0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое статор генератора

Сегодняшнюю нашу статью посвятим такой теме как разъяснение смысла и устройства генератора в машине. Наверняка все знают, что мотор — это сердце автомобиля, а генератор, по сути, является его кровью, которая разносит питательные вещества в виде энергии по всем энергопотребляющим системам автомобиля.

Давайте сначала дадим точное и понятное для всех определение, что вообще такое генератор автомобиля, в том числе и генератор хендай санта фе или любой другой машины, так как принцип работы у них всех одинаковый, разница только немного в конструктивных особенностях.

Генератор автомобиля – это устройство, которое способно преобразовывать механическую энергию, создаваемую двигателем в электрическую энергию, которая в свою очередь питает все энергозависимые системы автомобиля.

Если у вас тут же возник вопрос, а можно ли ехать на автомобиле без генератора – ответ да можно, но только до тех пор, пока у вас не сядет аккумулятор. Работая в паре с аккумулятором, они создают стабильное напряжение бортовой сети автомашины.

Определение

С точки зрения электротехники, классический ротор – это вращающееся цилиндрическое тело, имеющее следующее строение:

  • Вал из прочной инструментальной стали с как минимум двумя подшипниками, расположенными по одному в передней и задней частях;
  • Сердечники из толстых металлических пластин;
  • Намотанные на собранные из пластин сердечники катушки;
  • Коллектор или пара специальных токопроводящих колец.

Для принудительного воздушного охлаждения вращающейся очень часто с большой скоростью детали служит расположенная в одном из его торцов крыльчатка. В генераторах вращение ротору передается от турбины, соединенной с ним через общий вал, или от работающего двигателя при помощи шкива, на который одет гибкий и прочный ремень (клинно-ременная передача).

Так, основная функция ротора – это вращение относительно неподвижной части. В электротехнике такой неподвижной частью является статор. Вместе ротор и статор являются важнейшими составляющими электродвигателей и генераторов переменного тока.

Принцип действия машины в режиме синхронного генератора:

  1. При пропускании через обмотку возбуждения постоянного тока образуется стабильное во времени магнитное поле с чередующейся полярностью.
  2. При вращении магнитного поля относительно проводников обмотки якоря возбуждаются переменные ЭДС.
  3. Переменные ЭДС суммируются, образуя ЭДС фаз. Трехфазная система образуется тремя одинаковыми обмотками, размещаемыми на якоре под электрическим углом друг к другу, равным 120°.

В случаях, если централизованное электроснабжение имеет недостаточную мощность или отсутствует, как, например, на удаленных стройплощадках, нефтегазодобывающих объектах, морских и воздушных судах, СГ в составе с двигателем внутреннего сгорания функционируют в автономном режиме. При необходимости создания мощных источников питания синхронные двигатели включают на параллельную работу. Такой способ включения позволяет более полно использовать мощность каждой машины и при необходимости выводить отдельные СГ в ремонт без прекращения эффективного электроснабжения потребителей.

Второй режим работы синхронной машины — выполнение функций электродвигателя. Обычно СГ востребован в качестве двигателя в высокомощных установках более 50 кВт. Для работы в режиме электродвигателя обмотку статора подключают к электросети, а обмотку ротора — к источнику постоянного тока. Вращающий момент возникает при взаимодействии вращающегося магнитного поля СГ с постоянным током обмотки возбуждения.

Межвитковое замыкание якоря

Для проверки якоря воспользуемся специальным прибором, который представляет трансформатор с вырезанным сердечником. Когда мы кладем якорь в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. При этом, если на якоре имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железом металлическая пластинка, которая будет находиться сверху якоря, будет вибрировать, либо примагничиваться к корпусу якоря.

Включаем прибор. Для наглядности мы специально замкнули две ламели на коллекторе, чтобы показать каким образом производится диагностика. Помещаем пластинку на якорь и сразу видим результат. Наша пластинка примагнитилась и начала вибрировать. Поворачиваем якорь, витки смещаются, и пластинка перестает вибрировать.

Теперь удалим замыкание ламелей для проверки. Повторяем проверку и видим, что обмотка якоря исправна, пластинка не вибрирует ни в каких местах.

Основные неисправности автомобильного генератора

Этот узел достаточно надежен, и при правильной эксплуатации не ломается долго. Тем не менее, выходы его из строя все же случаются, и причины неполадок могут иметь электрический или механический характер.

