Gépkocsi generátor - olyan eszköz, amely az autómotor főtengelyének forgásának mechanikai energiáját elektromos energiává alakítja .
Az autógenerátort elektromos fogyasztók , például gyújtásrendszer , autóvilágítás , fedélzeti számítógép , diagnosztikai rendszer és egyebek táplálására, valamint az autó akkumulátorának töltésére használják [1] . Magas megbízhatósági követelményeket támasztanak az autóipari generátorokkal szemben, mivel a generátor biztosítja a modern autó legtöbb alkatrészének zavartalan működését. A modern generátor tipikus teljesítménye egy autóban körülbelül 1 kW.
Az első autókon egyenáramú kollektoros generátorokat használtak , amelyek kollektor-összeállítása állandó felügyeletet és gyakori karbantartást igényelt, és emellett jelentősen korlátozta a terhelési áramot. A nagy teljesítményű dióda egyenirányítók, kezdetben a szelén , majd később a szilícium megjelenése lehetővé tette a szinkron generátor használatát egy autóban , amely összehasonlíthatatlanul megbízhatóbb és körülbelül háromszor kevésbé nehéz / anyagigényes, ugyanolyan teljesítménnyel és stabilabb kimeneti árammal.
A modern autókban szinkron háromfázisú váltakozó áramú elektromos gépeket használnak , az egyenirányítóban pedig háromfázisú egyenirányítót használnak a Larionov-séma szerint.
Annak érdekében, hogy a generátor áramot adjon a terhelésnek a motor beindítása után, árammal kell ellátni a gerjesztő tekercset. Ez akkor történik, amikor az indítókulcsot munkahelyzetbe fordítják. A gerjesztő tekercsben lévő áramot egy feszültségstabilizátor szabályozza , amely különálló egységként készíthető, vagy a generátor kefeszerelvényébe építhető. A modern generátorok túlnyomó többségében a feszültségstabilizátort (SN) az egyenirányító külön szakasza táplálja. A generátor forgórészét a főtengelyről egy ékszíjtárcsán keresztül hajtják meg . A gerjesztő tekercs által létrehozott elektromágneses tér elektromos áramot indukál az állórész fázistekercseiben.
A motor fordulatszámának instabilitása és a gyakori hirtelen terhelésváltozások miatt szükséges a generátor kimeneti feszültségének stabilizálása, ezt feszültségstabilizátor biztosítja a generátor gerjesztőáramának változtatásával.
A fedélzeti hálózat feszültsége működő generátorral és jó állapotban lévő feszültségszabályozóval 13,9 - 14,5 V között van. Ez a feszültség szükséges annak biztosításához, hogy a töltőáram áthaladjon az akkumulátoron, míg az összes doboz összes lemezének közös elektrokémiai potenciáljának némi többletet kell biztosítania, különben az autó akkumulátora nem töltődik.
Erőteljes autóindítókat használnak az erős dízelmotoros autókon és buszokon . Az áramfogyasztás növelése nélkül történő áramellátáshoz a fedélzeti hálózat megnövelt feszültségét - 24 voltot - használják. Szereljen be 24 V-os (névlegesen 28,4 V-os) generátorokat.
Régi autókon és motorkerékpárokon a fedélzeti hálózat feszültsége 6 volt, a generátorok is 6 voltosak voltak, általában háromkefés egyenáramú, fordított áramú relével ( GAZ-67B , Moskvich-400 , ZIS- 110 ).
Az 1960-as évek előtt gyártott autókra (például GAZ-51 , GAZ-69 , GAZ-M-20 "Victory" és még sokan mások) egyenáramú generátorokat telepítettek .
Az elektromos acélból készült generátor pólusain (az állórészen található ) egy gerjesztő tekercs található. A generátor horgonyánál egy teljesítménytekercs található, amelyből az elektromos áramot kefékkel ellátott kollektorral távolítják el . A gerjesztő tekercs és az armatúra tekercs párhuzamosan van csatlakoztatva, a gerjesztő tekercs áramkörében egy relé-szabályozó található.
