Устройство генератор автомобильный: Страница не найдена — Techautoport.ru

  • 04.10.2019

Содержание

Общее устройство генератора

Генератор переменного тока это элемент автомобиля, предназначенный для произведения электрической энергии путем преобразования механической энергии (вращение коленчатого вала) в электрическую энергию. Генераторы могут генерировать постоянный или переменный ток.

Генератор автомобиля используется, как источник питания для следующих электропотребителей: система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер, системы диагностики. Также генератор обеспечивает подзарядку аккумуляторной батареи (АКБ) во время движения автомобиля.

На сегодняшний день чаще всего используются генераторы переменного тока, которые хорошо себя зарекомендовали.

Как работает генератор?

Чтобы ответить на вопрос, — как работает генератор? — мы рассмотрим Принцип работы генератора.

Основа работы генератора заключается в использовании электродвижущей силы (ЭДС), которая образуется в прямоугольном контуре, вращающемся в однородном вращающемся магнитном поле.

Устройство простейшего генератора

Простейший генератор представляет собой обыкновенную прямоугольную рамку, которая размещена между магнитами с разными полюсами. Для снятия напряжения с вращающейся рамки используют токосъемные кольца.

В автомобилестроение используют электромагниты – катушки индуктивности или обмотки медного провода. При прохождении электрического тока через обмотку, последняя насыщается электромагнитными свойствами. Для возбуждения обмотки используется аккумуляторная батарея.

Устройство автомобильного генератора переменного тока

Автомобильный генератор состоит из корпуса с крышками, в которых имеются отверстия для вентиляции. Ротор устанавливается в подшипниках

2 и вращается в них. Привод ротора осуществляется путем ременной передачи (ремень одевается на шкив). Ротор выступает электромагнитом (обмоткой). Ток на обмотку поступает с помощью двух медных колец и графитных щеток, которые соединены с электронным регулятором. Электронный реле регулятор отвечает за напряжение на выходе, которое должно находиться в пределах 12 Вольт вне зависимости от частоты вращения шкива привода генератора. Реле регулятор может встраиваться в корпус, а может находиться отдельно.

Статор – представляет собой три медные обмотки, которые соединяются в треугольник. К точкам соединения обмоток подключается выпрямительный мост, который состоит из 6 полупроводниковых диодов, которые служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.


Генера́тор (с латыни generator означает «производитель») — устройство, что вырабатывает электроэнергию, производит продукты или преобразует один вид энергии в другой.

Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор применяется для питания потребителей электроэнергии, таких как система зажигания, приборы освещения, бортовой компьютер автомобиля, системы диагностики, а также для зарядки аккумуляторной батареи (АКБ).

От надежности работы генератора зависит бесперебойность работы остальных систем автомобиля и других его компонентов. Мощность современного автомобильного генератора составляет 1 кВт.

Принцип работы автомобильного генератора

Первые автомобильные генераторы были генераторы постоянного тока. Они требовали много внимания к себе, что обуславливалось частым обслуживанием и контролем работы устройства.

Затем был придуманы диодные выпрямители, что значительно увеличило ресурс работы генератора и увеличило срок его работы. Генераторы с диодными выпрямителями тока стали называться генераторами переменного тока. На производство генератора переменного тока уходило меньше материалов, соответственно он стал легче и значительно меньше, а КПД вырос, обеспечивая более стабильный ток на выходе.

В современных иномарках используют синхронные трехфазные генераторы переменного тока, а в качестве выпрямителя – трехфазный выпрямитель Ларионова.

От поворота ключа до выдачи напряжения…

Во время поворота ключа замка зажигания в рабочее положение питание подается на обмотку возбуждения и генератор начинает отдавать ток в нагрузку. За управление током в обмотке возбуждения отвечает стабилизатор напряжения, который входит в щеточный узел генератора. Питание стабилизатора напряжения осуществляется от выпрямителя.

Ротор генератора приводится во вращение от коленчатого вала через шкив посредством клинового ремня. В обмотке возбуждения создается электромагнитное поле, которое индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Выдаваемый ток – скачкообразный и зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя, поэтому для его стабилизации применяется стабилизатор напряжения.

Напряжение бортовой сети в работающей системе должно находится в пределах 13,8-14,2 В, что обеспечит нормальную подзарядку АКБ.

На крупногабаритных автомобилях используются автомобильные генераторы повышенной мощности 24 В.

Устройство,принцип действия автомобильных генераторов

Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор – основной источник электроэнергии. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Основные требования к автомобильным генераторам
1. Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:
– одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;
– при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;
– напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.
2. Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.

Принцип действия генератора
В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И, наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой – подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует, собственно, статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) – ротор, его важнейшую вращающуюся часть.

Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т. е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генераторной установки, там, где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспособного состояния генераторной установки. Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения, после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы – обычно 2.
..3 Вт.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно «северный», и «южный» полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Частота этого напряжения f зависит от частоты вращения ротора генератора N и числа его пар полюсов р:
f=p*N/60
За редким исключением генераторы зарубежных фирм, также как и отечественные, имеют шесть «южных» и шесть «северных» полюсов в магнитной системе ротора. В этом случае частота f в 10 раз меньше частоты вращения я ротора генератора. Поскольку свое вращение ротор генератора получает от коленчатого вала двигателя, то по частоте переменного напряжения генератора можно измерять частоту вращения коленчатого вала двигателя. Для этого у генератора делается вывод обмотки статора, к которому и подключается тахометр. При этом напряжение на входе тахометра имеет пульсирующий характер, т. к. он оказывается включенным параллельно диоду силового выпрямителя генератора.

С учетом передаточного числа i ременной передачи от двигателя к генератору частота сигнала на входе тахометра fт связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя Nдв соотношением:
f=p*Nдв(i)/60
Конечно, в случае проскальзывания приводного ремня это соотношение немного нарушается и поэтому следует следить, чтобы ремень всегда был достаточно натянут. При р=6 , (в большинстве случаев) приведенное выше соотношение упрощается fт = Nдв (i)/10. Бортовая сеть требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор.

Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечественных – трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов, как это показано на рис. I. Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник». При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения Uф действуют между концами обмоток фаз. я токи Iф протекают в этих обмотках, линейные же напряжения Uл действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи Jл. Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные.

При соединении в «треугольник» фазные токи в корень из 3 раза меньше линейных, в то время как у «звезды» линейные и фазные токи равны. Это значит, что при том же отдаваемом генератором токе, ток в обмотках фаз, при соединении в «треугольник», значительно меньше, чем у «звезды». Поэтому в генераторах большой мощности довольно часто применяют соединение в «треугольник», т. к. при меньших токах обмотки можно наматывать более толстым проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у «звезды» в корень из 3 больше фазного, в то время как у «треугольника» они равны и для получения такого же выходного напряжения, при тех же частотах вращения «треугольник» требует соответствующего увеличения числа витков его фаз по сравнению со «звездой».

Более тонкий провод можно применять и при соединении типа «звезда». В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в «звезду», т. е. получается «двойная звезда».

Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых: VD1, VD3 и VD5 соединены с выводом «+» генератора, а другие три: VD2, VD4 и VD6 с выводом «-» («массой»). При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя на диодах VD7, VD8, показанное на рис.1, пунктиром. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в «звезду», т. к. дополнительное плечо запитывается от «нулевой» точки «звезды».

У значительного количества типов генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю, собранному на диодах VD9-VD 11.Такое подключение обмотки возбуждения препятствует протеканию через нее тока разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Полупроводниковые диоды находятся в открытом состоянии и не оказывают существенного сопротивления прохождению тока при приложении к ним напряжения в прямом направлении и практически не пропускают ток при обратном напряжении. По графику фазных напряжений (рис. 1) можно определить, какие диоды открыты, а какие закрыты в данный момент. Фазные напряжения Uф1 действует в обмотке первой фазы, Uф2 – второй, Uф3 – третьей. Эти напряжения изменяются по кривым, близким к синусоиде и в одни моменты времени они положительны, в другие отрицательны. Если положительное направление напряжения в фазе принять по стрелке, направленной к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное от нее то, например, для момента времени t1, когда напряжение второй фазы отсутствует, первой фазы – положительно, а третьей – отрицательно. Направление напряжений фаз соответствует стрелкам, показанным на рис. 1. Ток через обмотки, диоды и нагрузку будет протекать в направлении этих стрелок. При этом открыты диоды VD1 и VD4. Рассмотрев любые другие моменты времени, легко убедиться, что в трехфазной системе напряжения, возникающего в обмотках фаз генератора, диоды силового выпрямителя переходят из открытого состояния в закрытое и обратно таким образом, что ток в нагрузке имеет только одно направление – от вывода «+» генераторной установки к ее выводу «-» («массе»), т. е. в нагрузке протекает постоянный (выпрямленный) ток. Диоды выпрямителя обмотки возбуждения работают аналогично, питая выпрямленным током эту обмотку. Причем в выпрямитель обмотки возбуждения тоже входят 6 диодов, но три из них VD2, VD4, VD6 общие с силовым выпрямителем. Так в момент времени t1 открыты диоды VD4 и VD9, через которые выпрямленный ток и поступает в обмотку возбуждения. Этот ток значительно меньше, чем ток, отдаваемый генератором в нагрузку. Поэтому в качестве диодов VD9-VD11 применяются малогабаритные слаботочные диоды на ток не более 2 А (для сравнения, диоды силового выпрямителя допускают протекание токов силой до 25…35 А).

Рис. 1. Принципиальная схема генераторной установки. Uф1 — Uф3 — напряжение в обмотках фаз: Ud — выпрямленное напряжение; 1, 2, 3 — обмотки трех фаз статора: 4 — диоды силового выпрямителя; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — нагрузка; 7 — диоды выпрямителя обмотки возбуждения; 8 — обмотка возбуждения; 9 — регулятор напряжения.


Остается рассмотреть принцип работы плеча выпрямителя, содержащего диоды VD7 и VD8. Если бы фазные напряжения изменялись чисто по синусоиде, эти диоды вообще не участвовали бы в процессе преобразования переменного тока в постоянный. Однако в реальных генераторах форма фазных напряжений отличается от синусоиды. Она представляет собой сумму синусоид, которые называются гармоническими составляющими или гармониками – первой, частота которой совпадает с частотой фазного напряжения, и высшими, главным образом, третьей, частота которой в три раза выше, чем первой. Представление реальной формы фазного напряжения в виде суммы двух гармоник (первой и третьей) показано на рис. 2.

Рис. 2. Представление фазного напряжения Uф в виде суммы синусоид первой, U1, и третьей U3, гармоник


Из электротехники известно, что в линейном напряжении, т. е. в том напряжении, которое подводится к выпрямителю и выпрямляется, третья гармоника отсутствует. Это объясняется тем, что третьи гармоники всех фазных напряжений совпадают по фазе, т. е. одновременно достигают одинаковых значений и при этом взаимно уравновешивают и взаимоуничтожают друг друга в линейном напряжении. Таким образом, третья гармоника в фазном напряжении присутствует, а в линейном – нет. Следовательно, мощность, развиваемая третьей гармоникой фазного напряжения, не может быть использована потребителями. Чтобы использовать эту мощность добавлены диоды VD7 и VD8, подсоединенные к нулевой точке обмоток фаз, т. е. к точке где сказывается действие фазного напряжения. Таким образом, эти диоды выпрямляют только напряжение третьей гармоники фазного напряжения. Применение этих диодов увеличивает мощность генератора на 5…15% при частоте вращения более 3000 мин-1.

