Мощностью генератора автомобиля интересуется очень много автомобилистов. Ведь сейчас очень много электрических устройств (например — инверторы), которые могут сделать из вашего авто, практически электростанцию для загородного дома. Многие цепляют нагрузку в 1000 – 1500 и даже 2000 Вт! Много это или мало? Может ли работающий автомобиль выдать такое? Одни пишут что – НЕТ! Другие что – ДА! Но зачастую в головах у них «каша», часто встречаю на форумах такие высказывания мощность не больше 300 – 600 Вт. Откуда берутся эти цифры, видно с «потолка». Давайте же правильно определим мощность, а также узнаем, от чего она зависит …
Генераторы и генераторы - это основные способы создания власти. В первые дни автомобилей использовались генераторы; они были полностью заменены генераторами в современных автомобилях. Но в то время как генераторы были большими победителями, генераторы все еще используют их.
Это одно из самых больших преимуществ генератора: он будет генерировать энергию исключительно из механического движения. Пока вы поворачиваете вал, генератор будет производить электричество. Кроме того, в отличие от генератора, генератор переменного тока требует некоторой мощности для выработки электроэнергии. Тем не менее, генератор переменного тока производит большое количество электроэнергии и может обеспечивать достаточное электричество для питания всех устройств на автомобиле, не обременяя батарею вообще.
В этой статье я представлю вам приблизительную мощность вашего автомобильного генератора, это физика 7 класс. Будем учитывать, что у нас постоянный, а не переменный ток.
Про строение генератора
Любой генерирующее устройство примерно состоит из одинаковых частей, есть утрировать это – ротор, статор, шкив, корпус, и электрическая составляющая (электрические щетки, реле-регулятор напряжения). Ротор соединен с коленчатым валом двигателя ременной передачей. Если вращается коленчатый вал, то вращается и ротор, тем самым вырабатывая электрический ток.
Чем приводится в действие источник переменного тока?
Генератор - это полная противоположность генератора. В генераторе обмотка проводов вращается внутри магнитного поля для создания тока. В генераторе переменного тока магнитное поле вращается внутри обмотки проводов. Эффективность на стороне генератора, так как обмотка провода является самой большой и тяжелой частью обоих устройств, поэтому генератор переменного тока вращается в самой легкой части. Это означает, что генератор переменного тока может работать на более высокой скорости, создавая большую мощность при более низких скоростях.
Стоит отметить, что даже большие генераторы на гидроэлектростанциях, работают по одинаковому принципу. Однако там ротор раскручивается набегающим потоком воды. НО суть одинаковая.
Собственно напряжение в автомобиле зачастую составляет 13 – 14 Вольт, что достаточно для подзарядки автомобильного аккумулятора.
Генераторы, как правило, более надежны, чем генераторы, в основном из-за различий в том, как каждый из них использует кольца и кисти. Генераторы используют расщепленные щетки, которые изнашиваются быстрее, поскольку кисти натирают их; также изнашиваются щетки. Генератор использует сплошные кольца, которые вызывают меньший износ и уменьшают проблемы, вызванные постоянным созданием и разрушением контура, поскольку щетки «перескакивают» щели в разделенных кольцах.
Из-за этого выход генератора может быть легко усилен или удален с помощью трансформатора. Когда напряжение усиливается, гораздо легче отправить его на большие расстояния по линиям электропередач с очень небольшими потерями, а затем снова опустить его для использования в вашем доме.
После пуска практически все бортовые приборы питаются именно от генерирующего элемента, он несет на себе основную нагрузку. Подзаряжает аккумулятор, восполняет его потраченную энергию на пуск, а также дает энергию для освещения, системы зажигания, подачи топлива, развлекательный комплекс (аудио, видео), всевозможные подогревы (сидений, стекол, зеркал).
Выход генератора обычно выражается в амперах, который по существу является только количеством тока, которое устройство может обеспечить для всего оборудования, подключенного к электрической системе. Когда это произойдет, и ваш выход генератора не сможет полностью удовлетворить потребности вашей электрической системы, вы можете испытать что-нибудь от тусклых фар до серьезных проблем с управляемостью.
