Typer av bilgeneratorer. Likström och växelström
Detta material är pedagogiskt och informativt och är främst avsett för dem som inte har sysslat med bilar eller precis har köpt sin första bil. Låt oss överväga ett av de viktiga ämnena, eller snarare, vi kommer att svara på frågan om vad en bilstartare och generator är, samt varför en generator och en startmotor behövs i en bil, vilken funktion de utför. Du kommer att lära dig allt detta i detta utbildningsmaterial.
Så låt oss börja med generatorn. Generatorns huvudsakliga syfte är att ge ström till bilens elförbrukare och ladda batteri(batteri) med motorn igång.
Under de senaste åren har generatorns design förändrats avsevärt, och DC-generatorer, såväl som vibrationsspänningsregulatorer, har redan blivit ett minne blott. Nu har moderna generatorer ökat specifika indikatorer, deras uteffekt har ökat, vikt och dimensioner har minskat och pålitliga skyddselement har dykt upp. Generatorer från tidigare år hade en utström på 45-60A, och nu har deras effekt ökat avsevärt och når 90-140 Ampere och ännu högre. Allt detta beror på närvaron av ytterligare enheter och utrustning i moderna bilar. Detta inkluderar belysning, luftkonditionering, värmesystem och underhållning av moderna bilar. Allt detta kräver ytterligare energiresurser.
För lastbilar och bussar samt specialutrustning installeras högeffektsgeneratorer som har skillnader jämfört med bilar. De har skillnader i sin design, till exempel är två polsystem av rotorn installerade, monterade på en axel, de har också 2 excitationslindningar och så vidare. För bilägare listar vi nedan huvudtyperna av generatorfel. Jag skulle vilja notera att gör-det-själv-reparation av en startmotor eller generator kräver vissa kunskaper och färdigheter. Om du inte har någon, rekommenderas det att kontakta specialister i denna fråga.
Huvudtyperna av generatorfel:
Ingen batteriladdning - kontrollampan på instrumentbrädan tänds när motorn är igång (säkringen i generatorns magnetiseringskrets är trasig, drivremmen är lös eller skadad, det finns en öppen eller kortslutning i kablaget, spänningsregulatorn är felaktig);
Batteriet laddas ur under driften av bilen (det finns ingen säkringskontakt i uttagen, drivremmen är lös, spänningsregulatorn är felaktig);
Batteriet laddas om under driften av bilen (spänningsregulatorn är felaktig, det finns ingen extra "+" på spänningsregulatorn för vissa generatormodeller);
Ett högt ljud hörs under driften av generatorn (lossning av remskivans fästmutter, likriktarenheten är defekt, förorening av släpringar och borstar, brist på smörjning i lagren eller deras slitage, brott på en av statorlindningarna) ;
etc.
Några av de ledande generatortillverkarna är sådana märken som VALEO, BOSCH, NIPPON DENCO, MAGNETI MARELLI, MOTORCRAFT, HITACHI, DELCO REMY, MITSUBISHI.
Har du någonsin tänkt på detta enkel fråga, Vad modern bil nästan som ett "hem på hjul"? Den har allt: belysning, ett kylskåp, en dammsugare, en luftkonditionering, en kaffebryggare, etc. Och ändå är ingen av oss rädd för "bilelektricitet", det vill säga det finns ingen rädsla på grund av det faktum att det kommer att "skita". Och allt eftersom källan till elektricitet i bilen är batteriet när motorn inte är igång, eller generatorn när motorn är igång. Och matningsspänningen är bara 12V. Och det är, som bekant från skolfysikkursen, inte farligt för människors liv. Låt oss anstränga vårt minne och komma ihåg en enkel formel:
U-spänning
Jag-ström
R-elektriskt motstånd
Av denna formel följer det
Det är strömmens storlek som är farlig för människors liv. Människokroppen har ett visst elektriskt motstånd, för var och en av oss har det sitt eget värde, vissa har mindre, vissa har mer, men i en allmän approximation kan detta värde anses vara konstant. Med en strömförsörjningsspänning på 12V är mängden ström som flyter genom människokroppen otillräcklig för att besegra den, det vill säga vår kropp kan motstå den. PÅ bästa fall, det kan jämföras med ett myggbett, eller ännu mindre. Därför plockar vi djärvt upp nakna ledningar i bilen, utan rädsla för att vi kommer att bli "knackade".
