Особенности работы «сердца» автомобиля

Пара слов об электролите

Одним из главных показателей, по которым можно судить об исправности батареи, является уровень электролита. Именно от него зависит напряжение источника питания при различных режимах работы.

В процессе разрядки аккумулятора происходит расход кислоты, доля которой в общем объеме жидкости составляет третью часть (35-36%).

Результатом является уменьшение плотности жидкости. Когда производится зарядка батареи, происходит обратный процесс.

В такой ситуации вода расходуется, а кислота, наоборот, образовывается. Как результат, плотность электролита увеличивается.

В обычном состоянии, когда напряжение на АКБ равно 12,7 В, плотность составляет 1,27 г/куб.см. При этом все параметры напрямую зависят друг от друга.

Теоретическая часть

Основной принцип работы альтернатора

Начнем с самого основного – переменный ток отличается от постоянного тем, что он с некоторой периодичностью меняет свое направление движения. Также он меняет и величину, о чем мы подробнее поговорим далее.

Спустя определенный промежуток времени, который мы назовем «Т» значения параметров тока повторяются, что на графике можно изобразить в виде синусоиды – волнистой линии, проходящей с одинаковой амплитудой через центральную линию.

Базовые принципы

Итак, назначение и устройство генераторов переменного тока, называемого раньше альтернатором, заключается в преобразовании кинетической энергии, то есть механической, в электрическую. Подавляющее большинство современных генераторов используют вращающееся магнитное поле.

• Работают такие устройства за счет электромагнитной индукции, когда при вращении в магнитном поле катушки из токопроводящего материала (обычно медная проволока), в ней возникает электродвижущая сила (ЭДС).
• Ток начинает образовываться в тот момент, когда проводники начинают пересекать магнитные линии силового поля.

Строение простейшего электромагнитного генератора

Причем пиковое значение ЭДС в проводнике достигается при прохождении им главных полюсов магнитного поля. В те моменты, когда они скользят вдоль силовых линий, индукция не возникает и ЭДС падает до нуля. Взгляните на любую схему из представленных – первое состояние будет наблюдаться, когда рамка примет вертикальное положение, а второе – когда горизонтальное.

Генератор переменного тока — как устроен

• Для лучшего понимания протекающих процессов нужно вспомнить правило правой руки, изучавшееся всеми в школе, но мало кем помнящееся. Суть его заключается в том, что если расположить правую руку так, чтобы силовые линии магнитного поля входили в нее со стороны ладони, большой палец, отведенный в сторону, укажет направление движения проводника, а остальные пальцы будут указывать на направление возникающей в нем ЭДС.
• Взгляните на схему выше, положение «а». В этот момент ЭДС в рамке равно нулю. Стрелочками показано направление ее движения – часть рамки А двигается в сторону северного полюса магнита, а Б – южного, достигнув которых ЭДС будет максимальным. Применяя описанное выше правило правой руки, мы видим, что ток начинает течь в части «Б» в нашу сторону, а в части «А» – от нас.
• Рамка вращается дальше и ток в цепи начинает падать, пока рамка снова не займет горизонтальное положение (в).
• Дальнейшее вращение приводит к тому, что ток начинает течь в обратном направлении, так как части рамки поменялись местами, если сравнивать с начальным положением.

Спустя половину оборота, все снова вернется в изначальное состояние, и цикл повторится снова. В итоге мы получили, что за время совершения полного оборота рамки, ток дважды возрастал до максимума и падал до нуля, и единожды менял свое направление относительно нчального движения.

Переменный ток

В его честь была названа частота тока

Принято считать, что длительность периода обращения равняется 1 секунде, а число периодов «Т» является частотой электрического тока. В стандартных электрических сетях России и Европы за одну секунду ток меняет свое направление 50 раз – 50 периодов в секунду.

Обозначают в электронике один такой период особой единицей, названной в честь немецкого физика Г. Герца. То есть в приведенном примере российских сетей частота тока составляет 50 герц.

Вообще, переменный ток нашел очень широкое применение в электронике благодаря тому, что: величину его напряжения очень просто изменять при помощи трансформаторов, не имеющих движущихся частей; его всегда можно преобразовать в постоянный ток; устройство таких генераторов намного надежнее и проще, чем для выработки постоянного тока.

