Автомобильный генератор характеристики – Какой ток выдает автомобильный генератор. Мощность генератора автомобиля. Как ее узнать (определить) и от чего она зависит. Самовозбуждение автомобильного генератора и КПД

Автомобильный портал

Автомобильный генератор. Как он работает и из чего состоит?

Содержание статьи: Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор — основной источник электроэнергии. На автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. В данной статье мы поговорим про автомобильный генератор, как он работает, из чего состоит и рассмотрим его устройство.
Как работает генератор автомобиля?
При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается.

Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения.

Генератор является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если генератор не будет работать, то аккумулятор очень быстро разрядиться.

Автомобильный генератор обеспечивает требуемый ток для заряда аккумулятора и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора разность его напряжения и генератора становится небольшой, что приводит к снижению зарядного тока. Источником электропитания по-прежнему является генератор, а аккумулятор сглаживает пульсации напряжения генератора.

При включении мощных потребителей электроэнергии (например, обогревателя заднего стекла, фар) и небольшой частоте вращения ротора (малые обороты двигателя) суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться, что можно контролировать по показаниям вольтметра.

К автомобильному генератору предъявляют следующие требования:

  1. Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:
  • одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;
  • при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;
  • напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.
  • Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.
  • Привод и крепление генератора
    Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.

    На современных автомобилях привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы.

    Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

    Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина генератора находятся на крышках. Если крепление осуществляется двумя лапами, то они расположены на обеих крышках, если лапа одна — она находится на передней крышке.

    По своему конструктивному исполнению генераторы можно разделить на две группы — традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора.

    Устройство автомобильного генератора
    Из чего состоит генератор автомобиля? Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец.

    Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.

    На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

    Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное — только передняя.

    При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

    Статор генератора: 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем

    Статор генератора набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности.

    Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

    Ротор автомобильного генератора: а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал

    Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

    Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

    Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

    Щеточный узел — это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

    Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

    Выпрямительные узлы применяются двух типов — либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

    Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

    Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец — обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колец — скользящая, со стороны привода — плотная.

    Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства — резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

    Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения.


    Система охлаждения генераторов: а — генераторы обычной конструкции; б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — генераторы компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков

    На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.
    Для чего нужен регулятор напряжения?
    Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Все регуляторы напряжения имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование.

    Все генераторы современных машин оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков.

    Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ступенчатые ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

    Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения.

    Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

    Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

    Поделиться с друзьями:

    Статьи по теме:

    виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Так как для работы любого двигателя внутреннего сгорания нужна электрическая энергия, а возможности аккумулятора не безграничны, и хватает батареи только на запуск, то выработкой электричества занимается автомобильный генератор. Кроме того что это устройство обеспечивает всех потребителей электроэнергией, часть выработанного тока растрачивается на заряд АКБ и на самовозбуждение ротора. Давайте посмотрим, как работает генератор и как он устроен.

    Назначение

    Кроме того что автомобильный генератор питает электричеством бортовую сеть, он также необходим для восстановления запаса электроэнергии, которую аккумуляторная батарея потеряла во время запуска двигателя. Изначально обмотка возбуждается от постоянного тока на АКБ. Далее генератор уже самостоятельно вырабатывает электричество. Вращение генератору передается от коленчатого вала через шкив и ременную передачу.

    Без исправно работающего генератора автомобиль сможет запуститься. Но проедет он недалеко. Завести авто в следующий раз может и не получиться – аккумулятор не подзарядился, и у него попросту не хватит возможностей для следующего запуска двигателя.

    Автомобильный генератор: виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Принцип действия

    Работа автомобильного генератора полностью основана на физических законах электромагнитной индукции. С помощью этого явления можно трансформировать механическую энергию в электрическую. Подобный эффект проявится, если катушку медных проводов положить в область воздействия переменного магнитного поля.

    Это будет способствовать образованию в катушке и проводах электрической силы, которая заставит двигаться электроны. Затем посредством этого движения на выводах катушки появится ток. На контактах проводов возникнет напряжение. А вот уровень его зависит от того, как быстро изменяется магнитное поле. Полученное напряжение в результате работы генератора – переменное, и оно будет подано к внешним потребителям.

