Autogeneraatori ahel: tööpõhimõte

Elektrimasinat, mis muudab mehaanilise energia elektrivooluks, nimetatakse autogeneraatoriks. Autos oleva generaatori ülesandeks on aku laadimine ja elektriseadmete toitmine mootori töötamise ajal. Autogeneraatorina kasutatakse generaatorit.

Generaator asub mootoris, enamasti selle esiosas, mida juhitakse väntvõllilt. Hübriidsõidukitel täidab generaator starter-generaatori tööd, sarnast skeemi kasutatakse ka mõnes teises stop-start süsteemi konstruktsioonis. Denso, Delphe ja Bosch on praegu maailma juhtivad generaatorite tootjad.

Autogeneraatorite konstruktsioone on kahte tüüpi: kompaktne ja traditsiooniline. Neid tüüpe iseloomustavad erinevused seisnevad ventilaatori paigutuse erinevuses, need erinevad korpuse, alaldi ja ajami rihmaratta konstruktsiooni ning geomeetriliste mõõtmete poolest. Mõlemat tüüpi autogeneraatorite üldised parameetrid on järgmised:

• Rootor;
• staator;
• Raam;
• Pinge regulaator;
• Alaldi plokk;
• Pintsli sõlm.

Autogeneraatori VAZ 2106 skeem:

1 – kinnitushülss 14 – väljund "67" 2 – puks 15 – nulljuhtme pistik 3 – puhverhülss 16 – generaatori kinnituse juuksenõel 4 – tagakaas 17 – ventilaatori tiivik 5 – kruvi alaldi sõlme kinnitamiseks 18 – rihmaratas 6 – alaldi plokk 19 – plaadid 7 – klapp (diood) 20 – rõngas 8 – tagumine laager 21 – eesmine laager 9 – kontaktrõngad 22 – rootori mähis 10 – rootori võll 23 – rootor 11 – harjad 24 – staatori mähis 12 – väljund "30" 25 – staator 13 – harjahoidja 26 – esikaas

Autogeneraatori VAZ 2110 skeem:

1 – korpus 17 – rihmaratas 2 – väljund "B +" tarbijate ühendamiseks 18 – pähkel 3 – mürasummutuskondensaator 2,2 uF 19 – rootori võll 4 – täiendavate dioodide ühine väljund (ühendatud pingeregulaatori D + väljundiga) 20 – rootori võlli eesmine laager 5 – alaldi positiivsete dioodide hoidja 21 – rootori nokakujulised poolustükid 6 – alaldi negatiivsete dioodide hoidja 22 – rootori mähis 7 – staatori mähise juhtmed 23 – varrukas 8 – pinge regulaator 24 – ühenduskruvi 9 – harjahoidja 25 – tagumise rootori laager 10 – tagakaas 26 – laagrihülss 11 – esikaas 27 – libisemisrõngad 12 – staatori südamik 28 – negatiivne diood 13 – staatori mähis 29 – positiivne diood 14 – kaugjuhtimisrõngas 30 – täiendav diood 15 – pesumasin 31 – väljund "D" (täiendavate dioodide ühine väljund) 16 – kooniline seib  

Generaatori süsteemi ühendusskeem:

1 – generaator; 2 – negatiivne diood; 3 – täiendav diood; 4 – positiivne diood; 5 – aku tühjenemise kontrolllamp; 6 – instrumentide klaster; 7 – voltmeeter; 8 – kinnitusplokk; 9 – täiendavad takistid 100 oomi, 2 W; 10 – süüterelee; 11 – süütelüliti; 12 – aku; 13 – kondensaator; 14 – rootori mähis; 15 – pingeregulaator
Rootori põhiülesanne- tekitada pöörlev magnetväli, selleks asub ergutusmähis rootori võllil. See asetatakse varda kahte poolde, igal poolusel on kuus eendit – neid nimetatakse nokadeks. Võllil on ka kontaktrõngad, neid on kaks ja just nende kaudu saab ergutusmähis toidet. Rõngad on enamasti valmistatud vasest, terasrõngad või messingist rõngad on üsna haruldased. Ergastusmähise juhtmed on joodetud otse rõngaste külge.