Оставшись один, эта проблема в конечном итоге приведет к выгоранию генератора переменного тока. В то время как номинальная мощность генератора переменного тока дает вам представление о том, что он предназначен для выключения, единственный способ увидеть, на что способен генератор, - это проверить его. С этой целью вы можете измерить фактический вывод генератор под моделируемой нагрузкой, который позволяет вам понять, что он способен выносить в реальных условиях.
Стоит отметить, что если генерирующее устройство не справляется, то часть энергии ему может дать АКБ, это происходит в моменты максимальной нагрузки, например — ночью в мороз, когда включены многие электрические приборы. Если какой-то источник отключается, и энергии только одного генератора становится достаточно, то он автоматически подзаряжает АКБ. Так цикл повторяется.
Номинальные характеристики генератора и реальный мир
Термин «выход генератора переменного тока» относится к двум различным, но связанным, понятиям. Первый - это номинальная мощность генератора, которая представляет собой величину тока, которую устройство может производить с определенной скоростью вращения.
Другое, на что может ссылаться выход генератора переменного тока, - это величина тока, которую блок производит в любой момент времени, что является функцией физических возможностей генератора, скорости вращения входного вала и кратковременных требований электрическая система.
Мощность генератора
Ребят вопрос то элементарный, достаточно вспомнить школьную формулу: P = I * U (мощность = сила тока умножить на напряжение).
Теперь вспоминаем напряжение в бортовой сети автомобиля, зачастую оно равняется 13,8 – 14,2В.
Также не трудно найти марку своего генератора, и узнать его характеристики, а именно силу тока которую он может выдавать. Зачастую на современных машинах, она колеблется от 80 до 140 Ампер.
Общие сведения об номинальных характеристиках генератора
В каждом стандарте также указывается диапазон других скоростей, которые необходимо проверять на генераторе переменного тока и определяет «холостой выход» и «максимальный» выход в дополнение к «номинальной мощности».
Интерпретация значений выходного сигнала генератора
Давайте рассмотрим пример из предыдущего раздела и рассмотрим его.Так как это «номинальная» испытательная скорость, это число обычно используется для номинальной мощности генератора. Поскольку выход генератора переменного тока может варьироваться как вверх, так и вниз от 5 В в реальных ситуациях, фактические предельные значения выходного сигнала будут варьироваться от простоя и номинальных номеров.
Для примера возьмем среднюю величину в 100Ампер.
Тогда получается 13,8В Х 100А = 1380Ватт или 1,38 Квт, это и будет являться мощностью вашего генератора.
Этот показатель является пиковым для вашего автомобиля!
Однако стоит помнить еще об одном — об оборотах двигателя. Генератор вырабатывает свою пиковую мощность только при определенных оборотах шкива (который связан с двигателем).
Поставка и спрос на генератор переменного тока
Учитывая все это, важно также понимать, что выход генератора переменного тока связан с потребностями электрической системы в дополнение к ее присущим возможностям и скорости вращения его входного вала в любой данный момент. По существу, в то время как максимальный выход генератора переменного тока зависит от скорости вращения входного вала, фактический выход зависит от нагрузки. Это в основном означает, что мгновенные требования к электрической системе.
Что это значит, в реальном мире заключается в том, что, хотя маломощный генератор переменного тока может вызвать проблемы, не удовлетворяя потребности вашей электрической системы, существенно подавленный генератор переменного тока представляет собой много потерянного потенциала. Например, возможно, что он способен выпустить более 300 А, но на самом деле он не будет обеспечивать больше силы тока, чем запасная батарея 80А, если это все, что пытается использовать электрическая система.
«Пиковое значение» (в нашем случае в 1,38КВт) зачастую проявляется только от 2500 оборотов и выше. НА ХОЛОСТЫХ ОБОРОТАХ мощность куда ниже. Так на 800 – 1000 оборотах она будет примерно 75% от максимальной. Если ее определить в нашем случае, то 1380 Х 75% = 1035Ватт.
Запомните, для определения электрической мощности вашего генератора, нужно помнить про напряжение (оно почти на всех машинах около 13,8В) и про силу тока вашего генератора (колеблется от 80 до 140Ампер при определенных оборотах двигателя).