    Технические характеристики

    За процесс обеспечения всех потребителей электрической энергией в генераторе отвечают токоскоростные характеристики автомобильных генераторов. Это зависимость максимального тока от частоты вращения якоря. При этом нужно знать, сколько тока в амперах способна выдать установка. Возможности находятся в пределах 55-120 ампер. Если при рабочем режиме прибор не выдает достаточное количество тока, то он неисправен.

    Также имеются внешние, регулировочные, нагрузочные характеристики и показатели холостого хода.

    Автомобильный генератор: виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Устройство

    Устройство автомобильного генератора на самом деле несложное. Для создания магнитного поля в нем применяется специальный элемент – статор. Этот элемент представляет собой обмотку. В магнитом поле, создаваемым статором, вращается ротор или якорь генератора. Ротор представляет собой вал особой конструкции. Он также оснащен обмотками. Последние подключены к кольцам – они необходимы для подачи к ротору напряжения.

    Крепление

    Автомобильный генератор легко найдет в подкапотном пространстве даже новичок. Он закреплен на двигателе при помощи болтовых соединений. На корпусе предусмотрены монтажные лапы и специальная натяжная проушина, служащая для подтяжки приводного ремня.

    Корпус

    В корпусе находятся практически все блоки и узлы подобного устройства. Корпуса для генераторов изготавливаются из сплавов, одно из свойств которых – низкая масса. Зачастую основной компонент таких сплавов – алюминий. Он отлично подходит для этих задач – алюминий хорошо и эффективно справляется с отдачей в атмосферу тепла. Корпус состоит из двух частей. Это крышка и торцевая заглушка.

    На передней части закреплен щеточный узел и диодный мост, служащий выпрямителем. Каждая из крышек образует друг с другом цельную конструкцию при помощи болтового соединения со специальными болтами. Обе крышки изнутри надежно удерживают внешнюю часть вала ротора.

    В корпусе также есть еще две важные детали – это подшипники. В большинстве генераторов используется два подшипника: один – тыловой, второй – фронтальный. Оба подшипника обеспечивают валу ротора возможность вращаться.

    Автомобильный генератор: виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Как устроен ротор?

    Роторный узел представляет собой конструкцию из электромагнитов и катушки возбуждения. Два этих элемента смонтированы на одном валу. Последний изготавливается преимущественно из легированных сталей с небольшим содержанием присадок в виде свинца.

    На валу ротора также находятся кольца и токосъемные щетки с подпружиненными контактами. Контактные кольца необходимы, чтобы ток подавался на ротор.

    Статор

    Продолжаем изучать устройство автомобильного генератора. Статор – это узел, представляющий собой сердечник с большим количеством пазов. В большинстве моделей таких пазов 36. В них вложены проволочные витки из трех обмоток. Обмотки соединены между собой по схеме «звезда» или «треугольник». Сердечник или магнитопровод изготавливается в виде окружности. Он набран металлическими пластинами. Пластины соединяются между собой при помощи заклепок или сваркой. Сердечник представляет собой монолитный узел.

    Чтобы повысить уровень напряженности, на статорных обмотках при производстве пластин применяют специальное трансформаторное железо. Оно обладает усиленными магнитными характеристиками, в отличие от обыкновенного.

    Автомобильный генератор: виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Регулятор напряжения

    Регуляторы напряжения автомобильных генераторов служат для компенсации нестабильности при вращении ротора, который соединен с коленчатым валом двигателя посредством приводного ремня. Коленчатый вал работает в широком диапазоне оборотов. Регулятор соединен с графитовыми щетками и призван стабилизировать постоянное выходное напряжение, которое поступает в электрическую сеть авто.

    Без регулятора невозможно будет запустить в работу генератор. Кроме того, даже если запуск удастся, невозможно будет осуществлять контроль подачи тока. Регуляторы могут удерживать ток в определенных интервалах.

