Automobilgenerator - en enhed, der konverterer den mekaniske energi fra rotationen af krumtapakslen på en bilmotor til elektrisk energi .
Bilgeneratoren bruges til at forsyne elektriske forbrugere , såsom tændingssystemet , bilbelysningen , indbygget computer , diagnosesystem og andre, samt til at oplade bilbatteriet [1] . Der stilles høje pålidelighedskrav til bilgeneratorer, da generatoren sikrer en jævn drift af de fleste komponenter i en moderne bil. Den typiske effekt af en moderne generator i en bil er omkring 1 kW.
På de første biler blev der brugt DC-kollektorgeneratorer , hvis kollektorsamling krævede konstant overvågning og hyppig vedligeholdelse, og derudover begrænsede belastningsstrømmen alvorligt. Fremkomsten af kraftige diode - ensrettere, oprindeligt selen og senere silicium , gjorde det muligt at bruge en synkron generator på en bil , uforlignelig mere pålidelig og omkring tre gange mindre tung/materialintensiv med samme effekt og mere stabil udgangsstrøm.
I moderne biler bruges synkrone trefasede AC elektriske maskiner , og i ensretteren bruges en trefaset ensretter i henhold til Larionov-skemaet.
For at generatoren kan give strøm til belastningen efter start af motoren, er det nødvendigt at give strøm til excitationsviklingen. Dette sker, når tændingsnøglen drejes til arbejdsposition. Strømmen i excitationsviklingen styres af en spændingsstabilisator , som kan laves som en separat enhed eller indbygges i generatorens børstesamling. I langt de fleste moderne generatorer drives spændingsstabilisatoren (SN) af en separat sektion af ensretteren. Generatorrotoren drives fra krumtapakslen gennem en kileremsskive . Det elektromagnetiske felt, der skabes af excitationsviklingen, inducerer en elektrisk strøm i statorens faseviklinger.
På grund af motorhastighedens ustabilitet og hyppige pludselige belastningsændringer er det nødvendigt at stabilisere generatorens udgangsspænding, den leveres af en spændingsstabilisator ved at ændre generatorens excitationsstrøm.
Spændingen på det indbyggede netværk med generatoren kørende og spændingsregulatoren i god stand holdes på 13,9 - 14,5 V. Denne spænding er nødvendig for at sikre passagen af ladestrømmen gennem batteriet, mens det er nødvendigt at give et vist overskud af det fælles elektrokemiske potentiale for alle plader af alle dåser, ellers vil bilbatteriet ikke blive opladet.
Kraftige bilstartere bruges på biler og busser med kraftige dieselmotorer . For at levere strøm uden at øge strømforbruget bruges en øget spænding på det indbyggede netværk - 24 volt. Installer henholdsvis 24 volt (nominelt 28,4 volt) generatorer.
På gamle biler og motorcykler var spændingen i det indbyggede netværk 6 volt, generatorerne var også 6-volt, som regel tre-børste DC med et omvendt strømrelæ ( GAZ-67B , Moskvich-400 , ZIS- 110 ).
På biler fremstillet før 1960'erne (for eksempel GAZ-51 , GAZ-69 , GAZ-M-20 "Victory" og mange andre) blev DC-generatorer installeret .
På generatorens poler (placeret på statoren ) , lavet af elektrisk stål, er der en excitationsvikling. Ved generatorens anker er en strømvikling, hvorfra den elektriske strøm fjernes ved hjælp af en samler med børster . Excitationsviklingen og ankerviklingen er forbundet parallelt , en relæ-regulator er inkluderet i excitationsviklingskredsløbet.