Вам нужен более высокий выходной генератор?
В большинстве случаев заменители заменяются из-за нормального износа. Внутренние компоненты просто изнашиваются, поэтому лучше всего заменить его новым или перестроенным блоком, который соответствует тем же выходным характеристикам. Бывают случаи, когда более экономично восстанавливать генератор переменного тока вместо покупки нового или перестроенного устройства, но это другое обсуждение.
Существуют также случаи, когда генератор переменного тока может выгорать из-за чрезмерных требований в течение длительного периода времени. Обычно это не распространяется на транспортные средства с заводскими автомобильными аудиосистемами и никакое другое дополнительное оборудование, но оно может быстро вступить в игру, когда вы наваливаетесь на все более и более энергоемкое оборудование.
Все эти характеристики указывает производитель чуть ли не в инструкции к автомобилю.
Подключение энергоемких устройств
А теперь про подключение мощных инверторов. РЕБЯТ стоит включить голову и подумать, а не спалит ли такой девайс вашу бортовую сеть автомобиля?
Вот смотрите — мощность этих инверторов начинается, от 300 заканчивается 1500 Ваттами. А в нашем примере пиковая мощность генерируемая автомобилем всего 1380Вт, а на холостом ходу всего около 1000Вт. Если дать 1500Вт он банально не выдержит такой нагрузки!
Видео: Принцип работы генератора
Большинство современных синглов производства имеют несколько электрических шин, более одного источника электроэнергии и, как правило, аккумуляторы аварийного резервного питания. Но есть еще один двигатель, и если он уйдет, самолет не продолжит длительный полет. Уровень сложности электрической системы в синглах говорит вам, насколько важно электричество для безопасного полета. Пилоты, которые хотят летать в одном только с одним двигателем, требуют резервного копирования и резервирования для критической авионики и других систем, работающих на электричестве.
Ведь ему нужно еще энергии для поддержания работы двигателя, это банально зажигание и прокачка топлива, смело убирайте еще 400 – 500Вт.
То есть, что способен выдать генератор на холостом ходу, чтобы вы могли этим воспользоваться? Ребят это реально инвертор в 300 – 500Вт, можете подключить телевизор, дрель, и не энергоемкие устройства! А вот нагревать ТЭНАМИ воду или отапливаться вряд ли получится.
Посмотрите на новую «стеклянную» кабину, и легко понять, почему мы так зависим от электрической энергии. Некоторые самолеты по-прежнему используют вакуумные насосы для питания гироскопа резервного копирования, но все чаще даже резервные инструменты питаются от электричества. постоянный поток энергии после того, как некоторые элементы отказа электрической системы являются единственным способом, которым пилот может поддерживать контроль над самолетом в облаках или низкой видимостью. Другими словами, вы можете скользить до принудительной посадки, если вся мощность двигателя была потеряна, но без надежной мощности для фундаментальных летательных аппаратов, было бы невозможно поддерживать контроль без визуальной привязки, и это почти всегда заканчивается фатальным крахом.
Сейчас полезная статья, смотрим
Думаю было полезно, читайте наш АВТОБЛОГ подписывайтесь на обновления в YOUTUBE.
В рамках данной статьи поговорим об особенностях принципиального устройства автомобильных генераторов. Для владельцев автомобилей, разбирающихся в предмете, данная статья не будет интересна. Но для тех, кому автомобильные генераторы интересны в прикладном плане, эта информация может оказаться полезной.
Электрическая система не всегда была так важна. В течение нескольких десятилетий многие тысячи легких самолетов вообще не имели электрооборудования. Поскольку надежная электроэнергия стала более важной, дизайнеры самолетов и пилоты сосредоточились в основном на нескольких источниках зарядки. Генераторы и генераторы являются одними из наименее надежных компонентов в любой электрической системе, поэтому было очевидно, что они хотели больше одного. Большинство пилотов считали, что второй генератор так же важен в поршневом двойнике, как второй, но минимальный источник движения от двигателя.
В современных автомобилях в качестве генераторов применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, у которых в выпрямителе применяется схема Ларионова.
