динамо

Предметы:

Общий
операция
Ротор
статор
Предварительное возбуждение, самовозбуждение и зарядный ток
Регулятор напряжения
Динамо связи
Выпрямительные диоды
Пульсации напряжения
Регулятор напряжения
Шкив свободного хода
Вентилятор
Восстановление энергии
Возможные неисправности генератора
Проверка зарядного напряжения и зарядного тока

в целом:
Когда двигатель работает, динамо-машина (по-английски «генератор переменного тока») обеспечивает заряд аккумулятора и подачу электроэнергии к потребителям (таким как радио, освещение и т. д.). Динамо-машина приводится в движение многоременным приводом. . Многокомпонентный ремень приводит в движение шкив генератора, который соединен с внутренней частью на валу. Кинетическая энергия преобразуется в электрическую энергию (и тепло) в динамо-машине.
Частота вращения двигателя влияет на напряжение генератора. Чем быстрее вращается двигатель, тем быстрее вращается шкив, позволяя генерировать больше мощности. Напряжение не может быть слишком высоким и поэтому ограничивается регулятором напряжения.
О регуляторе напряжения позже.

В динамо-машине генерируется переменное напряжение. Постоянное напряжение подается на всю электронную схему автомобиля. Аккумулятор также можно заряжать только постоянным током. Переменное напряжение преобразуется в постоянное с помощью диодов диодного моста. Величина создаваемого напряжения зависит от:

Скорость, с которой проводник и магнитное поле расходятся друг от друга.
Длина обмоток
Сила магнитного поля

Можно ездить без генератора. Например, если он неисправен и больше не подает напряжение, вы можете продолжать движение до полной разрядки аккумулятора. Это, конечно, не рекомендуется, так как глубокий разряд может привести к выходу из строя аккумулятора, но автомобиль можно ездить (на небольшое расстояние) без генератора и без многоременной передачи (чтобы его можно было загнать на прицеп для перевозки) .

Операция:
Ток генерируется ротором, вращающимся в статоре. Ротор представляет собой электромагнит; он становится магнитным только тогда, когда через него течет ток. Поэтому генератору переменного тока требуется помощь аккумулятора, прежде чем он сможет начать зарядку. Оставшегося магнетизма в генераторе недостаточно для протекания электрического тока через диоды.

Ток, делающий ротор магнитным, поступает от аккумуляторной батареи через замок зажигания и индикатор зарядного тока к разъему D+ генератора. Затем ток течет к ротору. От ротора ток течет через регулятор на землю. При включении замка зажигания загорается контрольная лампа зарядного тока и одновременно происходит намагничивание генератора. Когда генератор переменного тока начнет заряжать, индикатор зарядного тока погаснет.
Когда генератор заряжается, северный и южный полюсы перемещаются относительно статора. При этом в статоре генерируется переменное напряжение. За один оборот магнита напряжение, индуцируемое в проводнике, имеет форму синусоидальной волны, как показано на рисунке.

Поскольку это переменное напряжение и все потребители в автомобиле работают только от постоянного напряжения, то выпрямление все равно необходимо провести. Диоды обеспечивают преобразование переменного напряжения в постоянное.
Зарядное напряжение и зарядный ток также должны быть ограничены; Когда двигатель работает на высоких оборотах и включено мало потребителей, генератору необходимо заряжать совсем немного. Когда подключено больше потребителей, генератор должен подавать больший зарядный ток. При полной нагрузке это может составлять от 75 до 120 ампер (в зависимости от типа автомобиля). Как все это работает, описано в главах ниже.

ротор:
Ротор — это не постоянный магнит, а электромагнит. Пропуская ток через ротор, он становится магнитным и может генерироваться переменное напряжение. Генерируемым напряжением можно управлять, увеличивая или уменьшая ток ротора. Это задача регулятора напряжения.
Ротор имеет полюсные захваты (северный и южный полюса). Каждая половина с полюсными захватами обычно состоит из 6 или 7 полюсов. Другая половина состоит из такого же количества полюсов, поэтому имеется 6 или 7 северных полюсов и 6 или 7 южных полюсов. Тогда мы говорим о 12 или 14 парах полюсов. Количество пар полюсов влияет на напряжение, создаваемое в статоре.