Rootori võllile asetatakse üks või kaks ventilaatori tiivikut (nende arv oleneb konstruktsioonist) ja fikseeritakse käitav ajami rihmaratas. Kaks hooldusvaba kuullaagrit moodustavad rootori laagrikomplekti. Rull-laager võib asuda ka võlli liugrõngaste küljel.

Staator on vajalik vahelduvvoolu tekitamiseks, see ühendab metallist südamiku ja mähised, südamik on valmistatud plaatidest, need on valmistatud terasest. Sellel on 36 soont mähiste mähistamiseks, nendesse soontesse asetatakse mähised, neid on kolm, need moodustavad kolmefaasilise ühenduse. Mähiste paigaldamiseks soontesse on kaks võimalust – lainemeetod ja silmusmeetod. Mähised on üksteisega ühendatud vastavalt "tähe" ja "kolmnurga" skeemidele.

Mis need skeemid on?

• "Täht" – mähiste ühed otsad on ühes punktis ühendatud ja teised otsad on järeldused;
• "Kolmnurk" – mähiste otste rõngakujuline ühendus järjestuses, järeldused tulevad ühenduspunktidest.

Enamik generaatori konstruktsioonielemente asub korpuses. See koosneb kahest kaanest – ees ja taga. Esiosa asub veoratta küljel, tagumine libisemisrõngaste küljel. Kaaned on poltidega kokku keeratud. Kaante valmistamine toimub kõige sagedamini alumiiniumisulamist. See on mittemagnetiline, kerge ja suudab kergesti soojust hajutada. Katete pinnal on tuulutusaknad ja kaks või üks kinnituskäpp. Sõltuvalt käppade arvust nimetatakse generaatori kinnitust ühe- või kahekäpaliseks.

Harjakomplekt tagab ergutusvoolu ülekande kontaktrõngastele. See koosneb kahest grafiitharjast, neid suruvatest vedrudest ja harjahoidjast. Kaasaegsete masinate generaatorites paikneb harjahoidja koos pingeregulaatoriga ühes mittelahutatavas sõlmes.

Alaldiplokk täidab generaatori tekitatud sinusoidaalse pinge muundamise funktsiooni auto pardavõrgu alalispingeks. Need on plaadid, mis toimivad jahutusradiaatoritena ja millele on paigaldatud dioodid. Plokis on kuus võimsuspooljuhtdioodi, kaks dioodi iga faasi jaoks, üks "positiivse" ja teine ​​"negatiivse" generaatori väljundi jaoks.

Paljudel generaatoritel on ergutusmähis ühendatud eraldi rühma kaudu, mis koosneb kahest dioodist. Need alaldid takistavad aku tühjenemisvoolu voolamist läbi mähise, kui mootor ei tööta. Kui mähised on ühendatud "tähe" põhimõttel, paigaldatakse nullklemmile kaks täiendavat võimsusdioodi, mis võimaldavad suurendada generaatori võimsust kuni 15 protsenti. Alaldi seade ühendatakse generaatori ahelaga spetsiaalsetes paigalduskohtades jootmise, keevitamise või poltidega.

Pingeregulaator – selle eesmärk on hoida generaatori pinget teatud piirides. Praegu on generaatorid varustatud pooljuhtelektrooniliste (või integreeritud) pingeregulaatoritega.

Pingeregulaatori konstruktsioonid:

• hübriiddisain – raadioelementide ja elektroonikaseadmete kasutamine elektroonilises vooluringis koos;
• integreeritud disain – kõik regulaatori komponendid (välja arvatud väljundastet) on valmistatud õhukese kile mikroelektroonika tehnoloogia abil.

