Generador automàtic. Dispositiu i com funciona

Generador al cotxe

El generador va aparèixer a la indústria de l’automòbil a principis del segle XX juntament amb la bateria, que requeria una recàrrega constant. Es tractava de grans conjunts de corrent continu que requereixen un manteniment constant. Els generadors moderns s’han convertit en compactes, l’alta fiabilitat de les peces individuals es deu a la introducció de noves tecnologies de producció. A continuació, analitzarem el dispositiu, el principi de funcionament i els malfuncions típics del generador amb més detall. 

Què és un generador automàtic

Un generador d'automòbil és una unitat que converteix l'energia mecànica en energia elèctrica i realitza les funcions següents:

• proporciona una càrrega de bateria constant i contínua quan el motor està en marxa;
• proporciona energia a tots els sistemes durant l'arrencada del motor, quan el motor d'arrencada consumeix una gran quantitat d'electricitat.

El generador està instal·lat al compartiment del motor. A causa dels suports, s’uneix al bloc del motor, accionat per una corretja motriu des de la politja de cigonyal. Un generador elèctric està connectat en un circuit elèctric en paral·lel a la bateria d’emmagatzematge.

La bateria només es carrega quan l’electricitat generada supera el voltatge de la bateria. La potència del corrent generat depèn de les revolucions del cigonyal, respectivament, la tensió augmenta amb les revolucions de la politja amb una progressió geomètrica. Per evitar una sobrecàrrega, el generador està equipat amb un regulador de tensió que ajusta la quantitat de voltatge de sortida, proporcionant 13.5-14.7 V.

Per què un cotxe necessita un generador?

En un cotxe modern, gairebé tots els sistemes estan controlats per sensors que registren els seus diferents modes de funcionament. Si tots aquests elements funcionessin a causa de la càrrega de la bateria, el cotxe ni tan sols tindria temps per escalfar-se, ja que la bateria està completament descarregada.

De manera que durant el funcionament del motor, cada sistema no seria alimentat per una bateria, s’instal·larà un generador. Funciona exclusivament quan el motor de combustió interna està engegat i és necessari per a:

1. Recarregueu la bateria;
2. Proporcionar energia suficient per a cada unitat del sistema elèctric de la màquina;
3. En mode d’emergència o amb càrrega màxima, realitzeu les dues funcions i alimenteu la bateria i proporcioneu energia al sistema elèctric del vehicle.

Cal recarregar la bateria, ja que en arrencar el motor només s’utilitza l’energia de la bateria. Per evitar que la bateria es descarregui mentre es condueix, no es recomana encendre molts consumidors d'energia.

Per exemple, a l’hivern, alguns conductors, quan escalfen la cabina, activen el sistema climàtic i els escalfadors de vidre del cotxe i, per tal que aquest procés no resulti avorrit, també disposen d’un potent sistema d’àudio. Com a resultat, el generador no té temps per generar tanta energia i s’extreu parcialment de la bateria.

Conduir i muntar

Aquest mecanisme està impulsat per una transmissió per corretja. Està connectat a la politja de cigonyal. Molt sovint, el diàmetre de la politja de cigonyal és més gran que el del generador. A causa d'això, una volta de l'eix del mecanisme de la manovella correspon a diverses revolucions de l'eix del generador. Aquestes dimensions permeten al dispositiu generar més energia per a diferents elements i sistemes consumidors.

El generador es munta molt a prop de la politja de cigonyal. La tensió de la corretja motriu en alguns models de cotxes es realitza mitjançant rodets. Els cotxes econòmics tenen un muntatge de generador més senzill. Té una guia sobre la qual es fixa el cos del dispositiu amb cargols. Si la tensió de la corretja és fluixa (sota les càrregues relliscarà sobre la politja i grinyolarà), es pot corregir movent la carcassa del generador una mica més lluny de la politja del cigonyal i fixeu-la.

Dispositius i funcions de disseny

Els generadors d’automòbils fan la mateixa funció, funcionen sobre el mateix principi, però difereixen entre ells per mida, en la implementació de les peces de la unitat, per la mida de la politja, per les característiques dels rectificadors i del regulador de tensió, en presència de refrigeració (sovint s’utilitza líquid o aire als motors dièsel). El generador consta de:

• estoigs (portada frontal i posterior);
• estator;
• rotor;
• pont de díodes;
• politja;
• muntatge de raspall;
• regulador de voltatge.

Habitatge

La gran majoria dels generadors tenen un cos format per dues cobertes, que estan connectades amb tacs i tensades amb femelles. La peça està feta d'alumini d'aliatge lleuger, que té una bona dissipació de calor i no està imantada. La carcassa té forats de ventilació per a la transferència de calor.