Магнитное поле в генераторе создается при включении ротора. Это происходит уже при включении зажигания автомобиля. Для подачи питания на ротор через обмотки возбуждения подается ток возбуждения. Этот ток поступает от батареи и передается на обмотки возбуждения через контактные кольца и угольные щетки. Он проходит от северного полюса к южному, поскольку одно контактное кольцо соединено с северным полюсом, а другое — с южным.

После снятия ротора его можно измерить на наличие дефектов. Сопротивление ротора часто составляет около 3 Ом. Точное значение можно узнать в заводских данных.

Статор:
Генератор переменного тока, используемый почти во всех автомобилях, является трехфазным. Это означает, что генератор состоит из трех катушек статора, которые соединены с одним сердечником статора и ротором. Каждая катушка статора вырабатывает собственное переменное напряжение. Поскольку все катушки статора установлены под углом 120 градусов друг к другу, генерируемые напряжения также сдвинуты по фазе на 120 градусов. Эти напряжения выпрямляются тремя отрицательными и тремя положительными диодами (всего шесть диодов).

Сердечник статора состоит из сложенных друг на друга пластин, отделенных друг от друга изоляционным материалом. Сердечник статора усиливает магнитное поле в генераторе и, таким образом, увеличивает генерируемое напряжение. Обмотки статора можно подключить двумя способами; с помощью треугольного соединения (распознаваемого по соединениям 3 × 2) и соединения звезды (4 соединения, из которых 3 являются свободными соединениями и одно соединение, в котором 3 конца катушек соединены друг с другом. Соединение звездой является наиболее распространенным. , потому что это позволяет быстрее достичь высокого напряжения.Соединение треугольником используется для динамо-машин, которые должны подавать большую мощность.
В тот момент, когда катушка статора соприкасается с сердечником статора (замыкание на землю) или если одна из катушек прерывается (обрыв провода), статор перестает работать должным образом. Мультиметр можно использовать для проверки наличия замыкания на землю или обрыва провода. При одном условии; катушки статора должны быть отключены; оба конца не должны контактировать с другими компонентами. Часто бывает достаточно распайки. Сопротивление катушек должно быть очень небольшим; около 0,05 Ом. Сопротивление между катушками статора и сердечником статора должно быть бесконечно большим. Если сопротивление есть (если оно крайне велико), то связь есть.

На изображении ниже показаны статор и ротор в разобранном виде. На самом деле ротор вращается в статоре и они просто не соприкасаются друг с другом.

Ток предварительного возбуждения, самовозбуждения и зарядки:

Предварительная мощность:
Двигатель остановлен, и контрольная лампа горит. Ток предварительного возбуждения идет на землю через аккумулятор, замок зажигания, ротор и контроллер. Это возможно, потому что стабилитрон в стабилизаторе напряжения отключен, а базовый ток T1 становится проводящим, поскольку T2 перестает проводить ток.

Самостоятельность:
При запуске двигателя ротор становится достаточно намагниченным для перехода в режим самовозбуждения. Ток самовозбуждения затем проходит через выпрямительные диоды (отрицательная сторона) к катушке статора, затем через полевые диоды к ротору и через регулятор на землю.

Зарядный ток:
В обмотке статора генерируется переменное напряжение, поскольку через нее вращается ротор. Зеленой линией отмечен путь, по которому течет ток от катушки статора V. Ток выпрямляется выпрямляющим диодом (из переменного напряжения в постоянное) и поступает через соединение B+ к аккумулятору и потребителям.

Зарядный ток, который поступает к аккумулятору и потребителям через соединение B+ генератора, обеспечивает полное питание автомобиля. Когда двигатель выключен, генератор не подает питание. Таким образом, все потребители будут использовать энергию от аккумулятора.
Когда двигатель работает, генератор переменного тока должен обеспечивать достаточную мощность для питания всех потребителей. При работающем двигателе питание от аккумуляторной батареи не предназначено для использования. Зарядный ток генератора зависит от количества потребителей и степени заряда аккумуляторной батареи. Максимальный зарядный ток указан на генераторе (обычно от 60 до 90 А).