    Принцип работы реле-регулятора

    Если к источнику электричества подключить обмотку без реле-регулятора, то уровень постоянного тока будет высоким. При помощи реле в схеме этот параметр выравнивается, чтобы не вышло из строя электрооборудование в автомобиле. По сути, реле-регулятор автомобильного генератора – это что-то вроде выключателя. Если напряжение вырастает до 13-14 вольт, то прибор автоматически отключает обмотку и включит ее, когда ток будет более низким. В результате регулярные подключения/отключения проводки позволяют генератору вырабатывать более высокое напряжение.

    Сколько подобный прибор должен вырабатывать — это неважно. Когда энергия уже сгенерирована, ее нужно выпрямить. Для этих целей генератор оснащен диодным мостом. Так как напряжения большие, в работу включается регулятор, элемент моментально реагирует на изменения силы тока. Затем эта информация отправляется к сравнивающему устройству. Оно нужно для анализа показаний и сравнения с теми, которые только-только поступили. Если напряжение автомобильного генератора низкое, то регулятор будет увеличивать постоянный ток в схеме, тем самым повышая его до необходимого уровня.

    Автомобильный генератор: виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Виды регуляторов

    В различных генераторах используются разные типы реле-регуляторов. Это двухуровневые устройства, электронные приборы, трехуровневые, многоуровневые.

    Первые двухуровневые реле сегодня считаются устаревшими. Но автолюбители, несмотря на это, продолжают их активно использовать в схемах подключения автомобильного генератора. В основе такого двухуровневого регулятора лежит электрический магнит, подключенный к датчику на обмотке. В качестве задающего элемента выступают пружины – их несколько. В качестве сравнивающего компонента выступает подвижный рычаг — он же и коммутирует проводку. Главный недостаток регуляторов такого типа – это небольшой ресурс.

    Электронные модели регуляторов с предельным током автомобильного генератора до 40 А – полупроводниковые. Они имеют большой ресурс. Что касается их неисправностей, то, по сравнению с двухуровневыми аналогами, поломки здесь бывают реже.

    Трехуровневые решения практически не отличаются от вышерассмотренных регуляторов. Разница здесь лишь в том, что данные приборы имеют также добавочное сопротивление.

    Многоуровневые решения – это еще один вид реле-регуляторов. Они обладают тремя или даже пятью сопротивлениями. Кроме того, в продаже имеются модели со следящим режимом работы.

    Диодный мост или выпрямитель генератора

    Так как для нормальной работы электрооборудования автомобилей нужен постоянный ток, то выход автомобильного генератора питает электросеть через специальный узел, собранный на выпрямительных диодах.

    Конструкция представляет собой трехфазный выпрямитель. В нем имеется шесть диодов – три подключаются на массу, а еще три – к плюсовому контакту агрегата. Именно они предназначены для превращения переменного напряжения в постоянное.

    Автомобильный генератор: виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Щеточный узел генератора

    Этот элемент представляет собой пластиковую конструкцию. Он необходим для передачи напряжения к контактным кольцам на роторе. Внутри находится несколько деталей. Однако главные среди них – это подпружиненные щетки. Они могут быть электрографитовыми или же более стойкими к износу — меднографитовыми.

    Конструктивно в современных генераторах щеточный узел представляет собой единый блок с реле-регулятором.

    Охлаждение

    В процессе работы генератор может существенно нагреваться. Отвод лишнего тепла обеспечивается вентилятором, который закреплен на роторном валу. Генераторы со щетками, регулятором и выпрямителем вынесены за корпус с защитным кожухом. Устройства берут холодный воздух через щели.

    Режимы работы

    Чтобы понять, как работает автогенератор, нужно немного представлять, в каких режимах он эксплуатируется. Таких режимов всего два – это начальный этап в момент запуска мотора и рабочий режим.

    В момент запуска силового агрегата главным прибором, потребляющим электричество, является стартер. Генератор еще не запущен и не вырабатывает электричество. Ввиду того что стартер потребляет ток, аккумулятору приходится интенсивно тратить энергию.

    После того как мотор выйдет в свой основной рабочий режим, генератор начнет обеспечивать всех потребителей электричеством. Он будет генерировать ток, который нужен для работы основных потребителей. Вместе с этим мощности автомобильного генератора хватает и на подзарядку АКБ. По мере того как в работу включаются более мощные потребители, генератора может не хватать. Тогда энергия поступает также и от аккумулятора. При этом заряд батареи расходуется очень быстро.