Estator

Té forma anular i s’instal·la a l’interior del cos. És una de les parts principals que s’utilitza per crear corrent altern a causa del camp magnètic del rotor. L'estator està format per un nucli, que està muntat a partir de 36 plaques. Hi ha un bobinatge de coure a les ranures del nucli, que serveix per generar corrent. Molt sovint, el bobinat és trifàsic, segons el tipus de connexió:

• estrella: els extrems del bobinatge estan interconnectats;
• triangle: els extrems del bobinatge es surten per separat.

Rotor

Gira per fer, l'eix del qual gira sobre rodaments de boles de tipus tancat. S'instal·la un bobinatge d'excitació a l'eix, que serveix per crear un camp magnètic per a l'estator. Per assegurar la direcció correcta del camp magnètic, s’instal·len dos nuclis polars amb sis dents cadascun per sobre del bobinatge. A més, l’eix del rotor està equipat amb dos anells de coure, de vegades llautó o acer, a través dels quals circula corrent des de la bateria fins a la bobina d’excitació.

Pont de díode / unitat rectificadora

També és un dels components principals, que té com a tasca convertir el corrent altern en corrent continu, proporcionant una càrrega estable de la bateria del cotxe. El pont de díodes consta d’una tira de dissipador de calor positiva i negativa, així com de díodes. Els díodes es solden hermèticament al pont.

El corrent s’alimenta al pont del díode des del bobinatge de l’estator, es rectifica i s’alimenta a la bateria a través del contacte de sortida de la tapa posterior. 

Politja

La politja, a través de la corretja de transmissió, transmet el parell al generador des del cigonyal. La mida de la politja determina la relació d'engranatges, com més gran és el seu diàmetre, menys energia es necessita per girar el generador. Els cotxes moderns es mouen a una roda lliure, el punt és suavitzar les oscil·lacions en la rotació de la politja, mantenint la tensió i la integritat del cinturó. 

Muntatge de raspall

En els cotxes moderns, els raspalls es combinen en una sola unitat amb un regulador de tensió, només canvien en el muntatge, ja que la seva vida útil és bastant llarga. Els raspalls s’utilitzen per transferir la tensió als anells lliscants de l’eix del rotor. Els pinzells de grafit estan pressionats per unes molles. 

Regulador de tensió

El regulador de semiconductors garanteix que el voltatge requerit es mantingui dins dels paràmetres especificats. Situat a la unitat de suport del raspall o es pot treure per separat.

Paràmetres bàsics del generador

La modificació del generador s’adapta als paràmetres del sistema de bord del vehicle. Aquests són els paràmetres que es tenen en compte a l’hora de seleccionar una font d’energia:

• La tensió que produeix el dispositiu és de 12 V a la norma i de 24 V per als sistemes més potents;
• El corrent generat no ha de ser inferior al requerit per al sistema elèctric del cotxe;
• Les característiques de la velocitat de corrent són un paràmetre que determina la dependència de la força actual de la velocitat de l’eix del generador;
• Eficiència: en la majoria dels casos, el model produeix un indicador del 50-60 per cent.

Aquests paràmetres s’han de tenir en compte a l’hora d’actualitzar un vehicle. Per exemple, si s’instal·la un reforç de so o un aire condicionat més potent en un cotxe, el sistema elèctric del cotxe consumirà més energia de la que pot generar el generador. Per aquest motiu, haureu de consultar un electricista per saber com triar la font d’energia adequada.

Com funciona el generador automàtic

L'esquema de funcionament del generador és el següent: quan es gira la clau a l'interruptor d'encesa, la font d'alimentació s'encén. La tensió de la bateria es subministra al regulador, que, al seu torn, la transmet als anells de coure, el consumidor final és el bobinat d'excitació del rotor.

Des del moment que gira l’eix del cigonyal del motor, l’eix del rotor comença a girar a través de la transmissió per corretja, es crea un camp electromagnètic. El rotor genera un corrent altern, quan s’arriba a una determinada velocitat, el bobinatge d’excitació s’alimenta des del propi generador i no des de la bateria.

El corrent altern flueix al pont de díodes, on té lloc el procés d'equalització. El regulador de tensió controla el mode de funcionament del rotor, si cal, canvia la tensió del bobinatge de camp. Així, sempre que les parts estiguin en bon estat, es subministra a la bateria un corrent estable, que proporciona a la xarxa de bord la tensió necessària. 