Relæregulatoren består af tre elektromagnetiske relæer :
1. Nøglespændingsregulatoren ( forkortet SN på de elektriske kredsløb ) reducerer den magnetiske flux i feltviklingen (på statoren); relæviklingen er forbundet i serie med magnetiseringsviklingen. Når spændingen på generatoren stiger over den beregnede grænse (for eksempel mere end 14,5 volt), aktiveres det elektromagnetiske relæ, og yderligere modstand tændes i serie med excitationsviklingen , hvilket begrænser excitationsstrømmen, den magnetiske flux falder , og Derfor vil spændingen på generatoren falde. Når spændingen falder under det beregnede elektromagnetiske relæ shunter yderligere modstand, strømmen i excitationsviklingen stiger, den magnetiske flux stiger, og spændingen på generatoren stiger. Da processen forløber med en høj frekvens , forbliver spændingen i køretøjets indbyggede netværk næsten konstant.
I bilnøglespændingsregulatorer til DC -generatorer er relæet en præcis Schmitt-trigger , relækontakterne, der shunter yderligere seriemodstand i generatorens excitationsvikling, er det vigtigste aktiveringselement , og generatoren er kontrolobjektet.
Nøglespændingsstabilisatoren med Schmitt trigger er enkel i designet. Nøglelukke-/åbningsfrekvensen i den bestemmes af summen af lade- og afladningstidskonstanterne for styreobjektets drev (batteri og andre forbrugere af elektricitet) og forskellen mellem de maksimalt tilladte og mindste tilladte spændinger. Jo større rækkevidde af tilladte spændinger, jo lavere er nøgleluknings-/åbningsfrekvensen. Under konstant belastning er make/break-frekvensen konstant. Betydeligt lavere nøgleluknings-/åbningsfrekvens i nøgle Schmitt-trigger spændingsstabilisatorer, sammenlignet med andre stabilisatorkredsløb, tillader brugen af lavere frekvenskontakter , som er billigere end højfrekvente og er mere udbredte. Det var brugen af et nøglespændingsstabilisatorkredsløb med en Schmitt-trigger, der gjorde det muligt at bruge sådanne lavfrekvente nøglekoblingselementer som relæer i bilspændingsregulatorer .
2. Strømbegrænser (forkortet OT) - et elektromagnetisk relæ, der ikke tillader generatorstrømmen at overstige den beregnede værdi. Strømbegrænserens vikling er forbundet i serie mellem generatoren og forbrugerne. Når strømmen når den nominelle styrke, og dermed i viklingen af strømbegrænseren, aktiveres relæet, og yderligere modstand er inkluderet i magnetiseringsviklingskredsløbet, excitationsstrømmen falder, spændingen på generatoren falder, og derfor den tilførte strøm af generatoren falder. Når forbrugerne er slukket, holder strømbegrænseren en konstant værdi af batteriets ladestrøm. Når strømforbrugere er tændt, vil ladestrømmen falde afhængigt af belastningsmodstanden. I dette tilfælde, hvis strømmen af det eksterne kredsløb overstiger det maksimale tilladte af strømbegrænseren, vil det eksterne kredsløb ud over generatorstrømmen modtage strøm fra batteriet, det vil sige, at batteriet vil blive afladet.
Strømbegrænseren og spændingsregulatoren virker ikke på samme tid. Indtil strømmen givet af generatoren når den tilladte maksimumværdi, virker kun spændingsregulatoren. Når generatorstrømmen når grænseværdien, tænder strømbegrænseren yderligere modstand, og spændingsregulatoren holder op med at fungere.
3. Omvendt strømrelæ (forkortet ROT) . Med en lang passage af strøm fra batteriet gennem generatoren kan viklingerne overophedes, desuden er batteriet ubrugeligt afladet. Formålet med det omvendte strømrelæ er automatisk at afbryde generatoren fra det eksterne kredsløb, når dens spænding bliver mindre end batterispændingen og tænde for generatoren, så snart generatorspændingen overstiger den beregnede værdi.
Hvis en advarselslampe til drift af generatoren er installeret på instrumentpanelet (den lyser, når generatorspændingen er lav, når batteristrømmen forbruges), er et fjerde relæ installeret (normalt udført i et separat hus) - relæ til at tænde advarselslampen.
