками, гарантированно лишенными усталостных трещин лака, и так далее. Владелец согласился с такими доводами, и генератор был заменен на новый.
Вот такой неожиданный исход… Мы хотели понаблюдать за недорогим восстановительным ремонтом, а столкнулись с крупноузловой дорогостоящей заменой. Впрочем, ремонт уже завершен, машина восстановила подвижность и уехала, и у нас появилась возможность в спокойной обстановке внимательно взглянуть на генератор изнутри, изучить конструкцию и разобраться, прав ли был мастер. Более того, нам никто не запрещает починить его самостоятельно.
Генератор изнутри
Разборку генератора начинаем со снятия шкива с вала: 6-ручьевой шкив под поликлиновый ремень аккуратно зажимаем в тисках через алюминиевые прокладки и откручиваем гайку пневмогайковертом. Легкие следы замятия на шкиве не страшны, если они контролируемы и прогнозируемы – ни канавки, ни кромки не деформированы.
На валу виден паз под шпонку, однако шпонки самой нет, как нет и паза для нее в шкиве. На данном генераторе шкив крепится трением – затяжкой гайки с гровером с упором во внутреннее кольцо подшипника, а через него – в ротор.
Снимаем пластиковую «полукрышку», под которой прячутся диодный мост и регулятор напряжения. Видим, что мост неисправен – пробит как минимум один диод из шести. Это заметно даже без проверки тестером – видно, что диод обуглен.
Регулятор напряжения снимается легко – откручиванием двух гаек М8. Электрически его уже проверяли, визуально тоже видно, что щетки изношены незначительно. Продуваем, вытираем и откладываем в сторону.
Прерыватель генератора для чего он
Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора
В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.
Функции генератора
При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).
Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.
Виды генераторов
Выделяют два вида автомобильных генераторов:
Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:
Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.
Устройство генератора переменного тока
Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.
Генератор состоит из следующих основных элементов:
Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.
Корпус
В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.
В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.
Привод
Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.
Ротор
На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кольца. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Через контактные кольца на обмотку возбуждения поступает питание от аккумулятора. Контакты обмотки припаяны к кольцам.
На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом крепится крыльчатка вентилятора. Их может быть две. Они нужны для охлаждения внутренних деталей генератора. Также на обоих концах ротора установлены необслуживаемые шариковые подшипники.
Статор
Конструктивно статор имеет форму кольца. Это основная деталь, служащая для создания переменного тока от магнитного поля ротора. Состоит из обмотки и сердечника. В свою очередь, сердечник состоит из соединённых стальных пластин, в которых образуются 36 пазов. В пазы навивается три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Может быть две схемы соединения обмоток: «звезда» и «треугольник». По схеме «звезда» концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. По схеме «треугольник» концы обмоток выводятся отдельно.
Выпрямительный блок или диодный мост
Выпрямительный блок выполняет задачу по преобразованию переменного тока генератора в постоянный, который необходим для питания бортовой сети автомобиля. Другими словами, он выдает напряжение стабильной и одинаковой величины.
Блок также называют диодным мостом, который состоит из двух радиаторных пластин (положительной и отрицательной) и диодов. На каждую фазу приходится по два диода. Сами диоды герметично вмонтированы в пластины. Диодный мост имеет форму подковы.
С обмотки статора ток поступает на диодный мост, затем «выпрямляется», и подается на выводной контакт на задней крышке.
Через диоды ток проходит только в одном направлении, при этом отсекаются токи обратной полярности. Диодный мост может находиться в корпусе генератора, а может быть вынесен за корпус. Но чаще всего он крепится на внутренней стороне задней крышки.
Регулятор напряжения
Регулятор поддерживает напряжение генератора в определенных пределах. В современных моделях применяются полупроводниковые электронные регуляторы напряжения. Они устанавливаются сверху блока щеткодержателей.