Al tauler de vehicles més moderns es mostra un indicador de bateria, que també indica l’estat del generador (s’encén quan es trenca el cinturó o es sobrecarreguen). Cotxes com VAZ 2101-07, AZLK-2140 i altres "equips" soviètics tenen un indicador de marcatge, amperímetre o voltímetre, de manera que sempre podeu controlar l'estat del generador.

Per a què serveix un regulador de tensió?

Situació: quan el motor està en marxa, la càrrega de la bateria disminueix dràsticament o es produeix una sobrecàrrega. Primer heu de comprovar la bateria i, si funciona correctament, el problema es troba al regulador de tensió. El regulador pot ser remot o integrat al conjunt del raspall.

A velocitats elevades del motor, la tensió del generador pot augmentar fins a 16 volts i això afecta negativament les cèl·lules de la bateria. El regulador "elimina" l'excés de corrent, rebent-lo de la bateria, i també regula la tensió al rotor.

Breument sobre la càrrega que hauria de generar el generador:

Quant ha de carregar el cotxe? DISCUTIU

Normes nocives per al funcionament del generador (segons Oster)

A continuació es mostren els passos de la rúbrica "com matar un generador en dos passos":

• Regla de "polaritat inversa": canvieu els cables de la bateria i organitzareu un flaix brillant inusual al generador, així com un núvol de llum que en surti. Al mateix temps, sentiràs un plaer acústic inoblidable, escoltant clics i xiulets, així com l'olor increïble dels cables cremats, i el més important, una cremada d'1-3 graus, segons les teves ambicions. Aquest "truc" desactiva parcialment el pont de díodes, l'estator i el regulador, afortunadament, un incendi de cotxe té una probabilitat d'1: 1000. A partir dels "efectes secundaris", es poden desactivar el grup d'instruments, l'ordinador de bord, la gravadora de ràdio i altres components de la xarxa a bord. Dignitat: dominada per principiants sense llargues teories;
• regla de rentat: renteu la unitat elèctrica tan sovint i a fons com sigui possible, amb molta aigua i escuma, especialment a l'alternador i entrant. El més important és que el flux d'aigua arrossega abundantment el generador des de l'interior, està estrictament prohibit assecar-lo, engeguem immediatament el motor, encenem tots els consumidors d'energia i observem els efectes. Si no, repetiu el procediment. Dignitat: el "gen" cremat estarà net;
• mètode antic: treure el cable del terminal "+" per comprovar la càrrega d'un motor en marxa, aquesta és la regla principal! La probabilitat de fallada de tot tipus de relés és de 50:50, el més important és proporcionar moltes espurnes per a l'efecte i també encendre tot allò que s'alimenta amb electricitat;
• "Volem" a través dels bassals: molts ni tan sols s'adonen que utilitzen aquesta regla sota la pluja. El més important és assegurar-vos sempre que el vostre cotxe no es compara amb la resistència a l'aigua d'un submarí, com més profund sigui el bassal, més brillant serà l'efecte. És important triar una velocitat a la qual entri més aigua al compartiment del motor, el més important és llençar totes les carcassas de plàstic i la protecció! El principal avantatge és que el truc es pot repetir allà on hi hagi aigua (fins i tot rieres i rius) sense sortir del cotxe;
• "amant de la música": heu d'instal·lar la gravadora de ràdio més cara i, preferiblement, dos, tants altaveus com sigui possible, almenys un parell de dotzenes, amplificadors i un parell de subwoofers, engegueu la vostra música preferida a tot volum amb el motor en marxa, si no surt fum per sota del capó, però l'aire roman net, vol dir que heu comprat un equip massa barat;
• "bateria antiga": el mètode requereix alguns coneixements de física, almenys la llei d'Ohm. Prenem la bateria més antiga, i com més antiga, més probable és que sigui un banc tancat. Potser la bateria mostrarà signes de funcionament violent, sens dubte consumirà una quantitat salvatge d'energia, però el funcionament de l'injector serà inestable i us podeu oblidar de la llum llarga. El més important és explotar més la bateria antiga: l'efecte no us farà esperar. 

Com provar l'alternador d'un cotxe

Tot i que el generador hauria de ser reparat per especialistes, podeu comprovar-ne el rendiment vosaltres mateixos. En els cotxes antics, els motoristes experimentats van comprovar el rendiment del generador de la següent manera.

Engegueu el motor, enceneu els fars i, amb el motor en marxa, desconnecteu el terminal negatiu de la bateria. Quan el generador està en marxa, genera electricitat per a tots els consumidors, de manera que quan es desconnecta la bateria, el motor no s'aturarà. Si el motor s'atura, vol dir que cal portar el generador per reparar-lo o substituir-lo (segons el tipus d'avaria).