A relé-szabályozó három elektromágneses reléből áll :
1. A kulcs feszültségszabályozó ( rövidítve SN az elektromos áramkörökön ) csökkenti a mágneses fluxust a terepi tekercsben (az állórészen); a relé tekercselés sorba van kötve a gerjesztő tekercseléssel. Amikor a generátor feszültsége a számított határérték fölé emelkedik (például több mint 14,5 volt), az elektromágneses relé aktiválódik, és a gerjesztőtekerccsel sorba kapcsolva további ellenállást kapcsol be , korlátozva a gerjesztőáramot, a mágneses fluxus csökken , és , ezért a generátor feszültsége csökken. Amikor a feszültség a számított elektromágneses relé alá esik , további ellenállást sönt , a gerjesztő tekercsben lévő áram nő, a mágneses fluxus nő, és a generátor feszültsége emelkedik. Mivel a folyamat nagy frekvenciával megy végbe , a jármű fedélzeti hálózatában a feszültség szinte állandó marad.
Az egyenáramú generátorok autókulcsos feszültségszabályozóiban a relé egy precíziós Schmitt-trigger , a generátor gerjesztő tekercsében további soros ellenállást tolató reléérintkezők a legfontosabb működtetőelemek , és a generátor a vezérlőobjektum.
A Schmitt triggerrel ellátott kulcs feszültségstabilizátor egyszerű kialakítású. A kulcs zárási/nyitási frekvenciáját a vezérlőobjektum (akkumulátor és egyéb villamosenergia-fogyasztók) meghajtásának töltési és kisütési időállandóinak összege, valamint a megengedett legnagyobb és minimálisan megengedett feszültség különbsége határozza meg. Minél nagyobb a megengedett feszültségtartomány, annál alacsonyabb a kulcs zárási/nyitási frekvenciája. Állandó terhelés mellett a gyártási/törési frekvencia állandó. A Schmitt-trigger feszültségstabilizátorokban a lényegesen alacsonyabb billentyűzárási/nyitási frekvencia a többi stabilizáló áramkörhöz képest lehetővé teszi az alacsonyabb frekvenciájú kapcsolók használatát , amelyek olcsóbbak, mint a nagyfrekvenciásak, és szélesebb körben használatosak. A Schmitt triggerrel ellátott kulcsos feszültségstabilizátor áramkör alkalmazása tette lehetővé az alacsony frekvenciájú kulcskapcsoló elemek használatát, mint a gépjármű feszültségszabályozóiban relék .
2. Áramkorlátozó (rövidítve OT) - elektromágneses relé, amely nem teszi lehetővé, hogy a generátor árama meghaladja a számított értéket. Az áramkorlátozó tekercselése sorba van kötve a generátor és a fogyasztók közé. Amikor az áram eléri a névleges erősséget, és így az áramkorlátozó tekercsében, a relé aktiválódik, és a gerjesztő tekercs áramkörébe további ellenállás kerül, a gerjesztőáram csökken, a generátor feszültsége csökken, és ezért a betáplált áram a generátor által csökken. Amikor a fogyasztók ki vannak kapcsolva, az áramkorlátozó az akkumulátor töltőáramának állandó értékét tartja fenn. Az áramfogyasztók bekapcsolásakor a töltőáram a terhelési ellenállástól függően csökken. Ebben az esetben, ha a külső áramkör árama meghaladja az áramkorlátozó által megengedett maximumot, akkor a generátor árama mellett a külső áramkör áramot kap az akkumulátortól, vagyis az akkumulátor lemerül.
Az áramkorlátozó és a feszültségszabályozó nem működik egyszerre. Amíg a generátor által adott áramerősség el nem éri a megengedett maximális értéket, addig csak a feszültségszabályozó működik. Amikor a generátor árama eléri a határértéket, az áramkorlátozó további ellenállást kapcsol be, és a feszültségszabályozó leáll.
3. Fordított áram relé (rövidítve ROT) . Az akkumulátor hosszú áramának a generátoron keresztül történő áthaladásával a tekercsek túlmelegedhetnek, ráadásul az akkumulátor haszontalanul lemerül. A fordított áram relé célja, hogy automatikusan lekapcsolja a generátort a külső áramkörről, ha feszültsége kisebb, mint az akkumulátor feszültsége, és bekapcsolja a generátort, amint a generátor feszültsége meghaladja a számított értéket.
Ha a műszerfalon a generátor működésére figyelmeztető lámpa van felszerelve (kigyullad, ha a generátor feszültsége alacsony, az akkumulátor lemerül), akkor egy negyedik relé kerül felszerelésre (általában külön házban történik) - a relé a figyelmeztető lámpa bekapcsolásához.