Pinge stabiliseerimine, mis on vajalik koormuse väntvõlli ja mootori pöörlemiskiiruse muutmisel, toimub automaatselt, toimides väljamähises olevale voolule. Regulaator juhib vooluimpulsside sagedust ja impulsside kestust.

Pingeregulaator muudab aku laadimiseks tarnitud pinget temperatuurikompensatsioonipinge abil (olenevalt õhust). Mida kõrgem on õhutemperatuur, seda vähem pinget akule läheb.

Generaatorit käitab rihmülekanne, see tagab rootori pöörlemise kiirusel, mis ületab väntvõlli kiirust kaks kuni kolm korda. Generaatori erinevates konstruktsioonides saab kasutada kiil- või kiilrihma:

1. Kiilrihmal on eeldused kiireks kulumiseks (olenevalt rihmaratta konkreetsest läbimõõdust), kuna kiilrihma ulatust piirab käitatava rihmaratta suurus.
2. Mitmekülgsemaks peetakse mitmekülgsemat rihma , mis on rakendatav vedava rihmaratta väikese läbimõõduga, selle abil saavutatakse suurem ülekandearv. Kaasaegsetel generaatorite mudelitel on konstruktsioonis kiilrihm.

Seal on generaator nimega induktiivpool, see tähendab harjadeta. Sellel on rootor, mis koosneb trafo rauast valmistatud tihendatud õhukestest plaatidest, nn pehme magnetiline passiivne ferromassi rootor. Ergutuse tagasikerimine asetatakse staatorile. Staatori ja rootori vahelise õhupilu magnetjuhtivuse muutmisega saadakse sellises generaatoris elektromotoorjõud.

Autogeneraatori tööpõhimõte

Kui võtit on süütelukus keeratud, voolab vool läbi harjasõlme ja libisemisrõngaste ergutusmähisesse. Mähises indutseeritakse magnetväli. Generaatori rootor hakkab liikuma koos väntvõlli pöörlemisega. Staatori mähised läbistavad rootori magnetvälja. Staatori mähiste klemmidele ilmub vahelduvpinge. Teatud kiiruse saavutamisel toidetakse ergutusmähisele otse generaatorist, see tähendab, et generaator läheb iseergutusrežiimi.

Alaldiseade muudab vahelduvpinge konstantseks. Selles olekus tagab generaator vajaliku voolu tarbijate toiteallika ja aku laadimiseks.

Pingeregulaator aktiveeritakse koormuse ja väntvõlli pöörlemissageduse muutumisel. Ta tegeleb ergutusmähise sisselülitusaja reguleerimisega. Välimähise sisselülitusaeg väheneb väliskoormuse vähenemisel ja generaatori pöörlemiskiiruse suurenemisel. Aeg pikeneb koormuse suurenemise ja kiiruse vähenemisega. Kui tarbitav vool ületab generaatori võimalused, lülitub aku sisse. Armatuurlaual on kontrolllamp, mis kontrollib generaatori tööolekut.

Generaatori peamised parameetrid:

• Nimipinge;
• nominaalne ergutussagedus;
• nimivool;
• eneseergutamise sagedus;
• Tõhusus (jõudluskoefitsient).

Nimipinge on 12 või 24 V, pinge väärtus sõltub elektrisüsteemi konstruktsioonist. Nimivool on maksimaalne väljundvool nimikiirusel (see on 6000 pööret minutis).

Voolukiiruse karakteristik on voolutugevuse sõltuvus generaatori pöörlemissagedusest.

Lisaks nimiväärtustele on voolukiiruse karakteristikul ka muid punkte:

• minimaalne vool ja minimaalne töökiirus (40-50% nimivoolust on minimaalne vool);
• maksimaalne vool ja maksimaalne kiirus (mitte rohkem kui 10% maksimaalne vool ületab nimivoolu).

Video