Autogeneraattori - laite, joka muuntaa auton moottorin kampiakselin pyörimisen mekaanisen energian sähköenergiaksi .
Auton generaattoria käytetään sähkönkuluttajien , kuten sytytysjärjestelmän , auton valaistuksen , ajotietokoneen , diagnostiikkajärjestelmän ja muiden, sekä auton akun lataamiseen [1] . Autogeneraattoreille asetetaan korkeat luotettavuusvaatimukset, koska generaattori varmistaa useimpien nykyaikaisen auton komponenttien sujuvan toiminnan. Nykyaikaisen generaattorin tyypillinen teho autossa on noin 1 kW.
Ensimmäisissä autoissa käytettiin DC-kollektorigeneraattoreita , joiden kollektorikokoonpano vaati jatkuvaa valvontaa ja säännöllistä huoltoa ja lisäksi rajoitti vakavasti kuormitusvirtaa. Tehokkaiden dioditasasuuntaajien , alun perin seleenin ja myöhemmin piin , tulo mahdollisti synkronisen vaihtovirtageneraattorin käytön autossa , joka oli verrattain luotettavampi ja noin kolme kertaa vähemmän painava / materiaaliintensiivisempi samalla teholla ja vakaammalla lähtövirralla.
Nykyaikaisissa autoissa käytetään synkronisia kolmivaiheisia vaihtovirtasähkökoneita , ja tasasuuntaajassa käytetään kolmivaiheista tasasuuntaajaa Larionovin kaavion mukaisesti.
Jotta generaattori antaisi virran kuormitukselle moottorin käynnistämisen jälkeen, on tarpeen antaa virtaa virityskäämille. Tämä tapahtuu, kun virta-avain käännetään työasentoon. Herätyskäämin virtaa ohjataan jännitteen stabilisaattorilla , joka voidaan valmistaa erillisenä yksikkönä tai integroida generaattorin harjakokoonpanoon. Suurimmassa osassa nykyaikaisia generaattoreita jännitteen stabilisaattori (SN) saa virtansa tasasuuntaajan erillisestä osasta. Generaattorin roottoria ohjataan kampiakselilta kiilahihnapyörän kautta . Virityskäämin synnyttämä sähkömagneettinen kenttä indusoi sähkövirran staattorin vaihekäämeissä.
Moottorin kierrosluvun epävakauden ja toistuvien äkillisten kuormitusmuutosten vuoksi generaattorin lähtöjännite on tarpeen stabiloida, se saadaan jännitteen stabilisaattorilla muuttamalla generaattorin viritysvirtaa.
Ajoneuvon verkon jännite generaattorin ollessa käynnissä ja jännitteensäätimen hyvässä kunnossa pidetään 13,9 - 14,5 V :ssa. Tämä jännite on tarpeen latausvirran kulkemisen varmistamiseksi akun läpi, kun taas on tarpeen tarjota ylimäärä kaikkien tölkkien kaikkien levyjen yhteistä sähkökemiallista potentiaalia, muuten auton akkua ei ladata.
Tehokkailla dieselmoottoreilla varustetuissa autoissa ja linja-autoissa käytetään tehokkaita käynnistyslaitteita . Tehon tuottamiseksi lisäämättä virrankulutusta käytetään lisääntynyttä junaverkon jännitettä - 24 volttia. Asenna vastaavasti 24 voltin (nimellisesti 28,4 voltin) generaattorit.
Vanhoissa autoissa ja moottoripyörissä junaverkon jännite oli 6 volttia, generaattorit olivat myös 6 volttia, pääsääntöisesti kolmiharjainen tasavirta käänteisvirtareleellä ( GAZ-67B , Moskvich-400 , ZIS- 110 ).
Ennen 1960-lukua valmistettuihin autoihin (esimerkiksi GAZ-51 , GAZ-69 , GAZ-M-20 "Victory" ja monet muut) asennettiin tasavirtageneraattoreita .
Generaattorin napoissa (sijaitsee staattorissa ) , jotka on valmistettu sähköteräksestä, on virityskäämi. Generaattorin ankkurissa on tehokäämi, josta sähkövirta poistetaan harjoilla varustetun keräimen avulla . Herätyskäämi ja ankkurikäämi on kytketty rinnan , herätekäämipiirissä on rele-säädin.