Регулятор напряжения и щеточный узел
Когда двигатель работает на больших оборотах, то напряжение на обмотке статора может доходить до 16В. Такое напряжение не должно поступать в бортовую сеть. Чтобы это исключить, регулятор напряжения, получая ток от АКБ, будет снижать его значение. Малый ток на обмотке ротора будет создавать такое же малое магнитное поле. Это значит, что на обмотке статора будет понижаться напряжение.
Щеточный узел
Щеточный узел в современных генераторах объединен с регулятором напряжения в один неразборный механизм. Он передает ток возбуждения на медные контактные кольца ротора. Это простая конструкция, которая состоит из щеткодержателя, двух графитовых щеток и прижимающих пружин.
Принцип работы
Теперь разберем подробнее работу генератора переменного тока в автомобиле. При включении зажигания, на щеточный узел подается ток от аккумуляторной батареи. Через щеточный узел он попадает на медные контактные кольца, а затем на обмотку возбуждения ротора. Напомним, что ротор, по сути, является электромагнитом, который создает магнитное поле. Коленчатый вал через шкив и ременную передачу начинает вращать ротор. Вокруг ротора расположен статор, который от вращения начинает вырабатывать переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.
Через диодный мост переменный ток “выпрямляется” и преобразуется в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Так автомобильный генератор обеспечивает питание потребителей и подзаряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при возрастании частоты вращения ротора. Таким образом поддерживается стабильная нагрузка.
В салоне автомобиля на приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает состояние устройства. Например, лампа может загореться при обрыве ремня. Тогда питание сети будет идти только через аккумулятор. Продолжительность работы в этом случае будет зависеть от уровня заряда АКБ.
Параметры генератора
Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:
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
Мощность автогенератора
Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.
Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р – мощность, I – сила тока, U – напряжение.
Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В – 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.
По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.
Основные неисправности
Устройство довольно надежное и должно работать продолжительное время, но некоторые компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Неисправности могут иметь механический или электрический характер.
Механические неисправности
Главной возможной поломкой может быть обрыв приводного ремня. В этом случае вращение от коленвала на ротор не будет передаваться. Всю нагрузку на себя берет аккумулятор, который начнет разряжаться. Это покажет контрольная лампа в салоне автомобиля. Чтобы избежать обрыва ремня, нужно периодически проверять его состояние и натяжение.
Также может случиться простой износ графитовых щеток. В этом случае надо менять весь щеточный узел.
Электрические неисправности
Неполадки с электрикой в генераторе случаются нередко, и заметить их трудно. Может возникнуть замыкание в обмотках возбуждения ротора или статора, обрыв обмотки. Может выйти из строя регулятор напряжения, что чревато большими проблемами для всей электроники и АКБ. Также случается так называемый пробой диодного моста по различным причинам. Нельзя отключать генератор или АКБ во время работы двигателя. Также нужно следить за надежностью соединений, чистить клеммы и т.д.
Каждому водителю нужно знать устройство и принцип работы автомобильного генератора. Это поможет избежать многих проблем, которые могут возникнуть с устройством. Нужно регулярно следить за компонентами генератора. Проверять натяжение и состояние приводного ремня, крепление устройства, напряжение и другое. При правильной эксплуатации устройство прослужит исправно долгие годы.
Назначение и устройство прерывателя распределителя
Прерыватель-распределитель зажигания – устройство и работа
Основное назначение прерывателя-распределителя – это индуцирование тока высокого напряжения и его направление уже непосредственно в камеру сгорания бензинового карбюраторного или инжекторного двигателя. Узел, который в народе называют трамблер (от французского trembleur – вибратор, прерыватель), бывает для нескольких систем зажигания (контактной и бесконтактной). Устройство прерывателя-распределителя контактного и бесконтактного отличается лишь основными рабочими элементами, а конструкция одинаковая.
У контактного прерывателя есть контакты, а у бесконтактного их, естественно, нет, стоит либо индуктивная катушка, либо датчик Холла.