Чтобы генератор после пуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо обеспечить питание обмотке возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в рабочее положение.
Многим пилотам, летающим в облаках или ночью с одним генератором или генератором, было просто безрассудно, поэтому продажи близнецов процветали. Эта же линия рассуждений привела модификаторов для разработки методов установки второго генератора резервных копий на единственном процессоре. Эти устройства, как правило, были невелики по мощности и обеспечивали достаточное количество необходимого для питания основного оборудования, такого как коммуникационное радио и приемоответчик, но они были лучше чем ничего.
Вскоре производители синглов вскочили на подножку и предложили второй генератор или генератор переменного тока, и они выросли в мощности, где большинство из них в самолете продолжали работать после отказа первичного генератора. Была ликвидирована основная точка продажи двойника - второго источника электроэнергии.
Ток в обмотке возбуждения управляется стабилизатором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или встроен в щёточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов стабилизатор напряжения (СН) питается от отдельной секции выпрямителя.
Среди прочих генераторов переменного тока, генератор автомобильный выделяется несколькими особенностями. Прежде всего, автомобильный генератор хотя и выдает постоянный ток, на деле он является генератором тока переменного, который затем выпрямляется диодным мостом и превращается в постоянный ток.
Однако несколько источников питания являются лишь одним из желаемых резервных копий в действительно надежной электрической системе. Второй или даже третий генератор является основой надежной электрической системы, но есть много других отказов, которые могут быть, если не будет тщательного проектирования всей системы.
Изоляция - это ключ. Все электрические системы имеют шины, к которым подключены отдельные элементы питания. Шина представляет собой общий провод, часто большой емкости, к которому подключены несколько пользователей. Например, подумайте о панели выключателя в вашем доме. Один выключатель может контролировать питание кухонных выходов. В этой цепи розетки может быть подключено несколько элементов, таких как холодильник, блендер, микшер и так далее. Это общий источник энергии для нескольких связанных электрических нагрузок.
Такое решение весьма популярно, тот же генератор переменного тока из асинхронного двигателя можно превратить в генератор постоянного тока, достаточно лишь добавить диодный выпрямитель.
Генераторы с выпрямлением переменного тока называются вентильными генераторами постоянного тока. К таким генераторам и относится автомобильный генератор.
Выходное напряжение автомобильного генератора постоянно
Одна из отличительных черт автомобильного генератора — напряжение на его выходных клеммах поддерживается в узком диапазоне при помощи специального стабилизатора, называемого регулятором напряжения. Но и это не является чем-то исключительным для электрических машин.
Стабилизаторы напряжения можно встретить в комплектации многих источников бесперебойного питания, в том числе среди тех, которые берут энергию для своих аккумуляторов от механических генераторов тех же домашних ГЭС или от .
Главная же отличительная черта именно автомобильного генератора — то что он получает механическую энергию через ремень от коленвала двигателя внутреннего сгорания, у которого частота вращения совсем не постоянна, зависит она от режима работы транспортного средства в текущий момент, и никак не связана с нуждами потребителей постоянного тока.
Вот и получается, что задача генератора и его электроники — суметь заряжать автомобильный аккумулятор и питать потребители стабилизированным напряжением, независимо от того, каковы текущие обороты якоря — напряжение обязано оставаться в узком коридоре в районе 14 вольт.
Если напряжение по какой-то причине выйдет за пределы диапазона стабилизации, зарядный ток аккумулятора может стать чрезвычайно высоким, и электролит попросту выкипит.
Такое явление не является чем-то невиданным, многие автолюбители сталкивались с ним, когда регулятор напряжения на генераторе выходил вдруг из строя — электролит в аккумуляторе в таком случае быстро выкипает.
Если же напряжение с генератора окажется слишком низким, то аккумулятор преждевременно разрядится. С данной проблемой также сталкивались многие автомобилисты.
Итак, стабильное выходное напряжение — обязательное условие правильной работы автомобильного генератора. Но этого достичь не так уж и просто. Диапазон варьирования частоты вращения ротора генератора в автомобиле довольно широк. На холостых оборотах это порядка 800 — 1200 оборотов в минуту, а в момент хорошего разгона — до 5000 и даже до 6000 оборотов в минуту, в зависимости от того, что это за автомобиль.