A Szovjetunióban csak vibrációs relé-szabályozókat (elektromágneses relével) gyártottak tömegesen, az 1970-es és 1980-as években megfigyelték az amatőr rádiótervek megjelenését a félvezető eszközökön (megjelent a Radio , Behind the Wheel , To Help a magazinokban Rádióamatőr .
A váltakozó áramú generátorok első tervét az USA-beli Neuville mutatta be 1946-ban. A DC generátorokra jellemző szinte összes elemből állt: generátor gerjesztő tekercseléssel (külön), szelén egyenirányító blokk (külön) és kulcsos feszültségszabályozó (SN), fordított áram relé (ROT), áramkorlátozó (OT) - három termék egy esetben külön-külön. A 4 kW-os termék fő célja a speciális katonai járművek és autóbuszok. A súly- és méretjellemzőket tekintve ez a fejlődés 2,5-szer kisebb volt, mint az egyenáramú analógé.
A Szovjetunióban 1954 körül mutatták be a csak CH-val és szelén egyenirányító diódákon alapuló egyenirányító egységgel rendelkező generátor első tervét. Az MPEI fő fejlesztője , akinek csapata korábban publikált egy cikket a szelén-egyenirányítókkal ellátott szinkrongenerátorokról. 1955-ben a GAZ járművek első tételét 2000 darabban gyártották. A fejlesztés, a sorozattervezés optimalizálása és a gyártás megszervezése az Autopribors Kutatóintézet (ma NIIAE) és a KZATE szamarai üzemének vezetésével történt. Az egyik vezető fejlesztő Yu. A. Kupeev (Avtopriborov Kutatóintézet) és V. I. Vasilevsky (KZATE, Szamara) volt, akiknek köszönhetően a váltakozó áramú generátorok első soros tervezése megjelent a Szovjetunióban és az európai kontinensen.
1960-ban a Chrysler bemutatta a világ első szilícium egyenirányítóját továbbfejlesztett gyártástechnológiával. Ellenkező esetben megismételte a Szovjetunió szerzőinek fejlődését. Ugyanakkor az Egyesült Államokban megkezdődött a váltakozó áramú generátorokra való masszív átállás, amely később a Szovjetunióban csak 1967-ben történt.
Az első soros generátor a Szovjetunióban, amely felvette a versenyt a Chrysler termékekkel, a G250 volt.
A modern autók szinkron háromfázisú generátorokat használnak beépített háromfázisú félvezető egyenirányítóval .
Az autó generátor forgórésze gerjesztő tekercseléssel rendelkezik (egyenáramú generátornál a gerjesztő tekercs a pólusok magjain található) , az áramot kefék és csúszógyűrűk biztosítják . Az állórésznek három tekercselése van, amelyeket egy " csillag " köt össze. Az állórészből vett áramot hat félvezető dióda egyenirányítja (amelyek az egyenirányító táblába vannak beépítve), és állandóan pulzálóvá válik . Továbbá az egyenirányított áram belép a jármű fedélzeti elektromos hálózatába.
A kulcs feszültségszabályzója negatív visszacsatolású módon szabályozza a terepi tekercs áramát, hogy a generátor kimeneti feszültsége a lehető legstabilabb legyen. A Schmitt által kiváltott kulcsos feszültségszabályozó lehetővé teszi az alacsonyabb frekvenciájú kulcsos szabályozók használatát, amelyek olcsóbbak és szélesebb körben elérhetők, mint a nagyfrekvenciás kulcsos szabályozók, egészen az alacsony frekvenciájú kulcsos szabályozókig, például a relékig .
A generátorok kulcsfeszültség-stabilizátorai lehetnek vibrációs (csak elektromágneses relék ), érintkező-tranzisztorosak (tranzisztoros áramkörrel vezérelt elektromágneses relék) vagy érintésmentesek (nincs elektromágneses relé, az áramot a tranzisztoron lévő elektronikus kulcs vezérli ). Tervezés - külön tokban készül, vagy a generátorba építve.