Låt oss nu se vad som händer om vi ökar spänningen på nätaggregatet. Eftersom det elektriska motståndet i vår kropp är ett konstant värde (igen, jag upprepar att detta bara är villkorat, i själva verket beror värdet på människokroppens motstånd på många faktorer), då med en ökning av kraftens spänning källan kommer strömmen som flyter genom den att öka. Så snart det når ett värde där vår kropp inte längre kommer att kunna motstå det, i det ögonblicket kommer vi att "skymmas". Experimentellt drogs slutsatsen att människokroppen kan motstå elektrisk ström tills spänningen på strömkällan stiger till 36V (även om detta värde under vissa omständigheter också kan vara farligt). Alla kraftkällor över detta värde är farliga för människors liv. Och i våra hem är matningsspänningen 220V, det vill säga cirka 6 gånger den maximalt tillåtna säkra spänningen för människoliv! Hur är det, frågar du, var det verkligen omöjligt att använda samma spänning i våra hem som i en bil? Trots allt skulle antalet människor som drabbas av elektrisk ström i vardagen kunna minskas till nästan noll! Ha inte bråttom, det är inte så lätt. Faktum är att både batteriet och generatorn i bilen är källor för likström, och våra hem är anslutna till en växelströmskälla, som är kraftverk. Dessa två typer av elektrisk ström har olika egenskaper. Om likströmmen inte ändrar sin storlek och riktning över tiden, då växelström förändras över tid i storlek och riktning, faktiskt, det är därför det kallas variabel.
Och låt oss nu jämföra avståndet från den aktuella källan (batteri eller generator) till enheterna i bilen (strålkastare, kylskåp, radio, etc.) med avståndet från kraftverket till vårt hus. I det första fallet är det meter, och i det andra är det tiotals eller till och med hundratals kilometer. Och det är här som ligger främsta orsaken varför vi använder växelström i våra hem. Faktum är att likström inte kan överföras över långa avstånd utan påtagliga förluster. Med andra ord, om 12V DC levererades från kraftverk till våra hem, som i en bil, då elektricitet kunde inte övervinna motståndet hos ledningar av en så lång längd, och det skulle inte vara någon nytta från våra uttag. Vid användning av växelström är situationen mycket bättre. Det kan sändas över långa avstånd utan betydande förluster. Dessutom, eftersom förluster fortfarande existerar (där utan dem!), hittade vi ett sätt att minimera dem i processen att sända över långa avstånd. Och denna metod följer av formeln:
P-effekt
U- spänning
I-strömstyrka
Eftersom ju högre strömstyrkan är, desto större är förlusten, vid användning av växelström vid samma effekt räcker det med att öka spänningen många gånger (upp till tiotusentals volt), strömstyrkan kommer att minska, och därför kommer även förlusterna att minska. Vid rätt tillfälle, precis innan den levereras till konsumenterna, reduceras växelströmmen igen till önskat värde (220 volt), och den kommer in i våra hem. Det vill säga den största fördelen med växelström är att dess spänning är ganska lätt att öka eller minska med en transformator. När det gäller likström skulle det vara nödvändigt att öka kraftkällan (kraftverket), och dessutom skulle dess huvuddel spenderas på att övervinna ledningarnas motstånd.