Выпрямленное напряжение, как это показано на рис. 1, носит пульсирующий характер. Эти пульсации можно использовать для диагностики выпрямителя. Если пульсации идентичны – выпрямитель работает нормально, если же картинка на экране осциллографа имеет нарушение симметрии – возможен отказ диода. Проверку эту следует производить при отключенной аккумуляторной батарее. Следует обратить внимание на то, что под термином «выпрямительный диод», не всегда скрывается привычная конструкция, имеющая корпус, выводы и т. д. иногда это просто полупроводниковый кремниевый переход, загерметизированный на теплоотводе.

Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т. е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генераторную установку элементов защиты ее от всплесков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25… 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны «пробиваются «, т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе «+ « генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя «используется и в регуляторах напряжения.

Устройство автомобильного генератора
По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы – генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости. В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.

Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками – передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор.

Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. «Компактную» конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку, существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное – только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двухлапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штамповкой из стали, привертывается к задней крышке, как, например, у некоторых генераторов фирмы Paris-Rhone прежних выпусков. При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

Статор генератора (рис. 3) набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». Такое исполнение обеспечивает меньше отходов при обработке и высокую технологичность. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности. Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

Рис.3. Статор генератора: 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем


В пазах располагается обмотка статора, выполняемая по схемам (рис. 4) в виде петлевой распределенной (рис.4-а) или волновой сосредоточенной (рис.4-б), волновой распределенной (рис.4-б) обмоток. Петлевая обмотка отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка действительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции (или полусекции) расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. Расстояние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фазы составляет 3 пазовых деления, т.е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за первый, то вторая сторона укладывается в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора лаком после укладки обмотки.

Рис.4 Схема обмотки статора генератора: А — петлевая распределенная, Б — волновая сосредоточенная, В — волновая распределенная
——- 1 фаза, — — — — — — 2 фаза, -..-..-..- 3 фаза


Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис.5). Она содержит две полюсные половины с выступами – полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы – полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

Рис. 5. Ротор автомобильного генератора: а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал.


Если полюсные половины имеют полувтулки, то обмотка возбуждения предварительно наматывается на каркас и устанавливается при напрессовке полюсных половин так, что полувтулки входят внутрь каркаса. Торцевые щечки каркаса имеют выступы-фиксаторы, входящие в межполюсные промежутки на торцах полюсных половин и препятствующие провороту каркаса на втулке. Напрессовка полюсных половин на вал сопровождается их зачеканкой, что уменьшает воздушные зазоры между втулкой и полюсными половинами или полувтулками, и положительно сказывается на выходных характеристиках генератора. При зачеканке металл затекает в проточки вала, что затрудняет перемотку обмотки возбуждения при ее перегорании или обрыве, т. к. полюсная система ротора становится трудноразборной. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума.

После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно – контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т. к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.

Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

Щеточный узел – это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов – меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин. Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

Выпрямительные узлы применяются двух типов – либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются (или припаиваются) диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками. Включение выпрямительных блоков в схему генератора осуществляется распайкой или сваркой выводов фаз на специальных монтажных площадках выпрямителя или винтами. Наиболее опасным для генератора и особенно для проводки автомобильной бортовой сети является перемыкание пластинтеплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец – обычно плотная, со стороны привода – скользящая, в посадочное место крышки наоборот – со стороны контактных колец – скользящая, со стороны привода – плотная. Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства – резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

Конструкцию регуляторов напряжения в значительной мере определяет технология их изготовления. При изготовлении схемы на дискретных элементах, регулятор обычно имеет печатную плату, на которой располагаются эти элементы. При этом некоторые элементы, например, настроечные резисторы могут выполняться по толстопленочной технологии. Гибридная технология предполагает, что резисторы выполняются на керамической пластине и соединяются с полупроводниковыми элементами – диодами, стабилитронами, транзисторами, которые в бескорпусном или корпусном исполнении распаиваются на металлической подложке. В регуляторе, выполненном на монокристалле кремния, вся схема регулятора размещена в этом кристалле. Гибридные регуляторы напряжения и регуляторы напряжения на монокристалле ни разборке, ни ремонту не подлежат.

Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов (рис. 6-а) воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места – к выпрямителю и регулятору напряжения. На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом (рис. 6-б), закрепленным на задней крышке и снабженным патрубком со шлангом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. Такие конструкции применяются, например, на автомобилях BMW. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.

Рис .6. Система охлаждения генераторов: а — генераторы обычной конструкции; б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — генераторы компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков.


Генераторы большой мощности, устанавливаемые на спецавтомобили, грузовики и автобусы имеют некоторые отличия. В частности, в них встречаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал и, следовательно, две обмотки возбуждения, 72 паза на статоре и т. п. Однако принципиальных отличий в конструктивном исполнении этих генераторов от рассмотренных конструкций нет.

Автомобильный генератор — схема, принцип работы и замена + Видео

Генератор – это электрическая машина, предназначенная для выработки электрической энергии. Генераторы являются основным элементом электроснабжения и обеспечивают бесперебойную работу электрических приемников.

Устройство и принцип работы автомобильного генератора

Генератор состоит из двух основных элементов – это статор и ротор. В статор входит корпус генератора, на котором установлена обмотка статора. Обмотка производится с медной проволоки и выполняется в виде изолированных друг от друга витков по всей окружности стенка статора. Статор выполняется из металла и состоит из двух частей, которые обеспечивают поперечное соединение генератора и его защиту от воздействий окружающей среды.

Ротор, в свою очередь, представляет собой комплекс обмотки, которая уложена в специальные пазы и имеет вал. Вал предназначен для крепления ротора в продольной оси и крепится при помощи двух подшипников на разных частях корпуса статора. На одной из частей вала, во внутренней части статора установлены два контактных кольца с медной пленкой. С наружной части генератора, на валу устанавливается шкив генератора.

 

В нижней части располагаются две железные пластины, скрепленные между собой и между ними, в чередующемся порядке закреплены полупроводниковые элементы – диоды. Также, в статоре укрепляется щеточный узел, чаще всего, в комбинации с реле-регулятором напряжения, щетки которого упираются в контактные кольца вала ротора.

Принцип работы генератора, примерно, следующий. При запуске двигателя, со шкива коленчатого вала через ременную передачу передается вращающий момент не шкив вала генератора. Вал начинает вращение и при помощи полюсов и комплекса обмотки наводит ЭДС (электродвижущую силу) в обмотке ротора. Эта ЭДС передается в виде напряжения переменного тока на щеточный узел. Так как значения напряжения имеют прямопропорциональную зависимость от числа оборотов коленчатого вала, то они не постоянны. Для этого ток выпрямляется при помощи диодного моста на дне генератора и попадает на реле регулятор напряжения, расположенный либо в самом щеточном узле, либо в отдельной части подкапотного пространства. Таким образом, полученное напряжение выравнивается и становится неизменным.

Данный агрегат обеспечивает питание током бортовую сеть автомобиля, заряжает аккумулятор и снабжает катушку или модуль зажигания достаточным количеством электрической энергии.

Типы и характеристики генератора

Все автомобильные генераторы подразделяются на генераторы постоянного и переменного тока. Изначально, на автомобилях применялся первый вариант, образец которого, впервые был выставлен в 1946 году. На полюсах статора располагается обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле в обмотке ротора. Это поле создает напряжение, которое снимается с контактных колец на валу ротора. Так как данные элементы не подвижны, ток получается постоянным.

Генераторы переменного тока появились в 1954 году. На этот раз магнитное поле возникает в обмотке ротора, которая наводит напряжение в обмотке статора. Подведение тока осуществляется через щеточный узел и контактные кольца.

 

Характеристики генератора целиком и полностью зависят от бортовой сети автомобиля, мощности двигателя, способа впрыска топлива и множества других параметров. Основными характеристиками любого генератора являются: номинальное напряжение и выходной ток. Как известно, генераторы легковых автомобилей вырабатывают электроэнергию напряжением 14 вольт, однако сила тока может меняться, в зависимости от частоты вращения ротора и имеет определенные максимальные значения. Путем дальнейших преобразований, напряжение снижается до 12 вольт, чтобы обеспечить нормальную работу электрической аппаратуры.

На грузовых автомобилях применяются генераторы, которые выдают 28 вольт. Реле регулятор напряжения позволяет снизить данный параметр до отметок в 24 вольта. Такой генератор имеет большие размеры и массу, по сравнению с генератором для легкового автомобиля. Такое напряжение связано с большим количеством дополнительного оборудования, в том числе, кранового.

Помимо этого, есть ряд определенных генераторов, в которых отсутствует щеточный узел. Напряжение, полученное в результате перемещения магнитного поля, снимается с обмотки статора напрямую. Такие генераторы устанавливались на двигатели: ВАЗ 2112, ВАЗ 2111 и даже ЗМЗ-406. Основным недостатком таких генераторов можно считать повышенный уровень шума и слишком большие габариты, что не позволило им вытеснить щеточные аналоги.

Замена автомобильного генератора

Генератор крепится к двигателю посредством двух болтов, один из которых удерживает агрегат на регулировочной планке, а второй позволяет совершать генератору наклоны для осуществления регулировок. Регулировка предназначена для установки правильного натяжения ремня генератора.

Замена генератора производится в следующем порядке:

  1. Автомобиль можно установить на яму или эстакаду (так удобнее), а можно просто на ровную поверхность. Такой подход зависит от высоты расположения генератора, относительно подкапотного пространства. Клемма аккумулятора должна быть отключена.
  2. В первую очередь выкручивается гайка на регулировочной планке. После этого, ослабляется длинный болт, предназначенный для наклона генератора.
  3. Генератор наклоняют к двигателю автомобиля и снимают ослабевший ремень привода.
  4. После этого, откручивают провода массы со шпильки генератора, а затем вытаскивают штекер с плюсовым проводом.
  5. Теперь выкрутите нижнюю гайку крепления и вытащите длинный болт крепления. После этого генератор демонтируется и на его место устанавливается новый агрегат.
  6. Вставьте длинный болт в нижнее крепление и закрутите гайку, таким образом, чтобы сохранить возможность поворачивать генератор к двигателю.
  7. Вставьте штекер с проводами в специальный разъем, и прикрутите провода массы.
  8. После этого, наденьте ремень привода генератора на шкивы и, вставив небольшую палку между двигателем и генератором, проведите его натяжение, но не слишком тугое. Закрутите гайку крепления регулировочной планки и подтяните нижний болт крепления.

На этом замена генератора завершена. Удачи на дорогах!

Автомобильный генератор устройство и принцип работы

Функции автомобильного генератора

Автомобильный генератор необходим для того, чтобы превратить механическую работу двигателя в электрическую энергию. Выработанный заряд используется для работы остальных систем автомобиля.

Прибор находится в передней части двигателя. На рынке представлены две основные модели устройства. Это стандартный генератор и его компактная версия. Разница между ними — в габаритах составных элементов. Что касается срока службы прибора, то на нее влияет и мощность аккумулятора транспортного средства, и стиль вождения владельца, и время года, и, наконец, качество сборки самого устройства.

В  генераторе ключевую роль играют статор и ротор
 

Устройство автомобильного генератора и его принцип работы

В устройстве генератора электричества для автомобиля ключевую роль играют статор и ротор. Первый из них представляет собой постоянный магнит, который долго сохраняет заряд. Ротор вращается вокруг этого магнита, тем самым создавая электромагнитное поле на концах обмотки. Выработанное электричество токосъемный узел передает далее — на выпрямитель.

Выпрямитель трансформирует переменный ток ротора в постоянный, который подходит для функционирования других систем транспортного средства. Далее он передает заряд на регулятор напряжения, так как прибор не способен вырабатывать ток одинакового напряжения постоянно, а для функционирования точных механизмов и электронных систем скачки недопустимы. Во время работы устройство ощутимо нагревается. Для его принудительного охлаждения используются две крыльчатки.
 