Напряжение зарядки генератора можно легко проверить, если есть сомнения относительно того, правильно ли заряжается генератор. Измерив вольтметром (мультиметром) положительный и отрицательный полюс аккумулятора при работающем двигателе (прямо на него подается напряжение от генератора), можно проверить, правильно ли заряжается генератор:

Если при работающем двигателе напряжение составляет около 14,2 В, генератор работает как надо.
Если напряжение 13,8 Вольт, аккумулятор почти заряжен и потребители отключены. Генератору не нужно подавать большое напряжение, и поэтому он этого не делает. Напряжение зарядки в норме
Если напряжение составляет 12,4 В или ниже, значит, генератор не заряжается должным образом. Это напряжение, которое имеет и заряженная батарея. Значит проблема с генератором.
Если напряжение ниже 12,4 В, генератор больше не будет заряжаться. Аккумулятор будет продолжать разряжаться до тех пор, пока напряжение не достигнет 8 Вольт. Тогда двигатель заглохнет и ничего больше не будет работать.

В последнем случае, т. е. когда генератор больше не заряжается, вы можете заменить генератор. Часто это очень дорого, и дешевле поискать отремонтированный генератор переменного тока. Есть много компаний, занимающихся капитальным ремонтом, которые полностью разбирают генератор и снова делают его как новый. Это может сэкономить (более) половины новой цены.
Всегда следите за тем, чтобы при замене генератора отсоединялась отрицательная клемма аккумулятора! Если этого не сделать и соединение B+ (которое вы снимаете с генератора) коснется кузова или металлического блока двигателя, из-за короткого замыкания возникнут искры. Дорогие электронные блоки управления могут выйти из строя.

Регулятор напряжения:
Когда напряжение поднимается выше регулируемого, стабилитрон (на схеме выше) включается, в результате чего база Т1 соединяется с землей через Т2. Т1 отключается, магнитное поле исчезает, вызывая падение напряжения генератора.
Это приводит к исчезновению тока ротора, в результате чего генератор переменного тока не перезаряжается в течение короткого времени. Путем постоянного включения и выключения Т1 регулируется напряжение.

На рисунке показан незакрепленный ротор, к которому прикреплен незакрепленный регулятор напряжения. Регулятор напряжения устанавливается между разъемами D+ и DF генератора и проводит угольные щетки по ротору. При включении потребителя (например, освещения) зарядный ток кратковременно падает с 14,4 до 13,8 Вольт. Регулятор напряжения поглощает это и быстро повышает напряжение до 14,4 В.

Ниже вы можете увидеть 2 изображения, полученные с помощью телескопа при подключении DF генератора. Эти сигналы передаются в блок управления двигателем. Для ясности: ротор магнитный в нижней части обоих изображений.

Сигнал на графике был измерен, когда несколько потребителей были включены или вообще не были включены. Таким образом, ротор минимально магнитен. Рабочий цикл здесь составляет примерно 10%.

Сигнал на графике ниже был измерен, когда многие потребители были включены. Здесь на ротор подается гораздо большее напряжение, чтобы достичь зарядного тока 14,4 В. Рабочий цикл здесь составляет примерно 50%.

Связи с «Динамо»:

B+ идет на аккумулятор; Через него проходят зарядное напряжение и зарядный ток.
D+ — управляющее напряжение ротора для регулировки напряжения генератора.
D- масса генератора.
W – соединение, которое ранее использовалось для тахометров старых дизелей. В настоящее время его больше нет.
DF или LIN являются возможным подключением для управления возбуждением ротора от системы управления двигателем.

Выпрямительные диоды:
Генератор подает переменное напряжение, но поскольку в автомобиле используется только постоянное напряжение, переменное напряжение (AC) необходимо преобразовать в постоянное напряжение (DC). Это делается с помощью выпрямительных диодов. Диоды позволяют току течь только в одном направлении. Положительная часть переменного тока используется, отрицательная часть теряется.

На изображении показан диодный мост в разобранном виде. Красный измерительный штифт указывает на один из трех мини-диодов.
Положительные диоды находятся на другой стороне диодного моста. Шпилька — это соединение B+, на котором крепится толстый кабель, идущий к аккумулятору.

Это принцип однофазного генератора переменного тока. На изображении выше (справа) видно, что фаза постоянно прерывается, какое-то время нет напряжения, а потом фаза снова появляется. Таким образом, в части между фазами напряжение не генерируется. Чтобы предотвратить это, в трехфазных генераторах переменного тока используются соединения звездой и треугольником. Это дает результат ниже.
На изображении ниже показаны 3 разных цвета; черный, красный и синий. Это все отдельные этапы. На изображении видно, что между, например, черными фазами много места. Это пространство замыкается путем подключения других фаз. Это создает постепенную подачу питания.