I USSR blev kun vibrationsrelæregulatorer (med elektromagnetiske relæer) masseproduceret, i 1970'erne - 1980'erne blev udseendet af amatørradiodesign på halvlederenheder noteret (publiceret i magasinerne Radio , Behind the Wheel , To Help a Radioamatør .
Det første design af vekselstrømsgeneratorer blev præsenteret af Neuville, USA i 1946. Den bestod af næsten alle de elementer, der er karakteristiske for DC-generatorer: en generator med en excitationsvikling (separat), en blok af selen ensrettere (separat) og en nøglespændingsregulator (SN), et omvendt strømrelæ (ROT), en strømbegrænser (OT) - tre produkter i en sag separat. Hovedformålet med 4 kW-produktet er specielle militærkøretøjer og busser. Med hensyn til vægt og størrelsesegenskaber var denne udvikling 2,5 gange mindre end dens analoge ved jævnstrøm.
I USSR blev omkring 1954 præsenteret det første design af en generator med kun CH og en ensretterenhed baseret på selen ensretterdioder. Hovedudvikleren af MPEI , hvis team tidligere har offentliggjort en artikel om synkrone generatorer med selen ensrettere. I 1955 blev det første parti til GAZ-køretøjer produceret i mængden af 2000 enheder. Udvikling, optimering af det serielle design og tilrettelæggelse af produktionen blev udført under ledelse af Research Institute of Autopribors (nu NIIAE) og KZATE -fabrikken i Samara. En af de førende udviklere var Yu. A. Kupeev (Research Institute of Avtopriborov) og V. I. Vasilevsky (KZATE, Samara), takket være hvem det første serielle design af vekselstrømsgeneratorer dukkede op i USSR og på det europæiske kontinent.
I 1960 introducerede Chrysler verdens første siliciumensretterdesign med forbedret produktionsteknologi. Ellers gentog hun udviklingen af forfattere fra USSR. Samtidig begyndte en massiv overgang til vekselstrømsgeneratorer i USA, som efterfølgende fandt sted i USSR først i 1967.
Den første serielle generator i USSR til at konkurrere med Chrysler-produkter var G250.
Moderne biler bruger synkrone trefasede generatorer med en indbygget trefaset halvlederensretter .
Rotoren på en bilgenerator har en excitationsvikling (for en jævnstrømsgenerator er excitationsviklingen placeret på kernerne af polerne) , strøm tilføres gennem børster og slæberinge . Statoren har tre viklinger forbundet med en " stjerne ". Strømmen taget fra statoren ensrettes af seks halvlederdioder (indbygget i ensretterkortet) og bliver konstant pulserende . Yderligere kommer den ensrettede strøm ind i køretøjets indbyggede elektriske netværk.
Nøglespændingsregulatoren regulerer feltviklingsstrømmen på en negativ feedback måde, så generatorens udgangsspænding er så stabil som muligt. Den Schmitt-udløste nøglespændingsregulator tillader brugen af lavfrekvente nøgleregulatorer, som er billigere og mere tilgængelige end højfrekvente nøgleregulatorer, ned til lavfrekvente nøgleregulatorer såsom relæer .
Nøglespændingsstabilisatorer af vekselstrømsgeneratorer kan være vibrations (kun elektromagnetiske relæer ), kontakttransistor (elektromagnetiske relæer styret af et transistorkredsløb) eller ikke- kontakt (der er intet elektromagnetisk relæ, strømmen styres af en elektronisk nøgle på transistorer ). Design - lavet i separat etui eller indbygget i generatoren.