Мощнейшие генераторы, установленные на Пушкинской ГЭС

Признаки неисправности генератора автомобиля

неисправности генератора автомобиля возникают в тех же частях из чего состоит генератор автомобиля, или точнее выразится в тех же узлах и деталях, из которых он и состоит

• повреждение или сильный износ шкива генератора – разболтался, повело, лопнул
• износились токосъемные щетки может сказаться как на напряжении, выдаваемом генератором, так и на его искрении
• износ токосъемных колец – так же, как и щетки скажется на выходном напряжении, искрении или вообще не работе генератора
• неправильная работа регулятора напряжения – выдаёт напряжение, не соответствующее никаким нормам вместо 13.9 вольт – 5вольт, или наоборот 19 вольт
• межвитковое замыкание статорной обмотки – неправильные напряжения на выходе
• разрушение подшипника – стук, грохот, плохое вращение, недостаточные обороты, большая вибрация вала
• повреждение диодного моста – ток перестанет вообще течь
• повреждение проводов – проверить на обрыв, перекус, перелом, – заменить на исправные

Вот теперь вы узнали, как проверить исправность генератора автомобиля, так что можете приступить собственно к проверке, возможно из-за этого у вас постоянно разряжается аккумулятор, так как генератор не выдаёт вам положенное напряжение.

Основное предназначение

Генераторы широко используются для производства электроэнергии и представляют собой огромные машины, вырабатывающие ток высокой мощности. Однако не все разновидности имеют такие габариты. Устройства, применяемые в автотранспорте, используются в качестве источников U. Это очень удобно, так как ходовая часть транспорта совершает механические движения и глупо не воспользоваться этим видом энергии для вращения ЭГ.

Генераторы трёхфазного типа переменного тока применяются вместе с мостовым выпрямителем и используются для зарядки аккумулятора. Кроме того, они используются для питания электропотребителей, например, системы зажигания, световой сигнализации и освещения, бортового компьютера и так далее. Подключается устройство к регулятору U, благодаря которому величина U остается постоянной. В авто применяются устройства переменного тока, так как они имеют меньшие размеры относительно своих собратьев — ЭГ постоянного U.

Виды

По автономности

Предельно автономный тип — это ручные электростанции. В них механическое движение получается за счет мускульной силы оператора. Конечно, рассчитывать на высокую производительность и длительную работу не приходится. Зато можно уверенно получать ток в любой ситуации, когда нельзя использовать ни топливо, ни энергию ветра или воды. Потому подобные генераторы могут входить в аварийные комплекты на воздушных судах, использоваться в экстренных случаях экспедициями, военными и так далее. Условно автономные электромагнитные аппараты — на бензиновом приводе.

По количеству фаз

Встречаются однофазные и трехфазные устройства. В домах и квартирах трехфазное электропитание требуется редко. Исключение составляют старые двигатели, ТЭНы для сауны и тому подобная аппаратура.

Простое эмпирическое правило гласит: если сеть потребляет 20 кВт и менее, особого смысла в трех фазах нет.

По режиму работы

Основные применяемые аппараты призваны действовать беспрерывно. Обычно они работают на дизельном горючем, хотя есть и исключения. Такая техника может обеспечить круглосуточное электропитание, и именно ее ставят на крупных электростанциях и ТЭЦ. Резервные модели генераторов рассчитаны на экстренные случаи (когда внезапно отключается электроснабжение). Работа тоже иногда проходит без перерывов, но всего лишь в течение нескольких часов.

По области применения

Генераторы бытового назначения представлены в широком ассортименте. Почти все они выдают однофазный ток. Нормальные показатели — 220 В, 50 Гц. Самые мощные бытовые устройства применяют даже для сварки, а также для питания небольших мастерских и автосервисов.

Для производственных целей нужны мощные стационарные электрогенераторы. Они же используются для:

• больших строек;

• микрорайонов;

• солидных коттеджных поселков;

• портов;

• вокзалов;

• больниц;

• учебных заведений;

• офисных центров.