Устройство и работа прерывателя-распределителя зависят от того, на каком автомобиле он установлен. На военной технике устанавливались еще и экранированные трамблеры, чтобы машина могла ездить в воде. Прерыватель состоит из корпуса, в коем на втулке вращается вал. Нижняя часть вала имеет либо шлицы, либо поперечный пропил, смещенный в сторону, чтобы прерыватель можно было установить только в определенном положении. Привод распределителя зажигания, как правило, происходит от шестерни распределительного вала или от специального промежуточного вала.
В верхней части вала прерывателя-распределителя находится кулачковая муфта (количество кулачков равно количеству цилиндров двигателя) и центробежная муфта опережения зажигания. В верхней части корпуса расположен подшипник, а на нем диск с вольфрамовыми контактами подвижным и неподвижным. Для уменьшения пригорания параллельно с контактами подключен конденсатор. На вал трамблера вставляется бегунок и накрывается крышкой. Снаружи корпуса (внизу) крепится октан-корректор, а сбоку – вакуумный корректор угла опережения зажигания.
Статья в тему: Съемная тонировка стекол автомобиля – доступ света по желанию
Назначение, устройство и работа прерывателя-распределителя
Назначение, устройство и работа прерывателя-распределителя.
Прерыватель-распределитель необходим для прерывания тока низкого напряжения и распределения тока высокого напряжения по цилиндрам двигателя. Прерыватель-распределитель состоит из корпуса (10), приводного валика (11), подвижного и неподвижного дисков, кулачка (6) и регуляторов опережения зажигания. На подвижном диске (15) размещены изолированный рычажок (5) с подвижным контактом (7) и неподвижный контакт (8) со стойкой. Контакты прерывателя наплавлены тугоплавким металлом-вольфрамом. Подвижный контакт прерывателя прижимается к неподвижному пластинчатой пружиной. Вращающийся кулачок (6) нажимает выступом на изолированный рычажок прерывателя и за один оборот размыкает контакты столько раз, сколько выступов на кулачке. Число выступов на кулачке равно числу цилиндров двигателя. Сверху на корпусе прерывателя установлен распределитель. Он состоит из ротора (4) и крышки (1).Ротор изготовлен из карболита, а сверху в него вмонтирована контактная пластина. Он закреплен на выступе кулачка. На наружной части по окружности выполнены гнёзда с зажимами (2) для проводов высокого напряжения к искровым свечам зажигания. В центре крышки расположено центральное гнездо для крепления центрального провода высокого напряжения от катушки зажигания. Внутри крышки против центрального гнезда помещён угольный контакт (3) с пружиной для соединения провода с пластиной ротора, а против каждого гнезда по окружности расположены боковые контакты.
Ротор распределителя, вращаясь вместе с кулачком, соединяет центральный контакт поочередно с боковыми, подавая ток высокого напряжения в искровые свечи зажигания.
Кулачок (6) прерывателя соединён с приводным валиком (11) через центробежный регулятор. Валик приводится в действие от распределительного вала. Центробежный регулятор снабжён грузиками (19), на выступах которых размещается пластина (9) с косыми прорезями. С увеличением частоты вращения коленчатого вала, грузики регулятора расходятся, штифты грузиков перемещаясь в прорезях пластины, поворачивают её и соединённый с ней кулачок в сторону вращения ведущего валика. В результате кулачок размыкает контакты прерывателя, и угол опережения зажигания увеличивается.
В зависимости от условий работы должен быть выбран оптимальный угол опережения зажигания, который влияет на тепловой режим, мощность и экономичность двигателя. В прерывателе-распределителе, кроме центробежного, установлен вакуумный регулятор. Он служит для изменения угла опережения зажигания в зависимости от нагрузки двигателя. Для изменения угла опережения зажигания вручную в зависимости от октанового числа топлива предназначен октан-корректор (8). Им изменяют угол зажигания в пределах ± 12? по углу поворота коленчатого вала. Таким образом, в прерывателе-распределителе действуют независимо три устройства по изменению угла опережения зажигания: центробежный регулятор поворачивает кулачок, вакуумный регулятор – подвижный диск прерывателя и октан-корректор – корпус.