Пульсации напряжения:
После выпрямления напряжения выпрямляющими диодами всегда остается небольшая пульсация. Сигнал никогда не бывает красивым и ровным. Пульсации напряжения никогда не должны превышать 500 мВ, так как это может привести к сбоям в работе или дефектам автомобильной электроники.
На изображении показано изображение осциллографа, измеренное на аккумуляторе. Это изображение будет меняться при изменении оборотов двигателя или при включении потребителей.

Регулятор напряжения:
Регулятор напряжения включает и выключает магнитное поле, включая и выключая ток через ротор. Регулятор напряжения обеспечивает постоянное напряжение зарядки (от 13,2 до 14,6 В). Уровень зарядного напряжения зависит, в том числе, от скорости. Чем быстрее вращается коленчатый вал, тем быстрее будет вращаться ротор. Если бы напряжение не было отрегулировано, оно могло бы подняться до 30 Вольт на большой скорости. Этому препятствует регулятор напряжения. На изображении показан отдельный регулятор напряжения. В большинстве случаев он визуально прикреплен к генератору.

Генерируемое напряжение зависит не только от скорости двигателя, но также от количества витков статора и силы магнитного поля ротора. Количество витков статора определяется при проектировании генератора, но напряженностью магнитного поля ротора можно управлять. Это можно уменьшить, очень быстро выключая и включая ротор. Если напряжение становится высоким, ротор отключается. Если напряжение слишком низкое, ротор снова включается. Делая это последовательно очень быстро, создается поле средней напряженности. Таким образом, зарядное напряжение остается постоянным, насколько это возможно.

Когда напряжение на положительной клемме генератора (D+) ниже напряжения регулировки, ток течет от D+ через ротор к D- (отрицательная клемма), и в генераторе генерируется напряжение. Генерируемое напряжение снова устанавливается на D+. Когда напряжение на D+ превышает напряжение регулировки, достигается напряжение Зенера (см. изображение ниже), вызывая открытие транзистора Т2. Транзистор Т1 в этом случае перестает проводить ток, и через ротор больше не может течь ток. Таким образом, магнитное поле отключается, и зарядное напряжение падает. Это напряжение продолжает падать до тех пор, пока напряжение Зенера не перестанет достигаться. Впоследствии транзистор Т2 отключится, и Т1 снова начнет проводить ток. Этот цикл постоянно повторяется.

Шкив свободного хода:
В настоящее время многие генераторы оснащены обгонным шкивом (см. изображение ниже). Эти шкивы могут вращаться только в одном направлении. Когда поликлиновой ремень снят со шкива и вы поворачиваете шкив вручную, вы заметите, что внутренняя часть генератора вращается только в одном направлении и остается неподвижной в другом направлении. Эта система предназначена для защиты мультиремня. Когда двигатель работает на высоких оборотах и дроссельная заслонка полностью отпускается, частота вращения двигателя быстро падает. Мощная динамо-машина может замедляться несколько медленнее. Эта скорость падает медленнее, чем частота вращения двигателя. В результате этого мультиремень подвергается большей нагрузке и, в худшем случае, разрезается пополам, поскольку тогда мультиремню приходится замедлять работу генератора. При использовании шкива свободного хода генератор будет двигаться при ускорении, но при замедлении будет работать со своей собственной скоростью.

Шкив крепится резьбой на валу ротора (см. изображение выше). Внешняя часть шкива увлекает за собой только внутреннюю часть в одном направлении вращения. Блокирующее устройство обеспечивает прижатие внутренней части к внешней части. Тогда весь шкив будет заблокирован, так что генератор будет приводиться в движение многоремнем. Когда вы отпускаете педаль акселератора, внутренняя часть вращается с большей скоростью, чем внешняя часть; частота вращения двигателя падала быстрее, чем скорость вращения ротора. В этом случае блокирующее устройство не работает, а это означает, что шарикоподшипники позволяют ротору иметь скорость, отличную от скорости коленчатого вала.

На изображении показан генератор, оснащенный обгонным шкивом.

Вентилятор:
Генератор нагревается, когда он должен подавать энергию. Чтобы он не перегрелся, его необходимо охладить. Внутренний вентилятор генератора обеспечивает охлаждение. В настоящее время существуют также генераторы, подключаемые к системе охлаждения двигателя. Охлаждающая жидкость обеспечивает охлаждение.