    Автомобильный генератор: виды, устройство, принцип работы и особенности прибора

    Ремонт генераторов

    Поломки генератора могут быть самыми разными. В одном случае для ремонта достаточно заменить диодный мост, в другом – выполнить замену более значимых деталей.

    Итак, среди основных неисправностей – выход из строя цепи. Это могут быть обрывы, замыкания, любые другие нарушения. В данном случае ремонт автомобильного генератора заключается в том, чтобы проверить, какой ток и какое напряжение выдает генератор. Затем выбирают решение. Также одна из поломок – износ графитовых щеток или диодов в выпрямительном мосте. Все эти неисправности легко устраняются своими руками.

    Шум при работе генератора говорит о дефектах подшипниковых узлов, а также о недостаточном количестве смазки. Также возможен износ сепараторов, проворачивание колец. При воющих звуках можно заметить такие поломки, как межвитковое замыкание статорных обмоток. В таких случаях лучше доверить ремонт агрегата профессионалам.

    Заключение

    Итак, мы выяснили, что собой представляет генератор. Как видите, это довольно значимый и необходимый элемент в любом автомобиле.

    Генераторы Автомобильные

    Автомобильные генераторы имеют ряд особенностей, в отличие от других генераторов. Дело в том, что автомобильные генераторы генерируют переменное напряжение, а затем, диодный мост выпрямляет переменное напряжение в постоянное. Но это дело не хитрое, подобных установок достаточно много. Такие генераторные установки еще называют вентильными.

    Следующая особенность заключается в том, что выходное напряжение поддерживается в определенных диапазонах специальным стабилизирующим устройством и называют такие устройства в автомобилях регулятором напряжения. Это в свою очередь тоже не редкость в электротехнике и электронике.

    Исключительная особенность автомобильных генераторов в том, что их частота вращения определяется и зависит только от частоты вращения приводного двигателя. Как известно двигатели в автомобилях работают в своих режимах и эти режимы никоим образом не зависят от нужд генератора. Таким образом, получается, что генератор сам, каким-то образом должен обеспечивать зарядку аккумулятора и обеспечивать питанием другие потребители в автомобиле, и при этом, стабильность напряжения питания должна оставаться в узких пределах.

    Диапазон стабилизации напряжения должен не выходить за такой высокий уровень, при котором ток зарядки аккумулятора будет слишком высоким, что может привести к выкипанию электролита. Впрочем, при выходе из строя регулятора напряжения выкипание довольно частое явление. С другой стороны, слишком низкий уровень выходного напряжения приводит к разряду аккумулятора, что тоже не такое уж редкое явление.

    Исходя из вышесказанного, стабильность напряжения в автомобильном генераторе должна обеспечиваться гарантированно. Однако не все так просто. Частота вращения генератора может меняться в достаточно больших пределах, так как двигатель внутреннего сгорания может работать на холостом ходу (800-1200 об/мин), а может разгоняться до максимального значения (до 5000 об/мин, в зависимости от марки авто).

    В итоге можно точно сказать, что способность генераторной установки обеспечивать электропитанием потребителей электроэнергии на автомобиле во всех режимах его работы характеризует токоскоростная характеристика (ТСХ), т.е. зависимость силы тока, отдаваемого генератором в нагрузку, от частоты вращения его ротора при постоянной величине напряжения на силовых выводах генератора.

    Следует, однако, заметить, что у автомобильных генераторов есть одно замечательное достоинство — их самозащита и самоограничение отдаваемого ими тока. Достигнув определенной величины, ток практически не увеличивается с ростом частоты вращения ротора.

    Методика определения ТСХ имеет международный стандарт. Характеристика эта определяется при работе генераторной установки в комплекте с полностью заряженной аккумуляторной батареей с номинальной емкостью, выраженной в А·ч, составляющей не менее 50% номинальной силы тока генератора.