Rele-säädin koostuu kolmesta sähkömagneettisesta releestä :
1. Näppäimen jännitesäädin ( sähköpiireissä lyhennettynä SN ) vähentää magneettivuoa kenttäkäämissä (staattorissa); relekäämitys on kytketty sarjaan virityskäämin kanssa. Kun generaattorin jännite nousee lasketun rajan yläpuolelle (esimerkiksi yli 14,5 volttia), sähkömagneettinen rele aktivoituu ja lisävastus kytketään päälle sarjaan virityskäämin kanssa , mikä rajoittaa viritysvirtaa, magneettivuo pienenee ja , siksi generaattorin jännite laskee. Kun jännite putoaa alle lasketun sähkömagneettisen releen shunttien lisävastuksen, virityskäämin virta kasvaa, magneettivuo kasvaa ja generaattorin jännite nousee. Koska prosessi etenee korkealla taajuudella , jännite ajoneuvon sisäverkossa pysyy lähes vakiona.
Autojen DC -generaattoreiden jännitteensäätimissä rele on tarkkuus Schmitt-liipaisin , generaattorin virityskäämin lisäresistanssia ohjaavat relekontaktit ovat avainkäyttöelementti ja generaattori on ohjausobjekti.
Schmitt-liipaisulla varustettu avainjännitestabilisaattori on rakenteeltaan yksinkertainen. Avaimen sulkeutumis-/avautumistaajuus siinä määräytyy ohjausobjektin (akun ja muiden sähkönkuluttajien) käytön lataus- ja purkausaikavakioiden summasta sekä suurimman sallitun ja pienimmän sallitun jännitteen erosta. Mitä suurempi sallittujen jännitteiden alue on, sitä pienempi avaimen sulkeutumis-/avautumistaajuus. Jatkuvassa kuormituksessa vaihto-/katkostaajuus on vakio. Huomattavasti pienempi avaimen sulkeutumis-/avautumistaajuus avaimen Schmitt-liipaisujännitestabilisaattoreissa verrattuna muihin stabilointipiireihin mahdollistaa matalataajuisten kytkimien käytön , jotka ovat korkeataajuisia halvempia ja joita käytetään laajemmin. Juuri Schmitt-liipaisulla varustetun näppäinjännitteen stabilointipiirin käyttö mahdollisti sellaisten matalataajuisten näppäinkytkinelementtien käytön autojen jännitesäätimien releinä .
2. Virranrajoitin (lyhennettynä OT) - sähkömagneettinen rele, joka ei salli generaattorin virran ylittää laskettua arvoa. Virranrajoittimen käämitys on kytketty sarjaan generaattorin ja kuluttajien väliin. Kun virta saavuttaa nimellisvoimakkuuden ja siten virranrajoittimen käämissä, rele aktivoituu ja lisävastus sisällytetään herätekäämipiiriin, herätevirta pienenee, generaattorin jännite laskee ja siksi syötetty virta generaattorin toimesta laskee. Kun kuluttajat kytketään pois päältä, virranrajoitin säilyttää akun latausvirran vakioarvon. Kun virrankuluttajat kytketään päälle, latausvirta pienenee kuormitusvastuksen mukaan. Tässä tapauksessa, jos ulkoisen piirin virta ylittää virranrajoittimen salliman maksimin, generaattorivirran lisäksi ulkoinen piiri saa virtaa akusta, eli akku purkautuu.
Virranrajoitin ja jännitteensäädin eivät toimi samanaikaisesti. Kunnes generaattorin antama virta saavuttaa sallitun maksimiarvon, toimii vain jännitesäädin. Kun generaattorin virta saavuttaa raja-arvon, virranrajoitin kytkee lisävastuksen päälle ja jännitesäädin lakkaa toimimasta.
3. Käänteinen virtarele (lyhennetty ROT) . Kun virta kulkee pitkään akusta generaattorin läpi, käämit voivat ylikuumentua, lisäksi akku tyhjenee turhaan. Käänteisvirtareleen tarkoituksena on automaattisesti irrottaa generaattori ulkoisesta piiristä, kun sen jännite laskee akun jännitettä pienemmäksi ja käynnistää generaattori heti, kun generaattorin jännite ylittää lasketun arvon.
Jos kojetauluun on asennettu generaattorin toiminnan varoitusvalo (se syttyy, kun generaattorin jännite on alhainen, kun akkuvirtaa kuluu), asennetaan neljäs rele (yleensä suoritetaan erillisessä kotelossa) - rele varoitusvalon sytyttämistä varten.
Neuvostoliitossa vain tärinärele-säätimiä (sähkömagneettisilla releillä) valmistettiin massatuotantona, 1970-1980-luvulla havaittiin radioamatöörimallien ilmestyminen puolijohdelaitteisiin (julkaistu lehdissä Radio , Behind the Wheel , To Help a Radioamatööri .