Электрические неисправности

Такие неполадки случаются чаще механических, правильно определить их и устранить достаточно сложно. Это может быть замыкание обмоток возбуждения на статоре или роторе, их обрыв, поломка регулятора напряжения или пробой диодов на выпрямительном блоке. Подобные проблемы опасны еще и тем, что они отрицательно сказываются на аккумуляторе до тех пор, пока не будут выявлены и устранены. Так, вышедший из строя регулятор напряжения приведет к тому, что батарея будет постоянно перезаряжаться. При этом внешних признаков неисправности практически не имеется, чаще всего ее выявляют при комплексной диагностике, измерив на автогенераторе величину выходного напряжения, или заподозрив неладное, когда аккумуляторы один за другим выходят из строя, отработав всего несколько месяцев.

Обрыв или замыкание обмоток возбуждения устраняется с помощью перемотки. Остальные электрические неисправности исправляют, меняя вышедшую из строя деталь.

Механические неисправности

Причиной появления неполадок механического характера, как правило, является износ графитовых щеток, приводного шкива или щеток, а также обрыв ремня привода генератора. Эти неисправности довольно легко диагностировать по посторонним шумам, раздающимся при работе автогенератора. Устраняются эти неполадки заменой нерабочего элемента.

Напоследок остается дать совет периодически проводить диагностику генератора, проверяя на износ его составляющие и измеряя величину напряжения на выходе узла. Это позволит своевременно выявить и устранить возникшие неисправности, тем самым избежав проблем с аккумулятором и электрическими устройствами, включенными в бортовую сеть транспортного средства.

Превращение механической энергии в электрическую

Любой генератор работает по принципу магнитной индукции. Самый простой генератор переменного тока можно представить, как катушку, которая вращается в магнитном поле. Также есть вариант, при котором катушка остается неподвижной, но магнитное поле только её пересекает. Именно во время этого движения и вырабатывается переменный ток. По такому принципу функционирует огромное количество генераторов во всем мире, объединенных в систему электроснабжения.

Принцип работы

Рассмотрим принцип генерации тока на примере контурной рамки, помещённой между магнитными полюсами. (Рис. 3)

Рис. 3. Схема, объясняющая принцип работы генератора

Если заставить рамку вращаться (по направлению стрелок), то она будет пересекать магнитные силовые линии. При этом, по закону электромагнитной индукции, в рамке индуцируется электрический ток, который проявляется при подключении нагрузки к щёткам. Его направление можно определить по правилу буравчика. На схеме направление тока показано чёрными стрелками.

Обратите внимание на то, что на участках рамки ab и cd ток движется в противоположных направлениях. Эти направления меняются при переходе участков рамки от одного полюса к другому полюсу магнита. Если каждый вывод рамки подключить к отдельному кольцу (на рисунке они подключены к коллектору!), то на выходе мы получим переменный ток.

Величина тока пропорциональна скорости вращения ротора. Кроме того, переменный ток характеризуется ещё одним параметром – частотой. Эта величина напрямую зависит от частоты вращения вала.

Частота тока в электросетях строго соблюдается. В России и в ряде других стран она составляет 50 Гц, то есть 50 колебаний в секунду.

Этот параметр довольно легко вычислить из таких соображений: за один оборот рамки (или двухполюсного магнита) происходит одно изменение направления тока. Если вал синхронного генератора делает 1 оборот в секунду, то частота переменного тока составит 1 Гц. Для получения частоты 50 Гц необходимо обеспечить 50 оборотов статора в секунду или 3000 об./мин.

При возрастании числа полюсов заданная частота удерживается путём снижения скорости вращения статора. (обратно пропорциональная зависимость). Так, для четерёхполюсного статора (число полюсов в два раза больше) для поддержания частоты 50 Гц скорость вращения вала необходимо снизить в два раза. Соответственно если используется 6 полюсов, то частота вращения вала должна уменьшиться в три раза – до 1000 об./мин.

Заметим, что в некоторых странах, таких как США, Япония и др. существуют другие стандарты – 60 Гц, а переменный 400 Гц используется, например, в бортовой сети современных самолётов.

Простой электромагнит и концентрация поля

Если катушку ротора намотать не железный сердечник так, как показано на рис. 3.13(а), то получится магнит с одной парой полюсов N (North – северный) и S (South – южный).


Рис. 3.13(а). Простой электромагнит.

Из-за большого расстояния между полюсами магнитные силовые линии окажутся сильно рассеянными в пространстве. Теперь протянем полюса магнита навстречу друг другу, так, чтобы между ними остался лишь небольшой зазор (см. рис. 3.13(б)).


Рис. 3.13(6). Загнем концы электромагнита, чтобы сконцентрировать поле.

И, наконец, выполним полюса магнита в виде набора зубьев, входящих друг в друга, но без соприкосновения (см. рис. 3.14). Мы получим в сумме длинный узкий зазор между полюсами N и S, через который будет происходить “утечка” магнитного поля наружу. При вращении ротора эта “утечка” будет пересекать обмотки статора, и наводить в них э.д.с.