Режимы работы и прочие тонкости

В автомобильном генераторе — два основных режима работы. В первом режиме он функционирует во время запуска стартера, во втором работает в остальное время. Важно периодически проверять напряжение на выходе прибора. Оно должно составлять 13 — 14 Вольт. Превышение этого предела грозит поломками стартера.

принцип работы и схема подключения

Любой автомобиль располагает собственной бортовой автономной электрической сетью со всеми присущими элементами, источником энергии, накопителем и потребителями. Каждый из узлов функционально закончен, они объединяются электрической проводкой, а параметры сети чётко стандартизованы благодаря накопленному опыту производства автомобильного электрооборудования.

Содержание статьи:

В качестве источника питания электроники выступает генератор, о котором и пойдет речь в этой статье.

Для чего в машине нужен генератор

Вся энергия в бортовую сеть поступает от двигателя внутреннего сгорания. Механическая энергия вращения его коленчатого вала должна быть преобразована в электрическую. Эту роль и выполняет генератор.

Читайте также: Топливный фильтр, виды, месторасположение и замена

В типовом варианте его ротор снабжён шкивом, на который надет гибкий ремень, передающий вращения от аналогичного шкива на носке коленчатого вала. Параллельно от того же ремня могут приводиться и прочие навесные агрегаты, но традиционно он именуется генераторным.

На выходе генератора образуется электрическое напряжение, способное поддерживаться в заданном диапазоне при отдаче любого тока от нуля до максимума, лимитированного номинальной мощностью.

Эту мощность прибор отдаёт при максимально допустимых оборотах ротора, привязанных к предельной частоте вращения коленвала путём подобранного передаточного соотношения ременного привода.

Виды

Выделяется два основных типа автомобильных генераторов:

  • Постоянного тока, вырабатывается напряжение определённой полярности уже непосредственно на обмотках;
  • Переменного тока, поскольку требуется всё же постоянное напряжение, то генератор снабжён внутренним полупроводниковым выпрямителем.

В настоящее время используется только второй тип, поскольку он обладает бесспорными преимуществами, причём его обмотки выдают трёхфазное напряжение, как легче поддающееся сглаживанию пульсаций и позволяющее эффективнее использовать массогабарит прибора.

Что находится внутри данного прибора разберем ниже.

Устройство

Внешне все генераторы на первый взгляд похожи, но те кто знаком с электротехникой легко определит с каким прибором имеет дело. Ситуация упрощается тем, что машины постоянного тока использовались только на совсем уж реликтовых автомобилях, давно снятых с производства.

Генератор постоянного тока

В состав динамомашины постоянного тока входят:

  • корпус;
  • обмотки возбуждения на статоре, неподвижно закреплённом в корпусе;
  • силовые обмотки на вращающемся якоре;
  • щёточный узел с меднографитовыми или угольными щётками, снимающими ток с коллектора вращающегося якоря;
  • регулятор напряжения, стабилизирующий выход путём регулирования тока возбуждения в обмотках электромагнитов статора;
  • приводной шкив на валу якоря;
  • подшипники, в которых вращается вал якоря.

Для создания приемлемой мощности на выходе весь агрегат приходилось выполнять массивным и металлоёмким, поэтому с появлением качественных выпрямительных полупроводниковых приборов генераторы постоянного тока на автомобилях применять перестали.

Генератор переменного тока

Принципиально он устроен похоже, но выходная мощность образуется многофазными обмотками статора, выполненными толстым проводом и не нуждающимися в мощных и ненадёжных токосъёмниках.

Состав оборудования тоже похож:

  • корпус с кронштейнами крепления и электрическими клеммами;
  • обмотки статора, установленные в корпусе, могут извлекаться при рассоединении его половин;
  • ротор с полюсами из мягкого электротехнического железа, медными обмотками и коллектором;
  • щёточный узел, где обычно устанавливается пара угольных щёток и встраивается интегральный полупроводниковый регулятор напряжения, через который на щётки поступает питание возбуждения;
  • блок выпрямителя, где расположен трёхфазный мост из шести силовых вентилей (диодов) и трёх относительно маломощных дополнительных диодов питания обмотки возбуждения, число диодов может отличаться в специфически устроенных современных конструкциях;
  • подшипники на валу ротора;
  • выходные разъёмы, силовой и управляющий, вторым силовым контактом выступает металлический корпус генератора;
  • шкив привода и крыльчатка принудительного охлаждения.

Весь конструктив крепится к передней части двигателя для удобной организации ременного привода от шкива коленвала. Часто отклонением генератора в сторону производится регулировка натяжения ремня, в тех случаях, когда более сложная конструкция привода навесных агрегатов не подразумевает наличие отдельного натяжителя с роликом.

Схема подключения

Схема подразделяется на силовую и управляющую цепи. Мощный выход генератора через силовой разъём из закреплённого гайкой на шпильке провода большого сечения соединяется непосредственно с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи.

Тонкий управляющий провод чаще всего просто соединён с цепью зажигания через контрольную лампочку. Встречаются и иные схемы, когда лампочка имеет собственное управление от специально предназначенного контакта на корпусе.

Принцип работы

Перед началом работы в автомобиле включается зажигание, и на управляющий контакт генератора поступает напряжение через лампочку. Поскольку энергию генератор в этот момент не вырабатывает, то напряжение на контакте отсутствует, и лампочка оказывается под потенциалом аккумуляторной батареи. Индикатор светится, через обмотку возбуждения протекает начальный ток.

После запуска мотора вращающееся поле обмотки возбуждения на роторе создаёт ответную индукцию в обмотках статора и генератор начинает вырабатывать электроэнергию. Дополнительные диоды поднимают напряжение на контакте лампочки, перепад на ней отсутствует, и она перестаёт светиться, сигнализируя, что всё в порядке, генератор работает.

Электронная схема в реле-регуляторе щёточного узла отслеживает выходное напряжение, увеличивая или уменьшая ток возбуждения, таким образом поддерживая выход на заданном уровне, обычно это 14-15 вольт, в зависимости от типа применённого аккумулятора и его температуры.

Батарея под таким напряжением перестаёт отдавать ток и переходит в режим заряда или удержания, выполняя роль дополнительного фильтрующего элемента, поскольку напряжение генератора пульсирует с частотой трёхфазного выпрямителя.

Если включено много потребителей, а обороты двигателя малы, прибор не в состоянии отдавать требуемую мощность, напряжение уменьшается, а часть потребителей начинает питаться от аккумулятора.

При добавлении оборотов генератор увеличивает мощность, питает потребителей, а избыток её идёт на зарядку аккумулятора. Если батарея заряжена, а мощность избыточна, то реле-регулятор уменьшает ток возбуждения, чтобы не допускать опасного роста напряжения в сети.

Основные неисправности

Проявлением неисправностей становится выход напряжения в сети из заданных пределов, а также посторонние звуки из работающего генератора.

Причины могут быть различными:

  • износ щёточного узла, он заменяется вместе с интегральным реле;
  • глубокий износ коллектора щётками, если его уже невозможно устранить шлифовкой, меняются контактные кольца или якорь в сборе;
  • выход из строя подшипников якоря, их несложно заменить после полной или частичной разборки генератора;
  • выгорание диодов выпрямителя, в настоящее время их не меняют поодиночке, замене подлежит весь диодный мост;
  • короткие межвитковые замыкания или обрывы в якоре или статоре, соответствующие детали меняются;
  • обгорание или коррозия контактов, их тоже можно заменить или очистить.

Не относящейся непосредственно к генератору, но частой неисправностью является сильный свист при добавлении оборотов двигателя. Это свидетельствует о проскальзывании ремня на приводных шкивах, натяжение можно отрегулировать, но лучше такой ремень заменить.

При снятии генератора для ремонта целесообразно сразу поменять диодный мост, подшипники и реле-регулятор со щётками. Так отремонтированный прибор обретёт максимально возможную надёжность, хотя полную гарантию может дать только новый генератор от солидного производителя.

Как проверить автомобильный генератор

В идеале генератор надо проверять на стенде, где он будет раскручен до номинальных оборотов и максимально нагружен с проверкой отдаваемой в таком режиме мощности.

Но можно приблизительно проверить его и не снимая с автомобиля.

  1. К выходной клемме генератора подключается цифровой вольтметр (например, в составе мультиметра).
  2. Двигатель запускается. Показания вольтметра должны увеличиться до номинальных 14 – 14,5 вольт. Исключением станет случай, когда батарея сильно разряжена, тогда напряжение будет расти постепенно, по мере заряда.
  3. Двигатель выводится на средние или высокие обороты, а в автомобиле включаются фары и другие мощные потребители, общей потребностью не превышающие полную мощность генератора. Напряжение должно остаться стабильным, значит генератор отдаёт свою положенную мощность.
  4. От генератора не должно раздаваться характерных воющих звуков изношенных подшипников. При появлении сомнений достаточно снять ремень и прокрутить шкив вручную. Ротор должен вращаться абсолютно плавно, без вибраций и люфтов.

Новый генератор очень надёжен и первые проблемы могут возникнуть лишь после пробега в 100-150 тысяч километров. Но часто эти приборы ходят значительно больше, особенно с промежуточной заменой щёточного узла.

Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

Электрогенератор: предназначение, устройство, принцип действия

Основным предназначением автомобильного электрогенератора является подзарядка аккумулятора и питания бортовой системы автомобиля. Учитывая конструктивные особенности, можно выделить два типа генераторов: генераторы традиционной и компактной конструкции.

Генератор, в основе работы которого находится магнитная индукция, предназначен для обеспечения электрическим током потребителей, включенных в систему электрооборудования, а также для зарядки аккумулятора при включенном двигателе автомобиля. Генератор должен иметь соответствующие выходные параметры, чтобы, независимо от режима движения автомобиля, не происходил разряд аккумулятора. Кроме этого, генератор должен обеспечивать стабильное напряжение в бортовой сети автомобиля. Принцип работы генератора, а также конструкция этого механизма приблизительно одинаковы для любого автомобильного генератора, несмотря на то, где и кем он выпущен.


Устройство генератора

Основу работы генератора составляет эффект электромагнитной индукции. Генератор состоит из корпуса, статорной обмотки, ротора, реле-регулятора и выпрямительного моста.

Корпус генератора выступает в качестве основания для статорной обмотки. Обычно производится из легкосплавных металлов, например, из дюралюминия. Для охлаждения во время работы в корпусе предусмотрены специальные «окна». Сзади и спереди корпуса имеются подшипники, на которых крепится ротор. Статорная обмотка производится из медного провода и укладывается в пазах сердечника.

Ротор представляет собой некий электромагнит, который имеет одну обмотку, расположенную на валу ротора. Сверху обмотки находится сердечник, выполненный из ферромагнитного металла.

Реле-регулятор осуществляет функцию контроля и регулирования напряжения на выходе из генератора. Выпрямительный мост с шестью диодами выдает прямой ток более 40 ампер. Диоды, расположенные попарно на плюсовом и минусовом токопроводящих основаниях, соединяются по схеме Ларионова.

  1. передняя крышка;
  2. обмотка статора;
  3. обмотка возбуждения;
  4. задняя крышка;
  5. щеточный узел;
  6. контактные кольца;
  7. выпрямительный блок;
  8. полюсные половины;
  9. крыльчатка вентилятора;
  10. приводной шкив

Конструктивные особенности

Учитывая конструктивное исполнение, можно выделить два типа генераторов: традиционные и компактные. Генераторы традиционной конструкции имеют вентилятор, расположенный у приводного шкива. Вентиляционные окна находятся только в торцевой части.

Генераторы компактной конструкции имеют два вентилятора, расположенные внутри полости генератора. Компактные генераторы часто называют высокоскоростными, так как они оснащены приводом, имеющим повышенное передаточное отношение.