Ensimmäiset vaihtovirtageneraattorit esitteli Neuville, USA vuonna 1946. Se koostui lähes kaikista tasavirtageneraattoreille tyypillisistä elementeistä: generaattorista virityskäämityksellä (erikseen), seleenitasasuuntaajien lohkosta (erikseen) ja avainjännitesäätimestä (SN), käänteisvirtareleestä (ROT), virranrajoittimesta (OT) - kolme tuotetta yhdessä tapauksessa erikseen. 4 kW:n tuotteen päätarkoitus on erikoisajoneuvot ja linja-autot. Paino- ja kokoominaisuuksien suhteen tämä kehitys oli 2,5 kertaa pienempi kuin sen analogi tasavirralla.
Neuvostoliitossa, noin 1954, esiteltiin ensimmäinen vaihtovirtageneraattori, jossa oli vain CH ja seleenitasasuuntaajadiodeihin perustuva tasasuuntausyksikkö. MPEI :n pääkehittäjä , jonka tiimi julkaisi aiemmin artikkelin seleenitasasuuntaajilla varustetuista synkronisista generaattoreista. Vuonna 1955 valmistettiin ensimmäinen erä GAZ-ajoneuvoille 2000 kappaletta. Sarjasuunnittelun kehittäminen, optimointi ja tuotannon organisointi toteutettiin Research Institute of Autopriborsin (nykyisin NIIAE) ja KZATE -tehtaan johdolla Samarassa. Yksi johtavista kehittäjistä oli Yu. A. Kupeev (Avtopriborovin tutkimuslaitos) ja V. I. Vasilevsky (KZATE, Samara), joiden ansiosta ensimmäinen vaihtovirtageneraattoreiden sarjasuunnittelu ilmestyi Neuvostoliitossa ja Euroopan mantereella.
Vuonna 1960 Chrysler esitteli maailman ensimmäisen piitasasuuntaajan suunnittelun parannetulla valmistustekniikalla. Muuten hän toisti Neuvostoliiton kirjailijoiden kehityksen. Samaan aikaan Yhdysvalloissa alkoi massiivinen siirtyminen vaihtovirtageneraattoreihin, mikä tapahtui myöhemmin Neuvostoliitossa vasta vuonna 1967.
Ensimmäinen sarjageneraattori Neuvostoliitossa, joka kilpaili Chrysler-tuotteiden kanssa, oli G250.
Nykyaikaisissa autoissa käytetään synkronisia kolmivaiheisia vaihtovirtageneraattoreita , joissa on sisäänrakennettu kolmivaiheinen puolijohdetasasuuntaaja .
Auton vaihtovirtageneraattorin roottorissa on virityskäämi (tasavirtageneraattorissa virityskäämi sijaitsee napojen ytimillä) , virta syötetään harjojen ja liukurenkaiden kautta . Staattorissa on kolme käämiä, jotka on yhdistetty " tähdellä ". Staattorista otettu virta tasasuuntautuu kuudella puolijohdediodilla (rakennettu tasasuuntaajalevyyn) ja muuttuu jatkuvasti sykkiväksi . Lisäksi tasasuunnattu virta tulee ajoneuvon sisäiseen sähköverkkoon.
Avainjännitesäädin säätelee kenttäkäämin virtaa negatiivisella takaisinkytkentätavalla siten, että generaattorin lähtöjännite on mahdollisimman vakaa. Schmittin laukaisema näppäinjännitesäädin mahdollistaa matalataajuisten näppäinsäätimien käytön, jotka ovat halvempia ja laajemmin saatavilla kuin korkeataajuisia näppäinsäätimiä, aina matalataajuisiin näppäinsäätimiin, kuten releisiin .
Vaihtovirtageneraattoreiden avainjännitestabilisaattorit voivat olla värähteleviä (vain sähkömagneettiset releet ), kosketustransistori (sähkömagneettiset releet, joita ohjataan transistoripiirillä) tai kosketuksettomat (sähkömagneettista relettä ei ole, virtaa ohjataan elektronisella avaimella transistoreissa ). Suunnittelu - valmistettu erillisessä kotelossa tai sisäänrakennettu generaattoriin.