Токоскоростная характеристика автомобильного генератора
Таким образом, поскольку напряжение автомобильного генератора поддерживается почти постоянным благодаря регулятору напряжения, он имеет собственную токоскоростную характеристику (ТСХ), ведь при разных скоростях вращения ротора, ток нагрузки получается разным. Напряжение постоянное, но чем выше обороты — тем выше ток, и чем ниже обороты — тем ток с силовых клемм генератора меньше.
Примечательно кстати то, что автомобильный генератор имеет предел по току, и поэтому обладает свойством самоограничения. Это значит, что когда ток достигнет определенной предельной величины, как бы ни повышались обороты дальше, ток нарастать уже больше не будет, просто не сможет.
Токоскоростаня характеристика (ТСХ) автомобильного генератора снимается по методике, принятой в качестве международного стандарта. Она (характеристика) снимается в процессе испытания работы генератора на стенде в паре с полностью заряженным аккумулятором такой номинальной емкости, которая в ампер-часах составляет половину (50%) номинального тока генератора в амперах. На характеристике находят характерные важные точки: n0, nrg, nн, nmax.
Начальная частота вращения ротора n0 - это теоретическая частота вращения ротора без нагрузки. Так как характеристику начинают снимать начиная с тока в 2 ампера, то эту точку находят путем экстраполяции характеристики до пересечения с горизонтальной осью оборотов.
Минимальную рабочую частоту генератора nrg принимают соответствующей оборотам коленвала на холостом ходу. Это примерно от 1500 до 1800 оборотов в минуту для ротора генератора. Ток при данной частоте, как правило, составляет от 40 до 50% от номинала для данного генератора. Этого тока должно хватить для питания минимального количество жизненно важных потребителей в автомобиле.
Номинальные обороты ротора генератора nн — это как раз та частота, при которой генерируется номинальный ток Iн, он не должен быть меньше номинала по паспорту.
Максимальные обороты ротора генератора nmax - это та частота вращения ротора, при которой генератором отдается максимальный ток, величина которого не сильно отличается от номинала испытываемого генератора.
Для генераторов отечественного производства раньше было принято указывать номинальный ток при 5000 оборотах в минуту. Указывалась и расчетная частота nр для расчетного тока генератора Iр, равного двум третьим от номинального тока. Этот расчетный режим соответствовал такому режиму работы генератора, когда его узлы не сильно нагревались. Все характеристики снимались при напряжении 14 или 13 вольт.
Самовозбуждение автомобильного генератора и КПД
Автомобильный генератор обязан самовозбуждаться на частоте вращения его ротора ниже частоты при оборотах коленвала на холостом ходу. Проверка проводится на стенде, где самовозбуждение должно произойти при подключении генератора к аккумулятору с контрольной лампой.
Возможности автомобильного генератора с энергетической точки зрения характеризуются величиной его КПД. Чем больше КПД — тем меньшая мощность отбирается от двигателя внутреннего сгорания для получения той же полезной отдачи в форме электрической мощности.
КПД генератора зависит главным образом от конструктивных особенностей конкретного изделия: какова толщина пластин в статоре и толщина набора, насколько качественно пластины друг от друга изолированы (насколько малы токи Фуко), каково сопротивление обмоток статора и ротора, насколько широки контактные кольца ротора, каково качество щеток и подшипников? И т. д.
Но одно сказать можно точно — чем выше номинальная мощность генератора — тем выше и КПД. Между тем, типичный КПД автомобильных генераторов, да и вообще вентильных генераторов, не превышает 60%.
Главный показатель возможностей генератора — это его токоскоростная характеристика, она показывает наглядно, чего можно ожидать от того или иного генератора, на что можно рассчитывать. По характерным точкам составляют таблицу для генератора.
Для примера приведем таблицу характеристик генераторов отечественного производства:
Диапазон выходного напряжения на разных оборотах и в зависимости от температуры и нагрузки, отражает возможности регулятора напряжения автомобильного генератора.
Андрей Повный (Google+ ,