Принцип работы генератора

Работа автомобильного генератора основывается на принципе появления переменного электрического напряжения в обмотке статора, возникающего в результате воздействия постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника.

Ротор приводится в действие двигателем через ременную передачу. На обмотку ротора производится подача постоянного электрического напряжения, достаточного для возникновения магнитного потока. Силу магнитного потока регулирует реле-регулятор. Напряжение на выходе генератора находится в пределах между 13,6 вольт летом и 14,2 вольт зимой. Этого напряжения достаточно для того, чтобы аккумулятор находился в нормальном рабочем состоянии, и периодически производилась его подзарядка. Питание бортовой сети, включенной параллельно аккумулятору, происходит от клемм генератора.


Правила эксплуатации генераторов

Среди основных правил можно выделить следующие:

— При эксплуатации генератора важно, чтобы «минус» АКБ всегда подключался к корпусу, а плюс — к плюсу генератора.
— Во время эксплуатации генератора его нельзя отсоединять от АКБ, так как это может привести к неисправностям в бортовой сети машины.
— Нельзя проверять генератор с использованием искры, присоединяя плюс генератора к корпусу. Из-за этого выходят из строя диоды. Для осуществления проверки генератора используют амперметр или вольтметр.
— Если производится ремонт генератора, не стоит проверять сопротивление изоляции обмотки статора высоким напряжением тока. Подобные действия могут осуществляться только на специальном стенде при условии отсоединения диодов выпрямителя.
— Если производится проверка электропроводки автомобиля, генератор необходимо отсоединить.
— При проведении кузовного ремонта автомобиля, особенно с осуществлением сварочных работ, генератор обязательно отсоединяют.

Важно придерживаться всех вышеперечисленных правил, так как их несоблюдение часто приводит к неисправностям генератора.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Автомобильный генератор: устройство, принцип работы, диагностика

Одним из видов навесного оборудования считается автомобильный генератор. Его главные функции — преобразование в электрический ток механической энергии от двигателя, а также стабилизация напряжения в сети. Главное назначение узла генератора — поддержание беспрерывного питания электрооборудования авто от работающего двигателя. Также узел используется для подзарядки АКБ машины. Основные узлы, принцип работы автомобильного генератора и возможные поломки рассмотрены в приведенной информации.

Виды генераторов

Для разных моделей автомобилей используются один из двух типов этого механизма.

Основные типы:

  1. Генератор постоянного тока, применяющийся ранее на таких моделях как Победа, ГАЗ-51 и других авто, которые были выпущены еще до 1960 года.
  2. Генератор переменного тока востребован на современных марках авто, отличается более продуманным и удобным устройством.

Главная функция генератора — трансформация и передача электрического тока при заведенном двигателе. Электроснабжение требуется многим узлам современных авто, часть энергии идет на подзарядку АКБ.

Устройство и назначение

Генератор для переменного тока выполняет свою основную функцию только за счет передачи механической энергии от вращения вала мотора на ротор. Появившееся вследствие вращения ротора магнитное поле преобразуется в электрический ток на обмотке стартера, после чего распределяется по основным потребителям бортовой сети. Это позволяет использовать мощность АКБ только на старте, после чего заряд батареи постепенно восстанавливается. Без этого важного устройства, разрядка аккумулятора происходила бы с большой скоростью, а напряжение в сети было бы недостаточным для работы всех энергоемких узлов и потребителей.

Устройство автомобильного генератора включает следующие узлы:

  • Статор, в комплект которого входит обмотка, магнитопровод, выводы обмотки, клиновые пазы.
  • Ротор, состоящий из контактных колец, вала, обмотки возбуждения, полюса.
  • Подшипники.
  • Крышка генератора, в которой есть отверстия для охлаждения системы.
  • Система охлаждения, состоящая из одного или двух вентиляторов.
  • Щеточный узел.
  • Задняя и передняя крышка с крепежными пазами.
  • Регулятор напряжения.
  • Привод со шкивом, расположенный со стороны передней крышки.
  • Блок выпрямителя (другое название — диодный мост).

Расположен узел обычно в передней части двигателя, крепление с которым происходит при помощи ременной передачи. Для этого механизма губительным является попадание влаги и грязи на корпус, поэтому генератор обычно размещен в самой высокой точке относительно двигателя авто. На разных марках машин используются генераторы различной мощности. Принципиальным различием также являются габариты устройства. В зависимости от этого используется стандартная или компактная комплектация. Главным отличием выступают размеры диодного моста, приводного шкива и вентилятора.

Принцип работы генератора

Описать примерный алгоритм работы генератора довольно просто. Для этого достаточно представить схему основных узлов авто, а также вспомнить основные постулаты электромагнитной индукции из школьного курса физики.

Как работает генератор авто:

  1. Движения вала двигателя передаются на ротор посредством ременной передачи.
  2. Образующееся в процессе движения магнитное поле проходит через медную обмотку, образуя на ее выводах напряжение переменного тока.
  3. На выходе расположен выпрямительный блок, который преобразует переменный ток в постоянный, что обеспечивает постоянную подзарядку аккумулятора.
  4. Регулятор напряжения необходим для поддержания заданных параметров системы, сглаживает возможные скачки и частоту магнитных импульсов.

Для работы всех узлов, подключенных к системе электроснабжения, требуется номинальная мощность автомобильного генератора в пределах 1 кВт. Этого достаточно, чтобы снабжать энергией систему зажигания, бортовой компьютер, осветительные приборы, диагностическое оборудование.

Диагностика и возможные неисправности в работе генератора

Определить поломку генератора для начинающего автолюбителя довольно сложно. Для этого необходимо знать не только принцип работы самого устройства, но и «симптомы» его неполадок.

Как проверить автомобильный генератор:

  • Внешний осмотр корпуса, натяжение и целостность ремней, проводов, беспрепятственный ход вращения ротора.
  • Осмотреть щетки, при необходимости — заменить изношенные или поврежденные детали.
  • Осмотреть контактные кольца. Часто при невозможности найти подходящую запчасть приходится полностью заменять ротор генератора.
  • Признаком износа подшипников является свист и гул при работе двигателя. Выполняя замену, обязательной чистке подвергаются посадочные места.
  • При помощи мультиметра замерить значения сопротивления на обмотке возбуждения, для чего необходимо коснуться обоих контактных колец ротора. Нормальные показатели варьируются в пределах от 1,8 до 5 Ом. Низкий результат — признак короткого замыкания в сети. Высокое значение обычно говорит об обрыве цепи обмотки.
  • По сильному окислению контактов можно судить о выходе из строя диодного моста.

Устранить неисправности генератора своими силами можно только при достаточном уровне знаний устройства авто и наличии подходящего инструмента. В противном случае, лучше обратиться за квалифицированной помощью в СТО, ведь от нормальной работы генератора во многом зависит и дальнейший срок службы авто.

Работа генератора в авто обеспечивает непрерывное питание электрической сети, подключение всех потребителей и периодическую подзарядку аккумулятора. В случае возможных неисправностей, напряжение в сети падает, а АКБ быстрей выходит из строя. В нашей статье рассмотрен принцип работы генератора, составляющие и возможные неисправности.

АВТОГЕНЕРАТОР — Общая батарея

РЕЗЕРВНОЕ МОЩНОСТЬ НА ДНЯ… БЕЗ ГЕНЕРАТОРОВ

У вас уже есть 75% резервного генератора, который находится прямо у вас на подъездной дорожке! Добавьте CarGenerator ™ к своему автомобилю, и вы получите самое надежное, долговечное, сверхлегкое, не требующее обслуживания решение для резервного питания.

Работает на бензиновых, дизельных, гибридных, электромобилях.

ПОЧЕМУ ВАШ АВТОМОБИЛЬ

ЛУЧШЕ ПО РЕЗЕРВНОЙ ЭНЕРГИИ ВМЕСТО ТРАДИЦИОННОГО ГАЗОГЕНЕРАТОРА?

  • Легкий и удобный .Это крошечное устройство, вес которого составляет всего 9 фунтов, подключается за минуту и ​​обеспечивает питание вашего дома в течение нескольких дней.
  • Экологичность . Известно, что газовые генераторы громкие и плохо пахнут, потому что в них почти нет контроля выбросов или фильтров. Ваш автомобиль, с другой стороны, имеет тысячи долларов на контроль загрязнения и управление двигателем, с регулярными государственными испытаниями на выбросы.
  • Сверхнадежный готов, когда вам это нужно. Если ваша машина заводится, у вас есть сила.
  • Более продолжительное время работы , чем у любого газогенератора. Вы получаете 50-70 часов работы от бензобака вашего автомобиля по сравнению с заправкой небольшого бензобака каждые 4-6 часов.
  • Меньше газа Сюрприз! При работе компактного седана на холостом ходу используется меньше бензина, чем при работе генератора. Генератор Honda мощностью 1000 ватт, 0,19 галлона / час, компактный седан, 2-литровый двигатель, 0,16 галлона / час Источник: energy.gov
  • Электрические / гибридные автомобили отлично работают с CarGenerator, а в случае чисто электрического транспортного средства вы вообще не используете бензин.
  • Без проблем Не требует обслуживания и замены масла

ТАК МОЙ АВТОМОБИЛЬ — РЕЗЕРВНЫЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ МОЕГО:

ДОМ, КОТТЕДЖ ИЛИ ЛАГЕРЬ ИЛИ МЕСТО ДЛЯ РАБОТЫ?

ЧТО МОЖЕТ БЫТЬ?

  • Домашняя печь и водоотливной насос, чтобы в доме было тепло и сухо при отключении электроэнергии.
  • Ваш холодильник, чтобы продукты (и пиво) оставались холодными в летнюю погоду
  • Мгновенно превратите любой парк грузовых автомобилей в источник питания 110 В и 1000 Вт для дистанционного управления всеми типами электроинструментов и устройств.
  • Зарядите свои портативные литиевые генераторы
  • Несколько ламп и телевизоров, компьютеров и т. Д.
  • Аккумуляторы для жилых автофургонов или прицепов! Найдите лучшее место, даже если оно не обслуживается, и тихо и удобно заряжайте свой прицеп с помощью автомобиля, который его туда отбуксировал.
  • Если вы путешествуете в кемпинге, заведите забавные вещи, такие как блендеры, охладители пива, холодильники, лампы для вечеринок или даже ту кофемашину, которую ваша жена подарила вам за покупку в 2015 году. Подключите ее, сделайте ей макиато.
  • Надувные замки, детские игрушки, проекторы для вечеров кино, колонки и огни дискотек, чтобы вечеринка продолжалась
  • Медицинские устройства: если вы какое-то время не были в походе, потому что вам нужен CPAP, кислородный аппарат и другое медицинское оборудование, теперь вы можете идти!

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО, КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Специальная акция на бесплатный бонусный набор CG-1000

сейчас нажмите на поиск запчастей ниже по специальной цене

Автомобильный генератор превращает ваш автомобиль в аварийный источник питания

Джонатан Шлоо рассматривает CarGenerator как способ легко запитать ваш дом в чрезвычайных ситуациях — без покупки автономного генератора.Генераторы

— это те устройства, которые вы всегда хотели купить или знаете, что вам нужно купить, но никогда не могут нажать на курок. Мысль о том, что что-то настолько большое, что займет драгоценное место для хранения, является довольно сдерживающим фактором, как и необходимость иметь свежий газ, а в ужасных историях пренебрегали генераторами, которые не работали тогда, когда это было больше всего необходимо. Они сидят прямо на обреченном перекрестке превентивных покупок, испытывающих чувство вины, и проблемных технологий.