For eksempel på en GAZ-53- bil blev der brugt en kontakttransistorspændingsstabilisator RR-362 (generator G-250), på en VAZ -2101 - en vibrationsspændingsstabilisator RR -380 (generator G-221) og på en Moskvich-2140 bil - kontakt-transistor spændingsstabilisator RR-362A. Ved senere udgivelser af VAZ- og Moskvich -2140- biler blev Ya-112- omskiftningsspændingsregulatoren brugt.Strømbegrænseren bruges ikke, da vekselstrømsgeneratorer har egenskaben til selvbegrænsende strøm på grund af modinduktion af rotoren af faseviklingerne, når strømmen stiger i dem, er der ikke noget omvendt strømrelæ som sådan, dets funktioner udføres af ensretteren; karakteristisk er brugen af et relæ til at tænde generatorens kontrollampe, drevet enten fra nulpunktet på ensretteren eller fra to faser af generatoren. I nogle tilfælde (G-502 på ZAZ-968 ) udføres funktionerne af et sådant relæ af startblokeringsrelæet RB-1, det bryder også startrelæets strømforsyningskredsløb efter start af motoren.
Til arbejde under vanskelige forhold (højt støvindhold, snavs) fremstilles børsteløse generatorer. Disse bruges på landbrugs- og andet specialudstyr. Med samme størrelse og vægt er effekten af børsteløse generatorer mindre end generatoren med slæberinge.
Brugen af vekselstrømsgeneratorer gør det muligt at reducere generatorens overordnede dimensioner og vægt, øge dens pålidelighed, samtidig med at dens effekt bevares eller endda øges sammenlignet med DC-generatorer.
For eksempel vejer G-12 DC-generatoren ( GAZ-69 bil ) 11 kg, mærkestrøm 20 ampere , og G-250P2 generatoren ( UAZ-469 bil ) med en masse på 5,2 kg producerer en mærkestrøm på 28 ampere.På traktorer og andre landbrugsmaskiner, der ikke har batterier, installeres generatorer med excitation fra permanente magneter . Så på SKHTZ 15/30- traktoren (produceret i 1930'erne) blev en DC-generator installeret (motoren blev startet manuelt med et håndtag); på DT-75 traktoren - en generator (motoren blev startet af en benzin "launcher" ). Spændingsregulatorer blev også installeret, ellers ville glødelamper brænde ud ved høje motorhastigheder uden dem .
På motorkøretøjer med et batteritændingssystem adskiller enheden og princippet om drift af generatorer sig ikke fra biler. De gamle cykler havde 6-volts jævnstrømsgeneratorer, de nye havde 12-volts generatorer.
På motorkøretøjer, der ikke har batterier (for eksempel motorcykler "Minsk" , " Voskhod "), er generatorer installeret med excitation fra permanente magneter .
På motorcykler med et langsgående motorarrangement ( Ural motorcykler , Dnepr motorcykler osv.) er generatoren placeret uden på krumtaphuset , rotation fra krumtapakslen gennem et gear eller remdrev .
På motorcykler med en tværgående motor (for eksempel IZH-motorcykler ) er generatorrotoren monteret på den forreste ende af krumtapakslen (lige i kørselsretningen), generatoren er placeret i det kombinerede krumtaphus af motoren og gearkassen , lukket med et cover. Normalt kombineres dele af tændingssystemet med dele af generatoren ( afbryderkontakter eller en gnistmomentsensor i et berøringsfrit elektronisk tændingssystem )
Når du "lyser op" kan donorbilens bilgenerator (især spændingsregulatoren) svigte. Faktum er, at den strøm, der forbruges af den elektriske starter , er meget større end den maksimale strøm, som generatoren er designet til.
For eksempel har starteren ST-221 ( VAZ-2101 ) en kapacitet på 1,77 liter. Med. , ubelastet strøm 35 Ampere , i fuld bremsetilstand 500 A. G-221 generatoren i samme bil er designet til en maksimal strøm på 42 A.For sikker "belysning" anbefales det at afbryde den negative pol på batteriet på donorbilen og/eller stoppe forbrændingsmotoren.