Как эффективно найти короткое замыкание мультиметром

Короткое замыкание (КЗ) в автомобиле вызывает большие проблемы и очень опасные. Не только для работоспособности важных узлов и целостности машины, они представляют угрозу для здоровья человека.

Таким образом, автолюбитель должен знать технологию определения короткого замыкания в автомобиле и какие принять меры, после того как его найдет, чтобы имущество и пассажиры были в безопасности.

Что такое «короткое замыкание»

В двух словах — это неисправность в проводке автомобиля. Провода переключают подачу электрического тока между различными цепями управления в машине. При разрыве любого из проводов, ток прекращает движение по проводам и течет в другое место, потенциально вызывая повреждение, в связи с чем ответственные узлы авто не смогут работать.

Короткие замыкания бывают двух типов: на «массу» и на питание. Первое замыкание на землю, когда ток течет от цепи к кузову автомобиля. Это происходит, если провод утрачивает изоляцию либо наэлектризовался, передавая электричество от провода к кузову. Как правило, при этом виде КЗ, можно обнаружить перегоревшие предохранители, неисправные компоненты или индикаторы.

Цепь КЗ на питание образуется обычно в жгуте проводов, где существует много определённых цепей, сгруппированных в непосредственной близости друг к другу. Когда порезанный либо изношенный провод дотрагивается к другому проводу, ток будет перенаправлен к устройству, для которого он не предназначался, например, при включении фар, будет звучать сигнал либо загорятся фары при нажатии на тормоз.

Алгоритм обнаружения короткого замыкания

Обнаружение КЗ в автомобиле — это трудоемкий процесс, независимо от уровня подготовленности исполнителя. Перед тем как найти короткое замыкание, потребуется автомобильная электрическая схема, EWD и мультиметр.

Справка. EWD — это таблица с цветовой кодировкой, помогающая ориентироваться в электрических системах автомобиля, она поставляется продавцом во время продажи автомобиля в комплекте с паспортом и другой технической документацией.

Алгоритм нахождения короткого замыкания в автомобиле:

  1. Выбирают схему проверки проводов.
  2. Уточняют по EWD назначение по окраске провода и цепи, в которых они работают.
  3. Проверяют предохранители на каждую цепь.
  4. Извлекают предохранители поочередно, и прозванивают цепь мультиметром.
  5. Чтобы правильно прозванивать провода, они должен быть отключены на конечных точках датчика или нагрузки.
  6. Для тестирования цепи 5 В, которая используются контроллером ЭСУД для управления трансмиссией и двигателем, нужно по очередности отсоединить аккумулятор и контроллер ЭСУД. Чтобы измерить непрерывность, используют мультиметр и щуп между цепью — кузовом автомобиля, или цепью и двигателем. Это позволит определить место короткого замыкания.

Важно! Перед прозвонкой проводов на обрыв и КЗ, нужно провести визуальный осмотр. Зачастую, в этот момент находим оплавленные провода. В таком случае области поиска для исполнителя заметно сужаются.

Порядок применения мультиметра для проверки КЗ автомобиля:

  1. Выполняют меры предосторожности при прозвонке провода, он должен быть отключен от напряжения.
  2. Включают мультиметр и устанавливают в режим сопротивления с наименьшей шкалой или на режим прозвонки, если такой установлен на приборе.
  3. Проверяют работу прибора путем присоединения щупов вместе, если мультиметр работает в режиме сопротивления, показание должно стремиться к «0».
  4. Если сопротивление на проверяемом участке больше «0», то выполняют калибровку измерителя, чтобы показание сопротивления равнялось «0».
  5. При настройке в режиме непрерывности должен раздаваться звуковой, а в некоторых моделях, и световой сигнал.
  6. Проверяют целостность провода, он должен быть отключен на конечных точках датчика или нагрузки.
  7. В случае короткого замыкания на экране мультиметра будет отображаться «1» или «OL» (разомкнутый контур) и не звучит звуковой сигнал. Это означает, что в цепи есть КЗ.

После обнаружения КЗ в электроцепях машины, потребуется выполнить замену поврежденной проводки. Иногда это возможно сделать самостоятельно, если повреждение небольшое и видимое. В более сложных случаях потребуется обратиться в сервисный центр.

Если часто горит предохранитель, это уже предвестник КЗ. Недопустимо его менять на более мощный. Если ток КЗ не вызовет перегорания предохранителя, изношенные силовые провода способны сжечь машину дотла за минуту. Знание того, как искать короткое замыкание, может избавить собственника авто от многих проблем и будет гарантировать безопасность автомобиля, а также пассажиров.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector