Принцип работы генератора переменного тока


Без электричества ни сам ДВС, ни автомобиль не смогли бы обойтись в принципе. Электрооборудование автомобилей все усложняется и развивается, но остаются постоянными конструкции нескольких основных устройств — это аккумуляторная батарея и генератор тока, который необходим для обеспечения бортовой системы стабильным током определённого номинала и постоянной зарядки АКБ.

Содержание:

  1. Требования к автомобильному генератору
  2. Типы современных генераторов
  3. Конструкция и работа генератора
  4. Как выпрямить и стабилизировать ток

Требования к автомобильному генератору

Генератор на двигателе

Основной задачей генератора считается не только выработка тока, но и обеспечение его постоянных параметров, независимо от частоты вращения коленчатого вала, приводящего генератор в движение. Это необходимо для того, чтобы аккумулятор не разражался на низких оборотах мотора, а на высоких это нужно, чтобы избежать избыточной зарядки АКБ. Кроме того к стабильности напряжения и тока не менее чувствительны лампы, светодиоды, электрические приборы, особенно в современных технологически сложных автомобилях.

Внешний вид генератора

Генератор должен не просто отдавать стабильный ток, но и быть выносливым к высокой температуре, к вибрациям и влаге, иметь определённую грязезащиту, поскольку устанавливается он в подкапотном пространстве, где условия работы очень нестабильны. Конструкция и принцип работы генератора переменного тока практически во всех современных автомобилях идентичны.

Типы современных генераторов

Типовая схема генератора

Генераторы современных автомобилей работают, используя единый принцип электромагнитной индукции. Не углубляясь в сложные физические процессы, отметим, что генератор преобразует механическую энергию, отобранную с коленчатого вала работающего двигателя, в магнитные потоки, а в результате их взаимодействия на выходе из генератора потребитель получает электричество строго заданного напряжения, силы тока и частоты.

Но для образования магнитного поля необходимо наличие определённого напряжения на катушке. По типу возбуждения генераторы бывают:

  • на постоянных магнитах;

  • самовозбуждающиеся, когда электрический ток для возбуждения образуется в результате работы самого генератора;

  • принудительного возбуждения, когда ток подаётся от стороннего источника электричества.

Существуют также генераторы постоянного и переменного тока. В современных автомобилях используются как раз последний вид генераторов.

Генератор переменного тока

Конструкция и работа генератора

Общий вид и принципиальная схема генератора



Каждый из генераторов состоит из двух основных частей — индуктора, в котором создаётся электромагнитное поле, и якоря, который преобразует электромагнитную энергию в электрическую. Неподвижная часть генератора называется статором, а подвижная, которая и является индуктором, называется ротором. Генераторы переменного тока снабжены статором с трехфазной обмоткой, в то время как генераторы постоянного тока имеют однофазную обмотку, за счёт чего больше в размерах и по весу. Именно по этой причине конструкторы вынуждены были отказаться от устройств постоянного тока, хотя генератор переменного тока требует стабилизации напряжения и преобразования переменного в постоянный ток.

Схема 3-х фазного генератора

Чтобы стабилизировать и преобразовать переменный ток в постоянный, необходимо применить три однофазных стабилизатора, три обмотки, подключённых по схеме «звезда» или «треугольник». Обмотки, фазы, смещены друг относительно друга на 120 градусов, но при разном типе подключения обмоток можно получить разные выходные токи. Разные как по силе, так и по стабильности. В синхронных генераторах импортного производства иногда применяется подключение по треугольной схеме. Напряжение менее стабильно, но зато есть возможность выполнить обмотку более тонким проводом, что уменьшит цену, размеры и вес всего устройства. При подключении звездой также можно выполнить обмотку тонким проводом, но при этом необходимо каждую обмотку выполнить из двух тонких обмоток, соединённых по той же звёздной схеме.

Как выпрямить и стабилизировать ток

Выпрямление тока коллектором

Ток на выходе генератора необходимо стабилизировать и разные производители решают эту задачу по-разному. Выпрямитель для трехфазной схемы подключения должен иметь шесть полупроводниковых диодов, подключённых к плюсу выходной клеммы генератора и к массе автомобиля. Если необходимо повысить мощность генератора, необходимо установить дополнительное плечо на выпрямителе и подключить его к нулевому выводу соединения обмоток в звезду. Треугольная схема не предполагает такой возможности.

Устройство генератора автомобиля

Поскольку генератор и АКБ всегда подключены друг к другу, возникает опасность, что аккумулятор может отдавать ток на обмотку возбуждения при неработающем двигателе, что приведёт к высокому уровню его саморазряда. Чтобы исключить саморазряд АКБ, применяют отдельный стабилизатор для каждой обмотки. Диоды, даже в открытом состоянии, работают в одностороннем режиме и не пропускают ток с АКБ, закрывая цепь при неработающем генераторе, а когда мотор запущен, диоды открываются и аккумулятор получает заряд. В процессе работы генератора ток проходит через реле регулятор, который смонтирован на корпусе устройства и удерживает напряжение на уровне 14 В для легковых автомобилей.

Генератор автомобильный

Таким образом работает стандартный автомобильный генератор. Более наглядно принцип его работы можно изучить по приложенным рисункам, чертежам и схемам. Стабильного всем напряжения и удачных дорог!


Принцип работы генератора переменного тока
4.2 - Оценок: 33