2.2 Технические условия на сборку прерывателя-распределителя.
Все трущиеся поверхности перед сборкой должны быть смазаны смазкой. Грузики центробежного регулятора должны свободно проворачиваться на своих осях. На оси и кронштейны пружин грузиков центробежного регулятора должны быть надеты две пружины. Характеристики пружин приведены в таблице 1.
Биение шейки валика под втулку кулачка относительно шейки под втулку в корпусе не должно превышать 0,03 мм. Перед завёртыванием винта крепления втулки кулачка резьба должна быть смазана натуральной олифой. Под головку винта должна быть положена пружинная шайба. Продольный люфт втулки не должен превышать 0,75…1,0 мм. Вращение шарикового подшипника должно быть свободным, без заеданий. Люфт наружной обоймы относительно внутренней допускается не более 0,05мм. Шариковый подшипник должен быть заполнен смазкой. Фильц должен быть изготовлен из фетра и пропитан машинным маслом. Количество смазки в фильце должно быть в пределах
0,18…0,22 г. Ось рычага прерывателя-распределителя не должна иметь качки в месте крепления к пластине. Рычаг прерывателя-распределителя не должен иметь качки на оси. Подбором текстолитовых шайб должно быть обеспечено совпадение осей контактов с точность до 0,25 мм. Контакты прерывателя должны иметь гладкие шлифованные поверхности, параллельные между собой. Толщина слоя вольфрама контактов должна быть не менее 0,5 мм. Длина гибкого проводника «на массу» должна обеспечивать свободный ход пластины без натяжения. Длина проводника должна составлять 93…97 мм (расстояние между центрами отверстий наконечников). В кольцевую канавку крышки распределителя должна быть установлена на клею пробковая прокладка. Конденсатор должен иметь ёмкость 0,15…,25 мкФ. Допускаются незначительные вмятины корпуса конденсатора, не вызывающие нарушения герметичности и повреждения диэлектрика. Штуцер вакуумного регулятора должен быть плотно затянут, и иметь уплотнительную шайбу. Валик прерывателя-распределителя должен свободно вращаться во втулках корпуса. Перед установкой в корпус валик должен быть смазан консистентной смазкой. Этой же смазкой должна быть заполнена маслёнка прерывателя-распределителя. Соединительный проводник одним концом должен быть соединён с изолированной пластиной прерывателя-распределителя, а другим – с выводной изолированной клеммой на корпусе.
В наибольшей мере технического обслуживания требует контактная система зажигания. При ТО рекомендуется проверить крепление прерывателя-распределителя, осмотреть и очистить сухой тряпкой от грязи, пыли и масла. Также стоит проверить, есть ли трещины и следы выгорания на его элементах, состояние контактов прерывателя, и при необходимости отрегулировать зазор между ними и протереть контакты мягкой ветошью, смоченной в бензине или спирте
Принцип работы прерывателя-распределителя в двух словах
Принцип работы прерывателя-распределителя не сложный. Контакты размыкаются, и в первичной обмотке зажигания появляется магнитное поле, которое необходимо для образования высоковольтного тока. Он с катушки возвращается на крышку распределителя, в которой есть контакт, касающийся бегунка. Он распределяет ток по контактам крышки и дальше по проводам на свечи зажигания. Прерыватель может прийти в негодность по «старости», из-за попадания влаги внутрь или впоследствии механических повреждений.
Со временем в автомобиле все детали и механизмы изнашиваются, и рассматриваемая конструкция также грешит этим. Например, самая обычная выработка во втулке корпуса уже приведет к неустойчивой работе машины, поскольку вал прерывателя будет болтаться. Во время мойки автомобиля или когда вы попали в большую лужу, на прерыватель может попасть влага, и если он не защищен, то работать перестанет. В случае с механическим повреждением все просто: кто-то что-то уронил, чем-то случайно ударил и повредил механизм.