    Токоскоростная характеристика имеет характерные точки, к которым относятся:

    n 0 — начальная частота вращения ротора без нагрузки. Поскольку обычно снятие характеристики начинают с тока нагрузки около 2 А, то эта точка получается экстраполяцией снятой характеристики до пересечения с осью абсцисс.

    nrg — минимальная рабочая частота вращения ротора, т.е. частота вращения, примерно соответствующая оборотам холостого хода двигателя. Условно принимается nrg =1500 мин -1 (для высокоскоростных генераторов — 1800 мин -1 ). Сила тока 1dg при этой частоте обычно составляет 40-50% номинального тока и во всяком случае должна быть достаточна для обеспечения питанием тех потребителей энергии на автомобиле, от которых зависит безопасность.

    пн — номинальная частота вращения ротора, при которой вырабатывается номинальный ток I dH т.е. ток, сила которого не должна быть меньше номинальной величины.

    nm ах — максимальная частота вращения ротора. При этой частоте генератор вырабатывает максимальный ток Im ах сила которого мало отличается от силы номинального тока.

    Отечественные изготовители ранее обычно указывали номинальный ток генератора при частоте вращения ротора 5000 мин -1. а также указывали частоту вращения ротора генератора в расчетном режиме nр. соответствующему расчетному току генератора I dp обычно составляющему две трети номинального тока. В расчетном режиме нагрев узлов генератора наибольший. Характеристики определялись при напряжении 13 или 14 В.

    Автомобильная генераторная установка должна самовозбуждаться при частоте вращения ротора ниже числа оборотов холостого хода коленчатого вала двигателя. Конечно, проверка на самовозбуждение должна производиться при работе генераторной установки в комплекте с аккумуляторной батареей при включении контрольной лампы в схемах рис.5 и рис.6 .

    Энергетическую способность генератора характеризует его коэффициент полезного действия (КПД). Чем выше КПД, тем меньшую мощность отнимает генератор у двигателя при той же полезной отдаче. Величина КПД зависит от конструкции генератора — толщины пластины пакета статора и способа изоляции их друг от друга, величины сопротивления обмоток, диаметра контактных колец, марки щеток и подшипников и т.п. но, главным образом, от мощности генератора: чем генератор мощнее, тем КПД выше. Значения КПД по точкам токоскоростной

    Тест автомобильных генераторов КЗАТЭ, LKD, Fenox, «Прамо» и «СтартВОЛЬТ»

    Каждому автомобилисту, который интересуется устройством своего железного коня, известно, что основным источником электроэнергии в электрооборудовании любого автомобиля является энергетическая установка, в которую входит аккумуляторная батарея, генератор и реле-регулятор. Аккумулятор является основным в этой тройке. Он питает всю бортовую сеть автомобиля, а генератор с реле-регулятором, по мере своей возможности и необходимости, подпитывают АКБ и следят за тем, чтобы бортовая сеть автомобиля не превышала заданного напряжения (для автомобилей с 12-вольтовым оборудованием это напряжение составляет 14—14,6 В, а для 24-вольтового — 27—28,8 В). И хотя генераторы в автомобиле являются предметами «долгоиграющими», все же и они порой выходят из строя. Давайте посмотрим, что предлагает нам российский рынок для замены вышедшего из строя генератора, а заодно протестируем предложенные модели в нашей испытательной лаборатории.

     

    Для начала небольшой ликбез. Генератор необходим для бесперебойного заряда постоянно разряжаемой АКБ электроприборами, включенными в бортовую сеть автомобиля. На современные машины устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают требованиям, которые предъявляются для одного из важнейших энергоузлов автомобиля.

    Генератор преобразует механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Регулятор напряжения (в подавляющем большинстве современных автомобилей — составная часть генератора, за редким исключением, когда регулятор является «выносным», то есть выносится в моторный отсек, отдельно от генератора) поддерживает напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды.

    Автомобильный генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:

    • снабжать электроэнергией АКБ, которая постоянно разряжается работающими потребителями бортовой;
    • при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил разряд аккумуляторной батареи.

    Ко всему прочему, генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

    Подытожив все вышесказанное, можно сделать вывод, что генератор — это сердце электрики автомобиля, которое всегда должно «биться» и выдавать ток для заряда, чтобы машина «жила».