Överallt på våra gårdar kan vi se transformatorer (transformatorer). En grupp hus är anslutna till var och en av dem, och det är de som säkerställer stabiliteten på spänningen i våra uttag. Men efter att du satt i kontakten på din hushållsapparat (TV, mobiltelefonladdare, etc.), händer intressanta saker. Växelström högspänning 220V, som vi alla är så rädda för, omvandlas med hjälp av vissa kretsar till lågspänd likström, som är helt ofarlig för människoliv. Det är förresten i processen med denna omvandling som mycket stora förluster av el uppstår. som mest ett enkelt exempel Jag ska ge dig nästa. Känn på laddaren med händerna medan du laddar din mobiltelefon. Det är varmt. Det vill säga, i processen att omvandla växelström med en spänning på 220V till en likström med en spänning på 5V, försvinner lejonparten av elektriciteten som värme till det omgivande utrymmet. Föreställ dig nu antalet laddare i världen, och du kommer att förstå mängden elförlust. Och vi, det vill säga slutanvändarna, betalar för alla dessa förluster. Från allt ovanstående uppstår en intressant fråga: är det möjligt att utrusta våra hus med en vanlig stor AC-till-DC-omvandlare? Elförluster i en sådan omvandlare skulle vara mycket mindre än de totala förlusterna för våra enheter (grossist, som de säger, billigare). Jag tror att många ställer den här frågan, och det är bara en tidsfråga. Idag är tyvärr denna fråga ganska svår att lösa, men förr eller senare kommer vi att komma till slutsatsen att en sådan slösaktig inställning till resurser hotar vår existens. Idag, som de säger, "vi har vad vi har", vilket betyder att vi kommer att utgå från detta.
För att göra det tydligare var elen kommer ifrån till våra uttag, överväg detta enkla schema:
Naturligtvis är det mycket förenklat (i praktiken är trefasledningar och noll lämpliga från ett kraftverk till en växel i ett hus), men ändå hjälper det tydligt att se att "bröd inte växer på träd." Som du kan se, från källan till elektricitet till uttagen i våra lägenheter, passerar den elektriska strömmen genom flera mellanliggande punkter, och i var och en av dem, i processen med omvandling och ytterligare tillförsel, uppstår förluster, för vilka vi tyvärr betala med dig, kära elkonsument! Och detta är bara för förluster, så att säga, i processen med "transport"! Och då är förluster i våra omvandlare oundvikliga hushållsprodukter. Det är skrämmande att ens föreställa sig vilket pris vi betalar för en sådan välsignelse av civilisationen som elektricitet i våra hem. Men eftersom i en nära framtid, med undantag för en liten grupp av entusiaster, huvuddelen av mänskligheten inte kommer att överge den, utan snarare tvärtom kommer mängden el som genereras i världen bara att öka, låt oss gå direkt till ledningarna i våra lägenheter. Och låt oss omedelbart prata om en sådan sak som "jordning". Tja, för de som är intresserade kan jag säga att i början av elektrifieringen av Amerika bröt ett verkligt krig ut mellan två framstående personligheter, T. Edison och N. Tesla, som gick till historien som "strömningskriget ”. T. Edison var en ivrig anhängare av likström, och N. Tesla var en anhängare (och "pappa" på samma gång) av växelström. Vem av dem som vann tycker jag är klart och så.
Om alla strömförbrukare i bilen endast kommer att försörjas från batteriet, på grund av den stora strömförbrukningen sker dess urladdning ganska snabbt. För att hålla batteriet i ett laddat tillstånd laddas det från en generator som drivs, vanligtvis av en remdrift från vevaxel motorn genom remskivor.
Generatorn i bilar är installerad växelström. Om du tänker installera ytterligare elektrisk utrustning, kontrollera att generatorns effekt (watt) är tillräcklig för att driva den. De element som utgör grunden för generatorn är stator, rotor, likriktare, kollektorborstar, lager, remskiva och elektronisk regulator Spänning.
Generatorn, i sig själv, genererar en trefasström med växelspänning, vilket är oacceptabelt att användas i fordonets ombordnät, såväl som för att ladda batteriet. För detta installeras diodlikriktare i generatorn, för varje fas (tre lindningar i generatorn), som omvandlar den trefasiga växelströmmen till en pulsad likström. Spänningen justeras sedan av den inbyggda elektroniska regulatorn.