Esimerkiksi autossa GAZ-53 käytettiin kosketustransistori jännitteen stabilaattoria RR-362 (generaattori G-250), VAZ-2101 -värähtelyjännitteen stabilaattoria RR-380 (generaattori G-221) ja a Moskvich-2140 auto - kontaktitransistori jännitteen stabilisaattori RR-362A. Myöhemmissä VAZ- ja Moskvich-2140- autojen julkaisuissa käytettiin Ya-112- kytkentäjännitteen säädintä .Virranrajoitinta ei käytetä, koska vaihtovirtageneraattoreilla on itserajoittuvan virran ominaisuus johtuen roottorin vasta-induktiosta vaihekäämillä, kun niissä virta kasvaa, käänteisvirtarelettä sellaisenaan ei ole, sen toiminnot suoritetaan jonka tasasuuntaaja; ominaisuus on releen käyttö generaattorin ohjauslampun sytyttämiseksi, joka saa virtansa joko tasasuuntaajan nollapisteestä tai generaattorin kahdesta vaiheesta. Joissakin tapauksissa (G-502 mallissa ZAZ-968 ) tällaisen releen toiminnot suorittaa käynnistimen estorele RB-1, se katkaisee myös käynnistysreleen virtapiirin moottorin käynnistämisen jälkeen.
Vaikeissa olosuhteissa (korkea pölypitoisuus, lika) valmistetaan harjattomia latureita. Niitä käytetään maatalous- ja muissa erikoislaitteissa. Saman koon ja painon ansiosta harjattomien laturien teho on pienempi kuin liukurenkailla varustetuilla latureilla.
Vaihtovirtageneraattoreiden käyttö mahdollistaa generaattorin kokonaismittojen ja painon pienentämisen, sen luotettavuuden lisäämisen, samalla kun se säilyttää tai jopa lisää sen tehoa DC-generaattoreihin verrattuna.
Esimerkiksi DC-generaattori G-12 ( auto GAZ-69 ) painaa 11 kg, nimellisvirta 20 ampeeria , ja G-250P2 ( auto UAZ-469 ), jonka massa on 5,2 kg, tuottaa 28 ampeerin nimellisvirran.Traktoreihin ja muihin maatalouskoneisiin , joissa ei ole akkuja, generaattorit asennetaan kestomagneettien virityksellä . Joten SKHTZ 15/30 -traktoriin (valmistettu 1930-luvulla) asennettiin tasavirtageneraattori (moottori käynnistettiin manuaalisesti kahvalla); DT-75- traktorissa - laturi (moottori käynnistettiin bensiinin "kantoraketilla" ). Myös jännitteensäätimet asennettiin, muuten hehkulamput palaisivat korkeilla moottorin kierrosnopeuksilla ilman niitä .
Moottoriajoneuvoissa, joissa on akkusytytysjärjestelmä, generaattorien laite ja toimintaperiaate eivät eroa autoista. Vanhoissa pyörissä oli 6 voltin tasavirtageneraattorit, uusissa 12 voltin vaihtovirtageneraattorit.
Moottoriajoneuvoihin, joissa ei ole akkuja (esimerkiksi moottoripyöriin "Minsk" , " Voskhod "), vaihtovirtageneraattorit asennetaan kestomagneettien virityksellä .
Pituussuuntaisella moottorijärjestelyllä varustetuissa moottoripyörissä ( Ural-moottoripyörät , Dnepr -moottoripyörät jne.) generaattori sijaitsee kampikammion ulkopuolella , pyöriminen kampiakselilta vaihteen tai hihnakäytön kautta .
Moottoripyörissä, joissa on poikittaismoottori (esimerkiksi IZH-moottoripyörät ), generaattorin roottori on asennettu kampiakselin etupäähän (oikealla ajosuuntaan), generaattori sijaitsee moottorin ja vaihteiston yhdistetyssä kampikammiossa , suljettu kannen kanssa. Yleensä sytytysjärjestelmän osat yhdistetään generaattorin osiin ( katkaisijakoskettimet tai kosketuksettoman elektronisen sytytysjärjestelmän kipinämomenttianturi )
Kun "sytytetään" luovutusauton autogeneraattori (erityisesti jännitteensäädin) voi epäonnistua. Tosiasia on, että sähkökäynnistimen käyttämä virta on paljon suurempi kuin suurin virta, jolle generaattori on suunniteltu.
Esimerkiksi käynnistimen ST-221 ( VAZ-2101 ) tilavuus on 1,77 litraa. Kanssa. , tyhjäkäyntivirta 35 A , täydessä jarrutuksessa 500 A. Saman auton G-221-generaattori on suunniteltu maksimivirralle 42 A.Turvallisen "valaistuksen" vuoksi on suositeltavaa irrottaa luovutusauton akun negatiivinen napa ja/tai sammuttaa polttomoottori.