Но вот что любезный читатель: вам не нужно вкладывать деньги в генератор, поскольку у вас уже есть устройство, которое превращает бензин в электричество.Генератор вашего автомобиля выкачивает сок каждый раз, когда ваш двигатель работает. У вас есть генератор, у которого есть свежий запас бензина, который сам себя передвигает и (вообще говоря) всегда работает.

К сожалению, что касается моего банковского счета, я не первый, кто это заметил. Компания CarGenerator из Торонто решила эту проблему и продает полностью портативное устройство с 2015 года. CarGenerator подключается к вашей батарее, а затем преобразует мощность постоянного тока вашего генератора в 7-10 ампер переменного тока для домашнего хозяйства. использовать.Пока ваша машина может простаивать, у вас есть питание для нескольких устройств, таких как печи, холодильники и Sharper Image S’mores Maker.

Мы сели с изобретателем CarGenerator Джонатаном Шлоо, чтобы поговорить о чрезвычайных погодных условиях, его продукте и о том, сколько времени потребуется, чтобы зарядить Tesla от бензинового автомобиля:

Давайте сразу приступим — зачем нам это? Зачем людям нужен этот товар?

Джонатан Шло: Никто на самом деле не хочет покупать генератор. Никто на самом деле не говорит: «Эй, я хочу иметь еще одну вонючую тяжелую вещь, чтобы хранить ее в гараже или сарае и поддерживать ее в хорошем состоянии.Таким образом, они ничего не делают и замерзают без электричества, или их холодильник гниет, когда у них заканчивается электричество. Что мы делаем, так это включаем. Если у вас есть машина, у вас есть генератор.

Что мне подключать в случае урагана или наводнения, в каком порядке? А как мне его физически подключить к CarGenerator?

В северном климате самое главное, чтобы ваша газовая печь оставалась теплой. Если вы находитесь в более теплом климате, то самое важное — это ваш холодильник. И это действительно так же просто, как вытащить эту штуку, она весит всего 11 фунтов.Вытаскиваешь, крепишь с помощью встроенных термостойких бустерных кабелей. Они выглядят как обычные вспомогательные кабели, но изготовлены на заказ компанией в Соединенных Штатах, чтобы обеспечить высокую термостойкость. Таким образом, вы подключаете их к своей машине, запускаете двигатель и вставляете удлинитель снизу устройства. Обычно в нижней части устройства есть две заглушки.

Есть две розетки?

Да, есть две розетки, которые в сумме дадут вам от семи до 10 ампер.Так что возьмите его, подключите, включите удлинитель, и у вас есть питание.

Разве печи обычно не подключаются непосредственно к электросети? Или у них вилка «мужская»?

Итак, отличный вопрос. До сих пор подавляющее большинство из них было встроено в вашу электрическую панель. Теперь у нового поколения печей, которые выходят, по ряду причин фактически есть «мужская» вилка прямо на них. А если вы этого не сделаете, мы продаем простой комплект заглушек для печи, или есть компания, которая продает очень простой передаточный переключатель, который подключается прямо к вашей печи и дает вам вилку с вилкой прямо на нем.

Какую длину кабеля вы рекомендуете для среднего дома?

Итак, мы обнаружили, что в большинстве случаев расстояние от 50 до 100 футов — это примерно то, что требуется, чтобы добраться от машин большинства людей до места, где находится печь. Поэтому мы рекомендуем просто пойти и купить удлинитель хорошего качества, удлинитель подрядного класса 12/3.

Когда вы лично использовали CarGenerator?

Фактически мы использовали его три с половиной дня. Один из первых раз после того, как я его создал, прямо перед Рождеством на нас обрушился ледяной шторм.Это выбило нас из строя, и у нас не было электричества в течение 3 дней. Электричество действительно включилось прямо в канун Рождества, хотите верьте, хотите нет. Итак, мы остались в нашем доме на довольно современной машине, мы подключили эту штуку, и она заполнила нашу печь. Таким образом, обогревался весь дом, не только один маленький газовый камин, но и весь дом, как обычно. Ничего не было холодным. Наш холодильник работал. Вот и все. Мы остались в нашем доме, и все наши соседи были вынуждены переехать, снять отели, взять своих собак, взять своих пожилых родителей и все это, и это было ужасно.Их трубы замерзли и все такое.

Какое самое странное применение вы видели или слышали?

Глобальный медик, они помогают при стихийных бедствиях. Когда они пойдут в места, где произошли крупные бедствия, они будут использовать это вместе с транспортным средством для запуска своих дронов. Они используют беспилотные летательные аппараты для наблюдения за ситуацией. Так что это действительно супер круто.

Другие интересные вещи. У меня была одна женщина из Швейцарии, которая купила это, потому что она хочет иметь свою кофеварку Nespresso, где бы она ни была.

Изначально ваша карьера была связана с программным обеспечением и бизнесом. Как вы из специалиста по базам данных CRM превратились в энергетическую компанию?

Мне это нравится. На самом деле я всю свою жизнь был очень техничным и электриком. Я фактически построил свой собственный модем с нуля. Раньше я гравировал на печатных платах. Так что у меня довольно долгая история всего этого. Теперь, когда я создал это и придумал концепцию, я отнес ее в профессиональную дизайнерскую фирму, и именно так появился оригинальный дизайн.

Итак, вы в основном возили копию этого продукта с обувной коробки в эту дизайнерскую фирму, и они сделали то, что вы продаете сегодня?

Хахаха сто процентов. Именно это мы и сделали, потому что в то время я действительно не понимал, как вы создаете продукт, как вы его заключаете, как делать это безопасно. Как вы все это делаете? На самом деле, профессиональная дизайнерская фирма собрала все это воедино.

Что будет дальше от CarGenerator?

Мы уже разработали больше продуктов для жилых автофургонов, затем идет расширение в другие страны.Мы можем побывать во многих местах. Также будет больше дополнительных продуктов в нескольких интересных сегментах.

Классный, последний вопрос — если бы я подключил генератор и зарядил им Tesla, какое MPG я бы получил?

Хахаха, это действительно смешно. Итак, вы подключаете его к бензиновому автомобилю и хотите зарядить Tesla? Ладно, на самом деле, вы бы получили … Дайте мне подумать над расчетами по этому поводу. На большинстве автомобилей вы проработаете от 50 до 70 часов на баке бензина.Используя нашу модель на 1000 ватт, это примерно один киловатт в час. О Сколько ватт-часов у Tesla?

Я считаю, что у Model S 100 киловатт-часов, поэтому один бак равен половине заряда, а полный заряд составляет от 250 до 350 миль.

Думаю, что все, да. Не держите меня за это!

Рекомендации редакции

Электрогенератор | инструмент | Британника

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, преобразующая механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередачи бытовым, коммерческим и промышленным потребителям.Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый при сжигании ископаемого топлива или в результате ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели.Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное изменение направления в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной и той же частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основная причина выбора переменного тока для электрических сетей заключается в том, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Частной формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1.Это было выбрано, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены, и в результате они имеют одинаковую форму. В идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор разработан для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидным, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Синусоидальная волна.

Encyclopædia Britannica, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазы, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора.На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Статор простейшего генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, две стороны которой размещены в пазах в утюге, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора.Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки. Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже.Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Структура ротора генератора на рисунке 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту.Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора спроектирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °. Напряжение, индуцированное в катушке статора, которая охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Таким образом, требуемая частота вращения ротора для частоты 60 герц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов.Возможные значения скорости ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f — частота, а p — количество полюсов.

Электрогенератор | инструмент | Британника

Электрогенератор , также называемый динамо , любая машина, преобразующая механическую энергию в электричество для передачи и распределения по линиям электропередачи бытовым, коммерческим и промышленным потребителям.Генераторы также производят электроэнергию, необходимую для автомобилей, самолетов, кораблей и поездов.

Механическая мощность для электрического генератора обычно получается от вращающегося вала и равна крутящему моменту вала, умноженному на вращательную или угловую скорость. Механическая энергия может поступать из ряда источников: гидротурбины на плотинах или водопадах; Ветряные турбины; паровые турбины, использующие пар, получаемый при сжигании ископаемого топлива или в результате ядерного деления; газовые турбины, сжигающие газ непосредственно в турбине; или бензиновые и дизельные двигатели.Конструкция и скорость генератора могут значительно различаться в зависимости от характеристик механического первичного двигателя.

Почти все генераторы, используемые для электроснабжения сетей, вырабатывают переменный ток, полярность которого меняется на фиксированную частоту (обычно 50 или 60 циклов или двойное изменение направления в секунду). Поскольку несколько генераторов подключены к электросети, они должны работать на одной и той же частоте для одновременной генерации. Поэтому они известны как синхронные генераторы или, в некоторых случаях, генераторы переменного тока.

Генераторы синхронные

Основная причина выбора переменного тока для электрических сетей заключается в том, что его постоянное изменение во времени позволяет использовать трансформаторы. Эти устройства преобразуют электрическую энергию при любом напряжении и токе, которые она генерирует, в высокое напряжение и низкий ток для передачи на большие расстояния, а затем преобразуют ее в низкое напряжение, подходящее для каждого отдельного потребителя (обычно 120 или 240 вольт для бытовых нужд). Частной формой переменного тока является синусоида, которая имеет форму, показанную на рисунке 1.Это было выбрано, потому что это единственная повторяющаяся форма, для которой две волны, смещенные друг от друга во времени, могут быть добавлены или вычтены, и в результате они имеют одинаковую форму. В идеале все напряжения и токи должны иметь синусоидальную форму. Синхронный генератор разработан для получения этой формы с максимальной точностью. Это станет очевидным, когда ниже будут описаны основные компоненты и характеристики такого генератора.

Синусоидальная волна.

Encyclopædia Britannica, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Ротор

Элементарный синхронный генератор показан в разрезе на рис. 2. Центральный вал ротора соединен с механическим первичным двигателем. Магнитное поле создается проводниками или катушками, намотанными в пазы, вырезанные на поверхности цилиндрического железного ротора. Этот набор катушек, соединенных последовательно, известен как обмотка возбуждения. Положение катушек возбуждения таково, что направленная наружу или радиальная составляющая магнитного поля, создаваемого в воздушном зазоре к статору, приблизительно синусоидально распределяется по периферии ротора.На рисунке 2 плотность поля в воздушном зазоре максимальна снаружи вверху, максимальна внутрь внизу и равна нулю с двух сторон, что соответствует синусоидальному распределению.

Элементарный синхронный генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Статор простейшего генератора на рисунке 2 состоит из цилиндрического кольца из железа, обеспечивающего легкий путь для магнитного потока. В этом случае статор содержит только одну катушку, две стороны которой размещены в пазах в утюге, а концы соединены вместе изогнутыми проводниками по периферии статора.Катушка обычно состоит из нескольких витков.

Когда ротор вращается, в обмотке статора индуцируется напряжение. В любой момент величина напряжения пропорциональна скорости, с которой магнитное поле, окруженное катушкой, изменяется со временем, то есть скорости, с которой магнитное поле проходит через две стороны катушки. Таким образом, напряжение будет максимальным в одном направлении, когда ротор повернут на 90 ° от положения, показанного на рисунке 2, и будет максимальным в противоположном направлении на 180 ° позже.Форма волны напряжения будет примерно синусоидальной формы, показанной на рисунке 1.