När generatorrotorn roterar skapar den elektriska strömmen som passerar genom excitationslindningen magnetiska flöden runt rotorpolerna. När rotorn förskjuts passerar antingen rotorns nord- eller sydpol under varje statortand - ett magnetiskt flöde skapas, som, som passerar genom statortänderna, fluktuerar i storlek och spänning. Det alternerande magnetiska flödet som skapas på detta sätt överför en elektromotorisk kraft till statorlindningen. Den kilformade formen på rotorpoldelarna valdes på ett sådant sätt att en kurvform erhölls nära sinusformad för den elektromotoriska kraften.
Eftersom spänningen som genereras av generatorn beror på hastigheten, används remskivor med olika diametrar för motorer med olika vevaxelhastigheter. Men det löser inte helt problemet med överspänning, vid höga hastigheter. För detta finns en spänningsregulator.
Vid höga rotationshastigheter för generatorrotorn, när generatorspänningen överstiger 13,6–14,6 V, låser spänningsregulatorn strömmen genom rotorns excitationslindning. Generatorspänningen sjunker, regulatorn öppnar när hastigheten sjunker och skickar åter ström till excitationslindningen. Ju högre rotationshastighet hos generatorrotorn, desto mer är regulatorn i låst tillstånd, därför minskar spänningen vid generatorns utgång respektive belastningen på statorlindningarna. Processen att låsa upp och låsa regulatorn sker med hög frekvens och spänningsfluktuationerna vid generatorutgången är nästan omärkliga, och den kan anses vara konstant, upprätthållen inom 13,6–14,6 V.
Generatorn genererar cirka 14 V konstant spänning, och 12 V är tillräckligt för bilens elektriska utrustning, så spänningsskillnaden används för att ladda batteriet. Växelförhållandet mellan generatorns remskivor och vevaxeln är vald på ett sådant sätt att batteriet ska laddas redan vid tomgång på motorns vevaxel.
Vid diagnos av en generator och under fordonsdrift i allmänhet är det nödvändigt att observera enkla regler så att generatorn inte misslyckas:
– låt inte batteriklämman kopplas bort från generatorn. Utan batteri skapas farliga överspänningar i bilens elsystem när eventuell elektrisk utrustning stängs av. Denna impulsöverspänning kan förstöra bilens elektroniska utrustning, inklusive dioderna på likriktarenheten eller generatorns spänningsregulator;
- det är omöjligt att kontrollera generatorns funktion "för en gnista", även genom att kort ansluta generatorklämmans "plus" till "jorden". Eftersom en betydande ström börjar flyta genom dioderna, och de misslyckas. Du kan bara styra spänningen som kommer från generatorn med en voltmeter;
- Batteriets minuspol måste alltid vara ansluten till bilens "massa", och den positiva - på generatorklämman. Omvändning av batteriet får omedelbart en stor ström att flyta genom generatordioderna, och de misslyckas;
- det är oacceptabelt att kontrollera integriteten hos dioder med en spänning på mer än 12 V eller med en megohmmeter, eftersom meggern har en spänning som är för hög för dem (mer än 1000 V) - ett haveri (kortslutning) kommer att inträffa under provet. Vid tidpunkten för kontroll av isoleringen av de elektriska ledningarna med en megger, se till att koppla bort alla ledningar som är anslutna till generatorn;
- det är också nödvändigt att koppla bort alla ledningar som är anslutna till generatorn och batteriet vid svetsning av kroppsdelar;
– arbete med att kontrollera kretsar och komponenter i elektrisk utrustning samt felsökning ska utföras med motorn avstängd och batteriet frånkopplat. Möjliga funktionsfel laddningssystem anges i tabell. ett
Fel i strömförsörjningssystemet, deras möjliga orsaker och metoder för eliminering.