Például egy GAZ-53 autón RR-362 érintkező-tranzisztoros feszültségstabilizátort (G-250 generátor), VAZ-2101- en - RR-380 rezgésfeszültség - stabilizátort (G-221 generátor) használtak. egy Moskvich-2140 autó - kontakt-tranzisztoros feszültségstabilizátor RR-362A. A VAZ és a Moskvich-2140 autók későbbi kiadásainál a Ya-112 kapcsolófeszültség- szabályozót használták.Az áramkorlátozót nem használják, mivel a generátorok önkorlátozó áram tulajdonsággal rendelkeznek a forgórész fázistekercsek általi ellenindukciója miatt, amikor az áram növekszik bennük, nincs fordított áram relé, mint olyan, funkcióit végzik. az egyenirányító által; jellemző egy relé használata a generátor ellenőrző lámpájának bekapcsolására, amelyet vagy az egyenirányító nullapontjáról, vagy a generátor két fázisáról táplálnak. Egyes esetekben (G-502 a ZAZ-968 -on ) az ilyen relé funkcióit az RB-1 indítóblokkoló relé látja el, és a motor indítása után megszakítja az indítórelé tápellátási áramkörét is.
A nehéz körülmények között végzett munkákhoz (magas portartalom, szennyeződés) kefe nélküli generátorokat gyártanak. Ezeket mezőgazdasági és egyéb speciális berendezéseken használják. Az azonos méretű és súlyú kefe nélküli generátorok teljesítménye kisebb, mint a csúszógyűrűs generátoroké.
A váltakozó áramú generátorok használata lehetővé teszi a generátor teljes méretének és tömegének csökkentését, megbízhatóságának növelését, miközben megtartja vagy akár növeli a teljesítményét az egyenáramú generátorokhoz képest.
Például a G-12 egyenáramú generátor ( GAZ-69 autó ) 11 kg tömegű, névleges árama 20 amper , az 5,2 kg tömegű G-250P2 generátor ( UAZ-469 autó ) pedig 28 amper névleges áramot termel.Az akkumulátorral nem rendelkező traktorokon és egyéb mezőgazdasági gépeken a generátorokat állandó mágnesek gerjesztésével szerelik fel . Tehát az (1930-as években gyártott) SKHTZ 15/30 traktorra egy egyenáramú generátort szereltek fel (a motort kézzel indították, fogantyúval); a DT-75 traktoron - generátor (a motort benzines "indító" indította el ). Feszültségszabályozókat is beépítettek, különben az izzólámpák nagy motorfordulatszámon kiégnének nélkülük .
Az akkumulátoros gyújtásrendszerrel rendelkező gépjárműveknél a generátorok berendezése és működési elve nem különbözik az autókétól. A régi motorokon 6 voltos egyenáramú generátor volt, az újakon 12 voltos.
Az akkumulátorral nem rendelkező gépjárművekre (például "Minszk" , " Voskhod " motorkerékpárok) a generátorokat állandó mágnesek gerjesztésével szerelik fel .
Hosszirányú motorelrendezésű motorkerékpárokon ( Ural motorkerékpárok , Dnepr motorkerékpárok stb.) a generátor a forgattyúházon kívül található , a főtengelytől fogaskeréken vagy szíjhajtáson keresztül forog .
Keresztirányú motorral rendelkező motorkerékpárokon (például IZH motorkerékpárok ) a generátor rotorja a főtengely elülső végére van felszerelve (menetirányban jobbra), a generátor a motor és a sebességváltó kombinált forgattyúházában található , zárva. fedéllel. Általában a gyújtási rendszer részeit a generátor részeivel kombinálják ( megszakító érintkezők vagy érintésmentes elektronikus gyújtórendszer szikranyomaték -érzékelője )
A donorautó autógenerátora (különösen a feszültségszabályozó) "kigyújtáskor" meghibásodhat. Az a tény, hogy az elektromos indító által fogyasztott áram sokkal nagyobb, mint az a maximális áram, amelyre a generátort tervezték.
Például az indító ST-221 ( VAZ-2101 ) kapacitása 1,77 liter. Val vel. , üresjárati áram 35 Amper , teljes fékezési módban 500 A. Ugyanennek az autónak a G-221 generátora maximum 42 A áramerősségre van tervezve.A biztonságos „világítás” érdekében ajánlatos leválasztani az akkumulátor negatív pólusát a donorautóról és/vagy leállítani a belső égésű motort.