    Понимая всю важность данного автомобильного узла, мы обратили свой взор на рынок генераторов для отечественных автомобилей.

    Для сравнительного теста нами были приобретены пять автомобильных генераторов в обычном магазине запасных частей. Это генераторы марок КЗАТЭ, LKD, Fenox, «Прамо» и «СтартВОЛЬТ». Все они предназначены для установки на двигатели автомобилей ВАЗ.

     

    Генератор переменного тока 9402.3701-01 со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 80 А; 1,12 кВт; 1200/6000 мин-1; 4,9 кг) — ОАО «Завод им. А. М. Тарасова» (ОАО «ЗиТ») — марка КЗАТЭ (Россия)

     

    Данный генератор считается штатным, поскольку именно генераторы данного завода поставляются на конвейер АвтоВАЗа.

    Оценка качества сборки нареканий не вызвала. Генератор ремонтопригоден.

    Немного о методике оценки: для снятия вольт-амперной характеристики генераторы устанавливались на специализированный стенд. Максимальное значение силы тока генераторы должны обеспечивать при значении оборотов коленчатого вала от 1500 до 2500.

    На 700 оборотах коленвала в минуту данный генератор показал значение силы тока в пределах 40 А с предрасположенностью к «затуханию». При выходе на номинальные обороты генератор КЗАТЭ подтвердил заявленные 80 А и даже вышел на показатель 90 А. Оценивая отзывы автомобилистов, можно с уверенностью сказать: данный генератор является вариантом классического надежного исполнения без претензии на выдающиеся показатели, однако гарантирующий беспроблемную эксплуатацию.

     

    Испытания генератора КЗАТЭ при 700 об/мин коленвала двигателя

     

    Испытания генератора КЗАТЭ при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

     

    Генератор переменного тока 9402.3701 P со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 100 А; 1,4 кВт; 1200/6000 мин-1; 4,85 кг) — LKD Electrical (Китай)

    Генератор LKD практически полностью повторяет конструкцию описанного выше генератора КЗАТЭ. Для него характерны те же особенности по качеству исполнения и ремонтопригодности.

    Однако уже при установке на стенд генератор LKD показал свою полную неработоспособность. При выявлении причины отказа было обнаружено отсутствие пайки на питающем проводе реле регулятора. При обдумывании дальнейшей судьбы генератора мы решили исключить его из испытаний. Несмотря на то, что устранение неисправности могло занять несколько минут, мы решили занять позицию потребителя. Заплатив деньги, потребитель не должен самостоятельно устранять брак производителя и проводить доработку собственными силами.

     

    Отсутствие заряда генератора LKD

     

    Впоследствии мы поинтересовались отзывами потребителей в Интернете по данному генератору и обнаружили другие негативные отклики в адрес этого испытуемого, с той лишь разницей, что кому-то пришлось выложить чуть больше за него.

     

    Генератор переменного тока AL 21305 со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 80 А; 1,12 кВт; 1200/5500 мин-1; 5,6 кг) — Fenox Global Group (Беларусь)

    Генератор марки Fenox по конструкции идентичен двум описанным ранее. Однако при осмотре этого генератора было обнаружено более высокое качество исполнения. Ремонтопригодность на том же уровне — требует вмешательства подготовленного специалиста. Зная «болячки» подобных генераторов, нами была проверена затяжка контактов. Как оказалось, не напрасно. Не затяни их — последствия были бы печальными, хотя и в обозримом будущем: оплавление контактов за счет образующихся переходных сопротивлений при прохождении больших токов, последующий выход агрегата из строя. На самом деле это скорее профилактика, нежели криминал. Данной процедуре подвергались все генераторы.

    Стендовые испытания генератора Fenox показали следующие результаты. При работе на 700 оборотах коленвала в минуту удалось достичь значений на уровне 45—50 А с явными признаками «затухания». При увеличении оборотов коленвала до 2500 генератор выдал 90 А под нагрузкой, однако на этом все и закончилось.