Структура ротора генератора на рисунке 2 имеет два полюса: один для магнитного потока, направленного наружу, и соответствующий полюс для потока, направленного внутрь. Одна полная синусоида индуцируется в обмотке статора за каждый оборот ротора. Таким образом, частота электрического выходного сигнала, измеренная в герцах (циклах в секунду), равна скорости вращения ротора в оборотах в секунду. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии с частотой 60 Гц, например, первичный двигатель и скорость ротора должны быть 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту.Это удобная скорость для многих паровых и газовых турбин. Для очень больших турбин такая скорость может быть чрезмерной из-за механического напряжения. В этом случае ротор генератора спроектирован с четырьмя полюсами, разнесенными с интервалом 90 °. Напряжение, индуцированное в катушке статора, которая охватывает аналогичный угол 90 °, будет состоять из двух полных синусоидальных волн на оборот. Таким образом, требуемая частота вращения ротора для частоты 60 герц составляет 1800 оборотов в минуту. Для более низких скоростей, например, используемых в большинстве водяных турбин, можно использовать большее количество пар полюсов.Возможные значения скорости ротора в оборотах в минуту равны 120 f / p , где f — частота, а p — количество полюсов.

Как работает бортовой генератор Ford F-150 2021 года

Установка бытовых электрических розеток в серийный автомобиль не является чем-то новым. Минивэны, грузовики и семейные автомобили уже давно предлагают бортовое питание для зарядных устройств или оборудования с низким спросом. Но для нового F-150 Форд значительно усилил его.Новый грузовик оснащен системой генератора, которая может включать электроинструменты, мини-холодильники, громкоговорители и многое другое. Однако достичь такого уровня власти было нелегко.

Все началось с исследования рынка, которое показало, что многие клиенты F-150 используют генераторы с бензиновым двигателем на стройплощадках, таская их в кузове грузовика и заправляя их отдельно. Любой пикап может превратить мощность двигателя в электрическую мощность — почему бы не использовать эту возможность и не сделать обычный генератор ненужным?

Ford

Чтобы это произошло, Ford нужно было обеспечить гораздо больше энергии, чем может обеспечить обычная 12-вольтовая аккумуляторная система.«Прямо сейчас традиционные розетки обеспечивают мощность 150 или 400 Вт. Таким образом, мы обеспечиваем в пять раз больше, чем это», — сказала Нигяр Султана, инженер, отвечающий за Pro Power Onboard.

Доступны три разные бортовые генераторные системы. F-150 с обычной негибридной трансмиссией получают систему мощностью 2,0 кВт, в то время как гибридные грузовики получают повышенную мощность до 2,4 кВт или, опционально, огромную мощность 7,2 кВт, что стало возможным благодаря 48-вольтовой литий-ионной аккумуляторной батарее гибрида. Ford утверждает, что топовая версия 7.Система мощностью 2 кВт может одновременно питать плазменный резак, сварочный аппарат TiG, отрезную пилу, воздушный компрессор, угловую шлифовальную машину и рабочее освещение. Этот мобильный сварочный цех может непрерывно работать 32 часа при полном баке, что позволяет выполнять тяжелые работы в течение всего дня. По словам Форд, если вам не нужна такая большая мощность, система мощностью 2,4 кВт может работать отбойным молотком или передвижным кинотеатром с проектором, громкоговорителями и машиной для попкорна в течение до 85 часов.

Ford ожидает, что только около 10 процентов новых F-150 будут гибридами, поэтому было важно предложить Pro Power с обычными трансмиссиями.По словам Султаны, все было намного сложнее. Стандартная 12-вольтовая электрическая архитектура не могла обеспечить то, что им было нужно, поэтому Султана и ее команда разработали совершенно новую 24-вольтовую электрическую систему, используя две обычные 12-вольтовые батареи в дополнение к стандартной батарее.

В дополнение к этим батареям негибридные F-150 с Pro Power получают второй генератор переменного тока. Таким образом, оснащенные F-150 с 2,7-литровым EcoBoost V-6, 3,5-литровым EcoBoost V-6 или 5,0-литровым V-8 могут привести в действие полную установку с телевизором, динамиками и мини-холодильником.Система генератора полностью отделена от остальной электрической системы транспортного средства, что повышает уровень безопасности и гарантирует, что любые проблемы с системой Pro Power не повлияют на управляемость грузовика.

Ford

Pro Power — это умно. Систему можно включить или контролировать через приложение для смартфона FordPass или через информационно-развлекательную систему грузовика. Если вы попытаетесь потреблять слишком много энергии, система отключится и отправит вам уведомление.А на гибридных моделях Pro Power автоматически включает бензиновый двигатель по мере необходимости, чтобы обеспечить постоянный поток мощности без разряда батареи. (На негибридных F-150 двигатель должен работать, чтобы Pro Power работал.)

Удивительно, но генераторная система работает даже во время движения грузовика, так что вы можете включить холодильник на пути к задней двери. или держите свои электроинструменты заряженными, когда вы путешествуете между рабочими площадками. Ford не будет комментировать, как использование Pro Power влияет на экономию топлива, но мы подозреваем, что включение энергоемких предметов во время вождения приведет к заметному снижению расхода топлива на галлон.

Когда появится новый F-150, Pro Power будет доступен для всех классов F-150 — опционально для обычных моделей и стандартно для всех гибридов. Ford ожидает, что 17 процентов F-150 будут продаваться с Pro Power, когда обновленный пикап поступит в продажу этой осенью.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Как электромобили на топливных элементах работают с использованием водорода?

Как и полностью электрические транспортные средства, электромобили на топливных элементах (FCEV) используют электричество для питания электродвигателя. В отличие от других электромобилей, FCEV вырабатывают электричество, используя топливный элемент, работающий на водороде, а не потребляя электричество только от батареи. В процессе проектирования транспортного средства производитель транспортного средства определяет мощность транспортного средства размером электродвигателя (двигателей), которые получают электроэнергию от комбинации топливного элемента и батареи соответствующего размера.Хотя автопроизводители могут спроектировать FCEV с возможностью подключения для зарядки аккумулятора, большинство FCEV сегодня используют аккумулятор для возврата энергии торможения, обеспечения дополнительной мощности во время коротких событий ускорения и для сглаживания мощности, подаваемой от топливного элемента, с возможностью холостого хода. или выключите топливный элемент при низкой потребляемой мощности. Количество энергии, хранящейся на борту, определяется размером водородного топливного бака. Это отличается от полностью электрического транспортного средства, где количество доступной мощности и энергии тесно связаны с размером батареи.Узнайте больше об электромобилях на топливных элементах.

Изображение в высоком разрешении

Ключевые компоненты электромобиля на водородных топливных элементах

Аккумулятор (вспомогательный): В транспортном средстве с электроприводом вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает электричеством для запуска автомобиля до включения тягового аккумулятора, а также обеспечивает питание аксессуаров транспортного средства.

Аккумулятор: Этот аккумулятор накапливает энергию, вырабатываемую при рекуперативном торможении, и обеспечивает дополнительную мощность тяговому электродвигателю.

Преобразователь постоянного тока в постоянный: Это устройство преобразует мощность постоянного тока высокого напряжения от тягового аккумуляторного блока в мощность постоянного тока низкого напряжения, необходимую для работы аксессуаров автомобиля и подзарядки вспомогательной аккумуляторной батареи.

Электрический тяговый двигатель (FCEV): Используя энергию топливного элемента и тягового аккумулятора, этот двигатель приводит в движение колеса автомобиля. В некоторых автомобилях используются мотор-генераторы, которые выполняют как приводную, так и регенеративную функции.

Блок топливных элементов: Комплект отдельных мембранных электродов, которые используют водород и кислород для производства электроэнергии.

Заливная горловина: Форсунка топливораздаточной колонки присоединяется к резервуару на транспортном средстве для заправки топливного бака.

Топливный бак (водород): Хранит газообразный водород на борту автомобиля до тех пор, пока он не понадобится топливным элементам.

Контроллер силовой электроники (FCEV): Этот блок управляет потоком электроэнергии, подаваемой топливным элементом и тяговой батареей, регулируя скорость электрического тягового двигателя и создаваемый им крутящий момент.

Тепловая система (охлаждение) — (FCEV): Эта система поддерживает надлежащий диапазон рабочих температур топливного элемента, электродвигателя, силовой электроники и других компонентов.

Трансмиссия (электрическая): Трансмиссия передает механическую энергию от тягового электродвигателя для привода колес.

Институт

— История — Изобретение электродвигателя 1800-1854

Унив.-Проф. Д-р инж. Мартин Доппельбауэр

Сводка

С изобретением батареи (Алессандро Вольта, 1800 г.), генерации магнитного поля из электрического тока (Ганс Кристиан Эрстед, 1820 г.) и электромагнита (Уильям Стерджен, 1825 г.) был заложен фундамент для создания электродвигателей. В то время еще оставалось открытым вопрос, должны ли электродвигатели быть вращающимися или возвратно-поступательными машинами, то есть имитировать шток плунжера паровой машины.

Во всем мире многие изобретатели работали параллельно над этой задачей — это была проблема «моды». Новые явления открывались почти ежедневно. Изобретения в области электротехники и ее приложений витали в воздухе.

Часто изобретатели ничего не знали друг о друге и самостоятельно разрабатывали аналогичные решения. Соответствующим образом формируются национальные истории до наших дней. Ниже приводится попытка дать исчерпывающую и нейтральную картину.

Первое вращающееся устройство, приводимое в движение электромагнетизмом, было построено англичанином Питером Барлоу в 1822 году (Колесо Барлоу).

После многих других более или менее успешных попыток с относительно слабым вращающимся и возвратно-поступательным устройством немецкоязычный прусский Мориц Якоби создал в мае 1834 года первый настоящий вращающийся электродвигатель , который на самом деле развил замечательную механическую выходную мощность. Его мотор установил мировой рекорд, который был улучшен только четыре года спустя, в сентябре 1838 года, самим Якоби. Его второй двигатель был достаточно мощным, чтобы переправить лодку с 14 людьми через широкую реку.Лишь в 1839/40 году другим разработчикам во всем мире удалось создать двигатели с аналогичными, а затем и с более высокими характеристиками.

Уже в 1833 году немец Генрих Фридрих Эмиль Ленц опубликовал статью о законе взаимности магнитоэлектрических и электромагнитных явлений, то есть о обратимости электрогенератора и двигателя . В 1838 году он дал подробное описание своих экспериментов с генератором Pixii, который он использовал в качестве двигателя.

В 1835 году двое голландцев Сибрандус Стратинг и Кристофер Беккер построили электродвигатель, который приводил в движение небольшую модель автомобиля.Это первое известное практическое применение электродвигателя. В феврале 1837 г. первый патент на электродвигатель был выдан американцу Томасу Дэвенпорту.

Однако все ранние разработки Якоби, Стратинга, Давенпорта и других в конечном итоге не привели к электродвигателям, которые мы знаем сегодня.

Двигатель постоянного тока был создан не на основе этих двигателей, а в результате разработки генераторов энергии (динамометров). Основы были заложены Уильямом Ричи и Ипполитом Пикси в 1832 году с изобретением коммутатора и, что наиболее важно, Вернером Сименсом в 1856 году с двойным Т-образным якорем и его главным инженером Фридрихом Хефнер-Альтенеком в 1872 году с помощью барабанная арматура.Двигатели постоянного тока по-прежнему занимают доминирующее положение на рынке в диапазоне малой мощности (ниже 1 кВт) и низкого напряжения (ниже 60 В).

В период с 1885 по 1889 год была изобретена трехфазная электрическая система , которая является основой для современной передачи электроэнергии и современных электродвигателей. Единого изобретателя трехфазной системы питания назвать нельзя. Есть несколько более или менее известных имен, которые принимали активное участие в изобретениях (Брэдли, Доливо-Добровольский, Феррарис, Хазельвандер, Тесла и Венстрём).Сегодня трехфазный синхронный двигатель используется в основном в высокодинамичных приложениях (например, в роботах) и в электромобилях. Впервые он был разработан Фридрихом Августом Хазельвандером в 1887 году.