Проверка вентилей выпрямительного блока

Исправный вентиль пропускает ток только в одном направлении. Неисправный — может либо вообще не пропускать ток (обрыв цепи), или пропускать ток в обоих направлениях (короткое замыкание).

В случае повреждения одного из вентилей выпрямителя необходимо заменять целиком выпрямительный блок.

Рис. 4. Схемы для проверки вентилей выпрямителя

1. аккумуляторная батарея;
2. контрольная лампа;
3. генератор;

I — проверка одновременно «положительных» и «отрицательных» вентилей;

II — проверка «положительных» вентилей;

III — проверка «отрицательных» вентилей

Короткое замыкание вентилей выпрямительного блока можно проверить не снимая генератор с автомобиля, предварительно отсоединив провода от аккумуляторной батареи и генератора и сняв кожух с задней крышки генератора. Также отсоединяется провод от вывода D+ регулятора напряжения. Проверить можно омметром или с помощью лампы (1–5 Вт, 12 В) и аккумуляторной батареи, как показано на рисунке 4

Сначала проверьте, нет ли замыкания одновременно в «положительных» и «отрицательных» вентилях. Для этого «плюс» батареи через лампу подсоедините к зажиму B+ генератора, а «минус» к корпусу генератора(рисунок 4, I

). Если лампа горит, то «отрицательные» и «положительные» вентили имеют короткое замыкание.

Для проверки короткого замыкания в «положительных» вентилях «плюс» батареи через лампу соедините с зажимом B+ генератора, а «минус» – с одним из фазных выводов обмотки статора (рисунок 4, II

). Горение лампы укажет на короткое замыкание одного или нескольких «положительных» вентилей.

Короткое замыкание «отрицательных» вентилей можно проверить, соединив «плюс» батареи через лампу с одним из фазных выводов обмотки статора, а «минус» с корпусом генератора (рисунок 4, III

). Горение лампы означает короткое замыкание в одном или нескольких «отрицательных» вентилях. Следует помнить, что в этом случае горение лампы может быть и следствием замыкания витков обмотки статора на корпус генератора. Однако такая неисправность встречается значительно реже, чем короткое замыкание вентилей.

Обрыв в вентилях без разборки генератора можно обнаружить либо осциллографом, либо при проверке генератора на стенде по значительному снижению (на 20–30%) величины отдаваемого тока по сравнению с номинальным. Если обмотки, дополнительные диоды и регулятор напряжения генератора исправны, а в вентилях нет короткого замыкания, то причиной уменьшения отдаваемого тока является обрыв в вентилях.

Рис. 5. Схема для проверки дополнительных диодов:

1. генератор;
2. контрольная лампа;
3. аккумуляторная батарея

Короткое замыкание дополнительных диодов можно проверить без снятия и разборки генератора по схеме, приведенной на рис 5. Так же как и для проверки вентилей выпрямительного блока, при этом необходимо отсоединить провода от аккумуляторной батареи и генератора, снять защитный кожух генератора и отсоединить провод от вывода «D+» регулятора напряжения.

«Плюс» батареи через лампу (1–3 Вт, 12 В) присоедините к выводу «D» генератора, а «минус» к одному из фазных выводов обмотки статора.

Если лампа загорится, то в каком-то из дополнительных диодов имеется короткое замыкание. Найти поврежденный диод можно только сняв выпрямительный блок и проверяя каждый диод в отдельности.

Обрыв в дополнительных диодах можно обнаружить осциллографом по искажению кривой напряжения на штекере «D», а также по низкому напряжению (ниже 14 В) на штекере «D» при средней частоте вращения ротора генератора.

Принцип работы генератора постоянного тока

Если к концам петли проводника, внутри которой вращается постоянный магнит, подключить нагрузку, то в ней потечет переменный ток. Произойдет это потому, что полюса магнита меняются местами. На этом эффекте основан принцип работы генераторов переменного тока, являющихся братьями-близнецами машин постоянного напряжения.

Вся хитрость, благодаря которой получаемый ток не меняет направления, заключается в том, чтобы успевать коммутировать точки подключения нагрузки с той же скоростью, с какой вращается магнит. Осуществить эту задачу может только коллектор – особое устройство, состоящее из нескольких токопроводящих секторов, разделенных диэлектрическими пластинами. Оно закрепляется на якоре электрической машины и вращается синхронно с ним.