     

    Испытания генератора Fenox при 700 об/мин коленвала двигателя

     

    Испытания генератора Fenox при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

     

    Генератор переменного тока 5102.3771 со встроенным выпрямительным блоком и аналоговым регулятором напряжения (14 В; 100 А; 1,4 кВт; 1200/5500 мин-1; 5,4 кг) — ЗАО «Концерн „Прамо“» (Россия)

     

    По конструкции генератор марки «Прамо» несколько отличается от трех предыдущих: используется иное литье, применена иная конструкция подшипниковых опор. Закрепление подшипников с помощью фланцев, ко всему прочему, позволило значительно поднять ремонтопригодность агрегата. Для ремонта подшипникового узла данного генератора можно привлекать специалистов с меньшей квалификацией.

    Отличается по конструкции и диодный мост генератора. Исполнение в точности копирует конструкцию, применяемую в генераторах фирмы Bosch. Зато сам диодный мост не ремонтопригоден. Запайка выводов со статорной обмотки произведена на диодном мосту. В общем, ремонтопригодность принесена в жертву стабильному контакту.

    Стендовые испытания генератора «Прамо» показали следующие результаты. При работе на 700 оборотах коленвала в минуту под нагрузкой удалось достичь значения 50 А. При увеличении оборотов коленвала до 2500 генератор достиг значения 100 А под нагрузкой.

     

     

    Испытания генератора «Прамо» при 700 об/мин коленвала двигателя

     

     

    Испытания генератора «Прамо» при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

     

    Генератор переменного тока «СтартВОЛЬТ» LG 0110 со встроенным выпрямительным блоком и цифровым регулятором напряжения (14,6 В; 120 А; 1,9 кВт; 1200/5500 мин-1; 5,3 кг) — ООО «Карвиль» (Санкт-Петербург)

    По конструкции генератор марки «СтартВОЛЬТ» весьма близок таким представителям, как КЗАТЭ, LKD и Fenox. Схож с ними и его диодный мост, за исключением наличия двух дополнительных силовых диодов, призванных производить дополнительный отбор мощности, как заявляет разработчик. Это так называемое использование третьей гармоники, которая в других генераторах попросту не задействуется.

    Выводы обмотки статора не имеют механических контактов. Запайка выводов статорной обмотки произведена на диодном мосту. Реле-регулятор, в отличие от всех вышеописанных, является цифровым, а не аналоговым, опять же по заявлению производителя, и также предполагается, что, ко всему прочему, «на выходном ключе установлен полевой транзистор, имеющий при открытии нулевое сопротивление, что обеспечивает уменьшение потерь».

    Подшипниковые узлы также аналогичны конструкциям генераторов КЗАТЭ, LKD и Fenox.

    И самое главное значимое отличие от всех предыдущих моделей — заявленный ток в 120 А!

    Мы не поверили на слово производителю, однако стендовые испытания генератора «СтартВОЛЬТ» показали следующие результаты: при работе на 700 оборотах коленвала в минуту под нагрузкой удалось достичь значения 60 А. Поразительно, но при увеличении оборотов коленвала до 2500 генератор достиг заявленного значения 120 А под нагрузкой! Де-факто это практически на 50 % больше, чем у штатного генератора КЗАТЭ.

     

     

    Испытания генератора «СтартВОЛЬТ» при 700 об/мин коленвала двигателя

     

    Испытания генератора «СтартВОЛЬТ» при 2000—2500 об/мин коленвала двигателя

     

    Итак, подведем промежуточные итоги. При практически одинаковых конструкциях «изюминка» генератора «СтартВОЛЬТ» позволила добиться на 30—50 % лучших показателей, чем у потенциальных конкурентов. Нам остается свести данные замеров в таблицу, проставить цены и экспертные оценки.

     

    ВЫВОДЫ

    Классическая модель штатного генератора фирмы КЗАТЭ пользуется спросом у автомобилистов, хотя нельзя не сказать, что возросшая потребность в более мощных генераторах — это требование времени. Поэтому данная модель, несмотря на свое качество и уровень самого производителя, является морально устаревшей. Поэтому наш выбор пал на генератор фирмы «СтартВОЛЬТ» как более интересный по реальным характеристикам.

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о