Восстановление энергии:
Если генератор заряжается на максимальной мощности (при включенном большом количестве потребителей), произойдет дополнительный расход топлива. Это связано с тем, что генератор будет вращаться сильнее, поскольку магнитное поле в статоре будет больше. Магнитное поле заставит ротор вращаться сильнее, и коленчатому валу придется сильнее натягивать многоременный ремень, чтобы переместить его. Сегодня производители автомобилей нашли удобное решение этой проблемы. Генератор всегда заряжается, но не заряжается до максимальной мощности во время движения (если аккумулятор действительно не разряжен). Максимальная подзарядка происходит при торможении автомобиля двигателем. То есть, когда водитель убирает ногу с педали газа и позволяет автомобилю двигаться накатом (например, на светофоре или на выезде с автострады). Автомобиль в такой момент не расходует никакого топлива и кинетическая энергия (энергия движения) автомобиля обеспечивает, чтобы автомобиль продолжал катиться. Теперь аккумулятор полностью заряжен до тех пор, пока не будет снова нажата педаль газа. В этот момент генератор обеспечивает стабильность напряжения.
Такой способ зарядки приводит к снижению расхода топлива.

Возможные неисправности генератора:
В генераторе может быть ряд типичных проблем или дефектов. Техник часто знает, что он или она может проверить или измерить дальше. Ниже приведен ряд типичных жалоб:

Индикатор зарядного тока обычно загорается во время предварительного возбуждения, но гаснет только при работе двигателя на более высоких оборотах; неисправность генератора (вероятно, неисправен полевой диод).
Жалоба та же, что и выше, только он тоже слабо горит при работе двигателя на высоких оборотах или при включении многих потребителей; неисправность генератора (вероятно, неисправен диод).
Индикатор зарядного тока слабо горит во время предварительного возбуждения, но гаснет только при работе двигателя на более высоких оборотах; (вероятно, неисправность генератора или неисправность проводки или ее соединений).
Индикатор зарядного тока не загорается во время предварительного возбуждения или при работающем двигателе; (неисправен генератор, плохая проводка/соединения или неисправен индикатор зарядного тока).

Проверка зарядного напряжения и зарядного тока:
Количество энергии, которую подает генератор, зависит от его мощности и того, что требуют потребители и включенный аккумулятор. Например, генератор переменного тока должен быть способен подавать ток 100 А для питания всех потребителей и одновременно заряжать разряженную батарею. Количество энергии, подаваемой генератором, падает практически до нуля, когда аккумулятор полностью заряжен и потребители не включены. Максимальная мощность генератора часто указывается на заводской табличке или наклейке на генераторе. Часто это значение составляет от 65 А до 120 А. Часто это отображается следующим образом: 14В 17/85А. Это означает: регулируемое напряжение (14В), зарядный ток (17А) при 1800 об/мин и зарядный ток (85А) при 6000 об/мин генератора (не частота вращения коленчатого вала).

Если имеется дефект генератора переменного тока или кабелей, максимальная мощность не может быть достигнута при максимальной нагрузке. Это можно проверить, проверив зарядный ток. Это можно сделать, нагружая генератор как можно выше с помощью специального испытательного оборудования при работающем двигателе или включив как можно больше потребителей (например, подогрев сидений, обогрев заднего стекла, все освещение, двигатель вентилятора на максимальной мощности). , и т. д.). Величину зарядного тока можно определить с помощью токовый зажим быть проверено. Измеренное значение должно соответствовать значению, указанному на генераторе.
Отрегулированное напряжение можно проверить с помощью мультиметр измерьте напряжение между соединением B+ и массой при повышенных оборотах двигателя (2000 об/мин). Регулируемое напряжение должно находиться в пределах 13.8–14.5 В.
Чтобы проверить правильность подключения, можно измерить разницу напряжений между положительным полюсом аккумулятора и соединением B+ генератора; напряжение должно быть ниже 0,3 В. В противном случае возникла проблема с кабелем или его соединениями.
Если цепь заземления неисправна, у вас возникнут проблемы не только с системой зарядки, но и с другими системами. Цепь массы можно проверить, запустив двигатель на частоте 2000 об/мин и подключив вольтметр между отрицательной клеммой аккумуляторной батареи и корпусом генератора. Это напряжение также должно быть меньше 0,3 В.