Очень успешный трехфазный асинхронный двигатель был построен Михаилом Доливо-Добровольским в 1889 году. Сегодня это наиболее часто производимая машина в диапазоне мощностей от 1 кВт и выше.

Расписание 1800 — 1834: Первые эксперименты с электромагнитными устройствами
1800 Впервые Allessandro Volta (итальянский) производит непрерывную электрическую энергию (в отличие от искры или статического электричества) из набора серебряных и цинковых пластин.
1820 Ганс Кристиан Эрстед (Дениш) обнаруживает генерацию магнитного поля электрическими токами, наблюдая за отклонением стрелки компаса. Это был первый случай, когда механическое движение было вызвано электрическим током.
1820 Андре-Мари Ампер (французский язык) изобретает цилиндрическую катушку (соленоид).
1821 Майкл Фарадей (британец) создает два эксперимента для демонстрации электромагнитного вращения. Вертикально подвешенный провод движется по круговой орбите вокруг магнита.
Вращающийся провод Фарадея, 1821
Фотография любезно предоставлена ​​Отделом труда и промышленности, Национальный музей американской истории, Смитсоновский институт
1822 Питер Барлоу (Великобритания) изобретает прялку (колесо Барлоу = униполярная машина).
Колесо Барлоу, 1822
Philosophical Magazine, 1822, vol. 59
1825-1826 William Sturgeon (Великобритания) изобретает электромагнит , катушку проводов с железным сердечником для усиления магнитного поля.

Первый электромагнит Стерджена, 1825 г.
Труды Общества поощрения художеств, мануфактур и торговли, 1824 г., т.43, пл. 3
1827-1828 Istvan (Ányos) Jedlik (венгерский) изобретает первую роторную машину с электромагнитами и коммутатором.
Однако Джедлик публично сообщил о своем изобретении только десятилетия спустя, и фактическая дата изобретения неизвестна.

До сих пор многие венгры верят, что Едлик изобрел электродвигатели. Функциональная модель его аппарата выставлена ​​в художественном музее в Будапеште.

Хотя на самом деле это может быть первый электродвигатель, следует понимать, что это устройство не оказало влияния на дальнейшее развитие электрических машин. Изобретение Джедлика долгое время оставалось скрытым, и изобретатель не преследовал его. Электротехника ничем не обязана Джедлику.


Поворотное устройство Jedlik, 1827/28
Фото: Wikipedia

Электромобиль Jedlik, 1827/28
Фото: Wikipedia
перед
1830
Иоганн Михаэль Эклинг, механик из Вены, строит двигатель по планам и идеям проф.Андреас фон Баумгартнер (австрийский физик; с 1823 г. профессор физики и прикладной математики в Вене).

Этот аппарат был приобретен в 1830 году Инсбрукским университетом по цене 50 жидких кубометров. Год постройки неизвестен, но должно быть до 1830 года, поскольку дата покупки подтверждена.


Двигатель Баумгартнера, построенный Эклингом до 1830 года
Фотография любезно предоставлена ​​Университетом Инсбрука, Музей экспериментальной физики, Ao.Univ. Проф. Маг. Доктор Армин Денот.
1831 Майкл Фарадей (Великобритания) обнаруживает и исследует электромагнитную индукцию, то есть генерацию электрического тока из-за переменного магнитного поля (инверсия открытия Эрстеда). Фарадей закладывает основу для развития электрогенератора.
1831 Джозеф Генри (американец) находит закон индукции независимым от Фарадея и строит небольшой магнитный рокер.Он описывает это как «философскую игрушку».

В статье для английского журнала Philosophical Magazine, в 1838 году англичанин Ф. Уоткинс подробно описывает устройство Генри и называет его первым электродвигателем, когда-либо известным. Эта точка зрения распространяется и по сей день в основном на британскую литературу.


Магнитный рокер Генри, 1831
Американский журнал науки, 1831, т. 20, стр. 342
Апрель
1832
Savatore dal Negro (итальянский) создает устройство, которое может поднять 60 граммов за одну секунду на 5 сантиметров и, следовательно, развивает механическую мощность почти 30 мВт.

Вероятно, он был вдохновлен магнитным рокером Генри и создал аналогичную возвратно-поступательную машину. Однако устройство Даль Негро может производить движение с помощью специальной передачи.

Даль Негро описывает свои эксперименты в письме от апреля 1832 года, а затем в научной статье « Nuova Macchina élettro-Magnetica » в марте 1834 года.
Его устройства хранятся в Музее истории физики при университете Падуи. К сожалению, они не отображаются.


Электромагнитный маятник Даль Негро, 1832
Annali delle Scienze de Regno Lombardo-Veneto, März 1834, pl. 4
июль
1832
Первое публичное описание вращающейся электрической машины .

Автор — анонимный писатель с инициалами П.М. Теперь его с большой вероятностью опознали как ирландца Фредерика Мак-Клинтока из Дублина.

Майкл Фарадей, получатель письма 26 июля 1832 г., немедленно его публикует. Впервые публично описана вращающаяся электрическая машина.


Первое описание вращающейся электрической машины П.М., 1832 г.
Philosophical Magazine, 1832, стр. 161–162
июль
1832
Hippolyte Pixii (французский язык) создает первое устройство для генерации переменного тока из вращения.

Устройство было публично представлено в сентябре 1832 года на заседании Академии наук . Его описание напечатано уже в июльском номере Annales de Chimie .

Pixii улучшил свое устройство в том же году, добавив переключающее устройство. Теперь он может производить пульсирующий постоянный ток.


Первый генератор постоянного тока Pixii, 1832/33
F.Niethammer, Ein- und Mehrphasen-Wechsel-strom-Erzeuger, Verlag S. Hirzel, Leipzig 1906
1832 Уильям Ritchie (британский) сообщил в марте 1833 года об устройстве, которое, как он утверждал, было построено девятью месяцами ранее летом 1832 года. Это вращающийся электромагнитный генератор с четырьмя катушками ротора, коммутатором и щетками.

Таким образом, Ричи считается изобретателем коммутатора.

В конце своей статьи Ричи описывает, как он смог вращать электрический магнит, используя магнитное поле Земли. Он мог поднять вес на несколько унций (50-100 грамм). Коммутация производилась двумя концами провода, которые входили в два полукруглых желоба с ртутью.


Первый генератор постоянного тока с коммутатором, 1832/33

Вращающаяся катушка Ричи, 1833
Philosophical Trans.Лондонского королевского общества, 1833, Vol. 132, стр.316, пл.7
янв.
1833
A Доктор Шультесс читает лекцию в Обществе инженеров в Цюрихе в 1832 году, в которой описывает свои идеи электродвигателя. В январе 1833 года он успешно продемонстрировал машину перед тем же цюрихским обществом.
Более подробная информация отсутствует.
Март
1833
Осенью 1832 года Уильям Sturgeon строит вращающееся электрическое устройство, которое он публично демонстрирует в марте 1833 года в Лондоне.

Как и в случае с Джедликом, нет никаких определенных доказательств даты и деталей его постройки. Осетр сообщил об этом изобретении в 1836 году в первом выпуске своего собственного журнала.


Вращающее устройство Осетровых, 1832
Анналы Осетровых по электричеству, 1836/37, т. 1
декабрь
1833
В первые годы развития электротехники проводилось строгое различие между магнитно-электрическими машинами, т.е.е. электрические генераторы и электромагнитные машины, то есть электродвигатели.

Генрих Фридрих Эмиль Ленц (немецкий) обнаружил « закон взаимности магнитоэлектрических и электромагнитных явлений », то есть обратимость электрического генератора и двигателя.

Его научный текст читается в конце 1833 года в Петербургской Академии наук и опубликован в 1834 году в журнале Поггендорфа Annalen der Physik und Chemie .Его идеи постепенно становятся обычным явлением, особенно в 1838 году после нескольких сообщений об успешных экспериментах по обращению.

Иногда утверждают, что принцип обращения был открыт в 1861 году итальянцем Пачинотти или даже только в 1873 году случайно на Всемирной выставке в Вене. Оба утверждения ложны. Эмиль Ленц широко сообщил еще в 1838 году в «Annalen der Physik und Chemie » Поггендорфа, как он использовал генератор Pixii в качестве двигателя.

июль
1834
Джузеппе Доменико Ботто (итальянец), профессор физики из Турина, в июле 1834 года публикует в женевском журнале Bibliotheque Universelle описание электродвигателя, над которым он работает.

Его устройство соответствует метроному (похожему на конструкции Генри и Даль Негро), действующему на маятник с помощью двух электромагнитов.Вращательное движение создается штоком поршня.

Реплика устройства сейчас выставлена ​​в музее Museo Galileo во Флоренции.


Роторная машина Ботто, июль 1834 г. (реконструкция)
Фото любезно предоставлено Museo Galileo, Флоренция

Расписание 1834 — 1837: Первые настоящие электродвигатели
Май
1834
Мориц Херманн Якоби (немецкоязычный прусский, натурализованный русский) начинается с экспериментов с подковообразным электромагнитом в начале 1833 года в Кенигсберге (тогда Пруссия, ныне Россия).В январе 1834 года он пишет в письме Поггендорфу, редактору журнала Annalen der Physik und Chemie , о своих успехах.

Он переходит к созданию электродвигателя, которое он завершает в мае 1834 года. Его двигатель поднимает вес от 10 до 12 фунтов со скоростью один фут в секунду, что эквивалентно примерно 15 ваттам механической мощности.
В ноябре 1834 года он отправляет отчет Академии наук в Париже и публикует подробные научные мемуары весной 1835 года.Позже за эту работу он получил звание почетного доктора факультета Кенигсбергского университета. Его текст разделен на 23 раздела и был расширен в 1837 году еще на 15 разделов.

Якоби прямо заявил в меморандуме 1835 года, что он не единственный изобретатель электромагнитного двигателя. Он указывает на приоритет изобретений Ботто и Даль Негро.

Однако Якоби, несомненно, был первым, кто создал пригодный для использования вращающийся электродвигатель.

Полнофункциональная копия его двигателя выставлена ​​в Институте электротехники (ETI) Технологического института Карлсруэ (KIT) по адресу Engelbert-Arnold-Strasse 5 (Building 11.10) в Карлсруэ, Германия.


Первый настоящий электродвигатель
Мориц Якоби, Кенигсберг, май 1834 года
Октябрь
1834
Американец Т. Edmundson создает электромагнитное вращающееся устройство, напоминающее водяное колесо.
Электромагнитное колесо Эдмундсона
Американский журнал науки, 1834, т. 26, стр. 205
1834-1835 В декабре 1833 года кузнец Томас Дэвенпорт (американец) покупает соленоид непосредственно у Джозефа Генри и начинает эксперименты вместе с Orange Smalley (американец) в мастерской в ​​Форестдейле, штат Вермонт.

В июле 1834 года двое мужчин создают свою первую роторную машину. Они улучшают устройство в несколько этапов, прежде чем впервые публично продемонстрировать его в декабре 1834 года.

В следующем году Давенпорт отделяется от Смолли.

Летом 1835 года Давенпорт едет в Вашингтон, округ Колумбия, чтобы продемонстрировать свою машину в патентном бюро и зарегистрировать ее. Однако из-за отсутствия денег ему пришлось безуспешно вернуться домой.


Первый двигатель Давенпорта из его первой заявки на патент в июне 1835 года
Август
1835
Фрэнсис Уоткинс (британец) создает электрическую «игрушку», с помощью которой он может приводить во вращение несколько магнитных игл. Он описывает устройство в статье для журнала Philosophical Magazine .

Он признается, что его вдохновила электромагнитная машина (генератор) Джозефа Сакстона, которая выставлена ​​в публичной галерее в Лондоне с августа 1833 года.