Съем электрической энергии с якоря осуществляется щетками – кусочками графита, имеющего высокую электропроводность и низкий коэффициент трения скольжения. В тот момент, когда токопроводящие сектора коллектора меняются местами, индуцируемая ЭДС становится нулевой, но изменить знак она не успевает, поскольку щетка передана токосъемному сектору, подключенному к другому концу проводника.

Есть несколько методов для решения вопроса: как подключить генератор к сети дома. Можно использовать перекидной или реверсивный рубильник, или же устанавливать агрегат с автоматической системой запуска. Как находить возможные неисправности генераторов и чинить их — подскажет подробная инструкция.

В результате, на выходе устройства получается пульсирующее напряжение одной величины. Чтобы сгладить пульсацию напряжения используется несколько якорных обмоток. Чем их больше, тем меньше броски напряжения на выходе генератора. Количество токосъемных секторов на коллекторе всегда в два раза больше, чем обмоток якоря.

Съем генерируемого напряжения с обмотки якоря, а не статора, является коренным отличием машины постоянного тока от переменного. Это же предопределило и их существенный недостаток: потери на трение между щетками и коллектором, искрение и нагрев.

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

И напоследок несколько “вредных” советов, как быстро и без проблем “сжечь” генератор:

1. Самый лучший и быстрый способ – “Переплюсовка”. Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени – подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор – 60%, реле-регулятор – 20%, провода – 10%, автомобиль целиком – 0,01%! Способ очень эффективен при “прикуривании”. Возможны побочные эффекты – выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс – не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.
2. Способ “Мойка”. Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок – весь свет, обогрев, музыку. Если эффект не произошел – повторите попытку. Эффект появится, поверьте!!! Плюс – сгоревший генератор будет чистым.
3. “Дедовский” метод – сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки – главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок – свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное – верить, что так и будет!
4. “Лужа” – способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет – лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс – способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!
5. Способ “Меломан”. Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше – тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки – случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет – значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!
6. “Аккумуляторный” способ – наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому – используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше – тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни – заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное – не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!

Как проверить диодный мост генератора, не снимая его с автомобиля

Диодный мост выполняет роль своеобразного выпрямителя, преобразуя переменный ток, вырабатываемый генератором, в постоянный. Обычно он состоит из шести полупроводниковых диодов, причем три из них являются положительными, три других отрицательными, т. е. первые пропускают ток в одном направлении, вторые в другом. Проверка выпрямителя может осуществляться как при снятом генераторе, так и без его демонтажа. Рассмотрим оба варианта.

Перед тем как проверить диодный мост генератора, не снимая его, необходимо отсоединить от него и от регулятора напряжения все провода, предварительно отключив клемму массы от аккумулятора. Для начала проверим выпрямитель на короткое замыкание. Включаем мультиметр в режиме омметра, присоединяем положительный (красный) щуп к выводу 30 генератора (плюсовой контакт моста), а отрицательный к корпусу генератора. У исправного выпрямителя показания прибора будут стремиться к бесконечности. Если же сопротивление составляет несколько Ом, выпрямитель неисправен.

Теперь поговорим о том, как проверить диодный мост генератора на наличие пробоя. Начнем с положительных диодов. Опять подключаем положительный щуп к соответствующему контакту моста (вывод 30), а отрицательный — к болтам (скобам) крепления выпрямителя. Сопротивление при этом должно также стремиться к бесконечности. В ином случае один или несколько диодов пробиты.

Переходим к отрицательным полупроводникам. Красный щуп тестера присоединяем к болтам крепления выпрямителя, черный к корпусу генератора. Стремящееся к бесконечности сопротивление верный знак того, что диоды целые.

Диагностика стартера автомобиля — сложная процедура, требующая наличия оборудования, знаний и опыта. Качественная диагностика подразумевает полную разборку стартера и тщательную проверку отдельных узлов и деталей опытными мастерами на профессиональном диагностическом оборудовании.