Watkins можно считать одним из первых, кто понял принцип реверсирования двигателя и генератора.


Игрушка Уоткина, 1835
Philosophical Magazine , 1835, vol. 7, стр. 112
1835 Sibrandus Stratingh и Christopher Becker (голландский) создают небольшой (30 x 25 см) трехколесный автомобиль с электрическим приводом и весом около 3 кг.Он может проехать по столу от 15 до 20 минут, пока батарея не разрядится.

Stratingh и Becker публикуют отчет о своем успехе в том же году. Стратинг знал работы Якоби и в 1840 году хотел построить настоящий электромобиль, но ему это так и не удалось.


Электромодель Стрейтинга и Беккера, 1835 год
Май
1836
Johann Philipp Wagner (немецкий) представляет электродвигатель на Stiftungsfest из Sencken-bergischen naturforschenden Gesellschaft .Его аппарат похож на устройство, созданное Стратингом и Беккером. Он может работать около 10 минут, пока аккумулятор не разрядится.

Вагнер хранит свою конструкцию в секрете, поэтому есть отчеты о демонстрации, но нет чертежей машины. В последующие годы Вагнер продолжает развивать свой двигатель и публично демонстрирует улучшенные версии.

1836
1837
Davenport продолжает совершенствовать свои устройства.В 1836 году он находит нового партнера в лице Ransom Cook и переезжает в Саратога-Спрингс, штат Нью-Йорк, для дальнейшего развития своих двигателей. С помощью Кука он строит модель патентного бюро.
24 января 1837 года Давенпорт подает в Вашингтон свое предостережение, а 5 февраля 1837 года он получает первый в США патент на электродвигатель: « Улучшение силового оборудования с помощью магнетизма и электромагнетизма ».

Его модель двигателя сейчас выставлена ​​в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.

В запатентованной конструкции

Davenport используются четыре вращающихся электромагнита, которые переключаются с помощью коммутатора, и фиксированные постоянные магниты в форме кольца из мягкого железа.

Усовершенствованный двигатель, который он представляет в августе 1837 года, имеет диаметр 6 дюймов, вращается со скоростью около 1000 оборотов в минуту и ​​может поднять 200-фунтовый груз на один фут за одну минуту. Это соответствует мощности 4,5 Вт.

Давенпорт в последующие годы постоянно совершенствовал свои конструкции.

Вместе с Эдвином Вильямсом из Нью-Йорка и его партнером Рэнсомом Куком , Давенпорт 3 марта 1837 года формирует объединенную акционерную ассоциацию. Однако Уильямс не может продать достаточное количество акций, и все предприятие рушится всего через год. .


Запатентованный двигатель Давенпорта, февраль 1837 г.

Томас Дэвенпорт — изобретатель электродвигателя?

Есть несколько текстов пафоса в американо-американской литературе, в которых Томас Дэвенпорт прославляется как изобретатель электродвигателя.Это утверждение основано на бесспорном факте, что Давенпорт был первым американцем, который создал пригодный для использования электродвигатель, а также первым, кто получил патент на такое устройство в начале 1837 года.

Однако

Davenport был далеко не первым, кто построил электродвигатель. В Европе (особенно в Англии, Италии и Пруссии) технологии были уже значительно продвинуты. Уже летом 1834 года, за три года до патента, Мориц Якоби представил двигатель, который был в три раза мощнее усовершенствованной машины, которую Давенпорт разработал через несколько месяцев после подачи заявки на патент.Вдобавок мотор Давенпорта работал быстрее, чем у Якоби. Таким образом, выходной крутящий момент двигателя Давенпорта, решающий фактор при сравнении электрических машин, составлял лишь около одной десятой от конструкции Якоби, разработанной тремя годами ранее.

В 1835 году, вскоре после появления двигателя Якоби, двое голландцев Стрейтинг и Беккер уже представили первое практическое применение, управляя небольшой электромобилем.

За годы, прошедшие после патента Давенпорта, продвижение Якоби практически не уменьшилось.В то же время, когда Якоби продемонстрировал свою следующую машину осенью 1838 года, двигатель, который имел выходную мощность 300 Вт и мог вести лодку с 14 людьми через широкую реку, Давенпорт показал крошечную модель поезда.

Мотор

Давенпорта не примечателен в историческом контексте. Его конструкция не является существенным улучшением других современных конструкций.

За прошедшие годы Давенпорт произвел большое количество машин.Но в отличие от Вернера Сименса, Джорджа Вестингауза и Томаса Эдисона он не был основателем важной компании. И в отличие от Николы Теслы, например, Томас Давенпорт никогда не мог продать или лицензировать свой патент.

Davenport не получил патент на электродвигатель как таковой, а только на его особые конструктивные особенности. В период с 1837 по 1866 год только в Англии другим изобретателям было выдано около 100 патентов на электродвигатели. После того, как Давенпорт модернизировал свой двигатель уже в 1837 году, его патент стал практически бесполезным.

Davenport — это честь быть первым из тысяч инженеров, получивших патент на электродвигатель. Но он не является их изобретателем, и его разработки не оказали существенного влияния на дальнейшее развитие электродвигателей.


Расписание 1838 — 1854 гг .: более мощные двигатели, новые применения
февр.
1838
Уоткинс публикует обширную статью в журнале Philosophical Magazine , где он представляет свой двигатель.
Двигатель Уоткина, февраль 1838 г.
Philosophical Magazine, 1838, vol. 12, пл. 4
Авг.1838 В августе 1838 года в Лондоне выставлена ​​крошечная модель поезда с одним из двигателей Davenport . Он движется со скоростью 3 мили в час.
Модель поезда Давенпорта, 1838
Фото любезно предоставлено Отделом труда и промышленности Национального музея американской истории Смитсоновского института.
сен.
1838
Якоби переезжает в Санкт-Петербург в августе 1838 года по просьбе русского царя. Он был принят в Петербургскую Академию наук и щедро поддержан царем в его дальнейшей работе над электродвигателями.

13 сентября 1838 года Якоби впервые демонстрирует на Неве лодку с электрическим приводом и гребными колесами длиной около 8 м.

Цинковые батареи имеют 320 пар пластин и весят 200 кг.Они размещены вдоль двух боковых стенок сосуда. Мотор развивает мощность от 1/5 до 1/4 л.с. (300 Вт), лодка движется со скоростью 2,5 км / ч по маршруту длиной 7,5 км. Он может перевозить более десятка пассажиров. Якоби целыми днями разъезжает по Неве. В современных газетных статьях говорится, что после двух-трех месяцев работы потребление цинка составило 24 фунта.


Улучшенный мотор Якоби, 1838
1838 Чарльз Г. Page (американец) начинает всю жизнь заниматься электромоторами.

В течение следующих 20 лет Пейдж будет искать лучшие и более мощные машины. Его двигатели продавались по каталогам в США и достигли высокого уровня осведомленности общественности.

Раньше многие изобретатели электродвигателей имитировали паровые двигатели с качающимся (возвратно-поступательным) поршнем. Пейдж тоже строит такую ​​машину (см. Справа), но затем обращается к вращающимся устройствам.


Первый двигатель Пейджа, 1838
Американский журнал науки , 1838, т. 35, стр. 264
Август
1839
8 августа г. Якоби испытывает усовершенствованный электродвигатель, механические характеристики которого в три-четыре раза превосходят его вторую машину 1838 года (около 1 кВт).Его лодка сейчас развивает скорость 4 км / ч. По словам Уильяма Роберта Гроува, ключевым фактором его успеха является улучшенная цинк-платиновая батарея, которую он сделал сам.

В октябре 1841 года Якоби снова демонстрирует усовершенствованный двигатель, который, однако, лишь немного превосходит модель 1839 года. Это последний электродвигатель, построенный Якоби. Теперь он обращается к теории электродвигателей, а затем переходит к другим электрическим явлениям.

1837-
1842
Роберт Дэвидсон (Шотландия) также занимается разработкой электродвигателей с 1837 года.Сделал несколько приводов для токарного станка и модельных машин.

В 1839 году Дэвидсон руководит постройкой первого автомобиля с электрическим приводом.

В сентябре 1842 года он совершает пробные пробеги с 5-тонным локомотивом длиной 4,8 м на железнодорожной линии Эдинбург — Глазго. Его двигатель развивает около 1 л.с. (0,74 кВт) и развивает скорость 4 мили в час (6,4 км / ч).


Первый электровоз Дэвидсона, 1839 год
От Т.du Moncel, Электричество как движущая сила , Лондон, 1883 г., рис. 32

В последующие годы начинается поток патентов на электромагнитные машины — около 100 в одной только Англии с 1837 по 1866 год.

Среди изобретателей, занимающихся электродвигателями: Джеймс Джоуль (англ., 1838 г.), Уильям Тейлор (англ., 1838 г.), Урайа Кларк (1840 г.), Томас Райт (1840 г.), Уитстон (англ., 1841 г.) , де Гарлем (около 1841 г.), П.Элиас (американец, ок. 1842 г.), Дж. Фромент (франц., Ок. 1844 г.), Мозес Г. Фармер (американец, ок. 1846 г.), Г. К. Колтон (американец, род. 1847 г.), Хьорт (ок. 1849 г.), Томас Холл (американец в США, около 1850 г.), Т.К. Эйвери (около 1851 г.), Серен Хьорт (датчанин, около 1851 г.), Дю Монсель (француз, около 1851 г.), Мари Дэви (франц. 1861)
и другие.

Изначально идет соревнование между колебательными (возвратно-поступательными) и вращательными машинами. Позже колебательные машины полностью исчезают из поля зрения.

Основная проблема первых электродвигателей заключалась в том, что электрический ток от гальванических элементов (цинковых батарей) был слишком дорогим, чтобы конкурировать с паровыми двигателями. Р. Хант сообщил в 1850 году в журнале British Philosophical Magazine , что электроэнергия даже в самых лучших условиях в 25 раз дороже, чем паровой двигатель. Только с продолжающейся разработкой электрогенератора (динамо-машины) ситуация начинает меняться.

1840 18 января 1840 года выходит первое издание новой газеты Давенпорта, Electro Magnet and Mechanics Intelligencer . Печатный станок приводится в движение двумя собственными моторами. Моторы выдают якобы около 2 л.с., что составляет около 1,5 кВт.
1841-
1844
По инициативе Вагнера, Германская Конфедерация под руководством Пруссии, Баварии и Австрии устанавливает в 1841 году приз в размере 100000 гульденов за создание электрической машины, мощность которой дешевле, чем мощность лошади, пара или человека. мощность.

Конечно, эта цена привлекает других изобретателей, которые параллельно с Вагнером начинают работать над электродвигателем. Среди них господин Карл Людвиг Althans из Бюкебурга недалеко от Миндена, Эмиль Stöhrer из Лейпцига, Эмиль Groos из Карлсруэ и Петер Bauer из Нюрнберга. В частности, в 1843 году Штёрер конструирует замечательную машину.

При исследовании последней машины Вагнера в мае и июне 1844 г. во Франкфурте-на-Майне федеральная комиссия определила мощность всего в 50 Вт.Потребление цинка настолько велико, что лошадь, пар и рабочая сила значительно дешевле. Из-за этой неудачи Вагнеру отказывают в цене, и он впадает в немилость.

Без мощного электрогенератора это соревнование невозможно было бы выиграть, и человечеству пришлось ждать еще 25 лет.

1851 Page увеличивает мощность двигателей с 8 до 20 л.с.

С двумя двигателями он ведет 10-тонный локомотив с максимальной скоростью 30 км / ч. Он путешествует по маршруту из Вашингтона в Бладенбург за 19 минут.

1854 Другой, 12-тонный локомотив Пейджа едет по маршруту Балтимор — Огайо.
… подробнее в части 2.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*