Però en cotxes nous és millor no utilitzar aquest mètode. El motiu és que els alternadors moderns per a aquests vehicles estan dissenyats per a una càrrega constant, part de la qual es compensa amb la recàrrega constant de la bateria. Si s'apaga mentre el generador està en marxa, es pot danyar.

La manera més segura de provar el generador és amb un multímetre. El principi de verificació és el següent:

• Amb el motor apagat, es mesura la tensió de la bateria. Amb una bona bateria, aquest paràmetre hauria de ser de 12.7 volts.
• El motor arrenca i tots els consumidors s'apaguen (ventilador de la cabina, fars, calefacció de vidre, etc.)
• Una vegada més, les sondes del multímetre estan connectades als conductors de baixada de la bateria. Depenent del model de cotxe, la tensió als terminals hauria de ser de 13.8-14.8 volts.
• Els consumidors d'electricitat estan activats, tant com sigui possible.
• Es torna a mesurar la tensió. Si el generador funciona correctament, aquest indicador baixarà a 13.8-14 volts. Una lectura a continuació és un signe d'una fallada del generador.

Mal funcionament del generador de cotxes

El generador es caracteritza per falles mecàniques i elèctriques.

Falles mecàniques:

• trencament de la corretja de transmissió: cal substituir-la;
• suavitzar les vores de la politja, cosa que fa girar la corretja;
• desgast de pinzells;
• danys a la caixa del generador;
• fallada dels coixinets.

Elèctric:

• desgast d’anells lliscants per fregament;
• avaria del regulador de tensió;
• tancament de girs d'estator;
• esgotament de díodes de pont rectificador;
• esgotament dels cables de càrrega finals;
• esgotament de l’enrotllament del rotor.

La fallada de qualsevol part del generador comporta una sobrecàrrega o viceversa. Molt sovint, el regulador de tensió i els coixinets fallen, la corretja motriu canvia segons la normativa de manteniment.

Per cert, si de vegades voleu instal·lar coixinets millorats i un regulador, presteu atenció a les seves característiques, en cas contrari, és molt probable que substituir la peça no doni l'efecte desitjat. Totes les altres avaries requereixen la retirada del generador i el seu desmuntatge, que és millor deixar-ho a un especialista. El més important a recordar és que si no seguiu les regles segons Oster, hi ha totes les possibilitats d'un funcionament llarg i sense problemes del generador.

Aquí teniu un breu vídeo sobre la connexió entre la potència del generador i la bateria:

AKBshnik # 11: energia del generador en triar una bateria

Dificultat per arrencar el motor

Tot i que el motor només s'acciona per la bateria per arrencar, un arrencada difícil pot indicar que el corrent de fuita o la bateria no s'està carregant correctament. Val la pena tenir en compte que els viatges de curta durada consumiran molta energia i durant aquest temps la bateria no recuperarà la càrrega.

Si cada dia el cotxe comença pitjor i pitjor i els viatges són llargs, haureu de parar atenció al generador. Però un mal funcionament del generador també es pot associar no només amb una baixa càrrega, sinó també amb una sobrecàrrega de la bateria. En aquest cas, cal substituir el relé-regulador, que s'encarrega de mantenir una tensió de sortida específica.

Fars atenuats o parpellejants

Durant el funcionament, el generador ha de proporcionar energia totalment a tots els consumidors que es troben al cotxe (excepte dispositius externs potents, la presència dels quals no és proporcionada pel fabricant). Si durant un viatge el conductor nota que els fars s'han atenuat o parpellegen, això és símptoma d'un mal funcionament del generador.

Aquest generador pot produir una càrrega normal, però pot ser que no pugui fer front a una càrrega augmentada. Un mal funcionament similar es pot notar per la llum parpellejada o tènue de la llum de fons del tauler d'instruments.

La icona del tauler està activada

Per advertir al conductor de la càrrega insuficient i altres problemes associats a la font d'alimentació, els fabricants han col·locat una icona al tauler amb una imatge de la bateria. Si aquesta icona s'il·lumina, vol dir que el cotxe té un problema greu amb l'electricitat.

Depenent de l'estat i el tipus de bateria sense recàrrega (només de la capacitat de la bateria), el cotxe és capaç de conduir diverses desenes de quilòmetres. A cada bateria, el fabricant indica quant de temps durarà la bateria sense recarregar-la.

Encara que tots els consumidors d'energia estiguin apagats, la bateria encara estarà descarregada, ja que es necessita electricitat per generar una espurna als cilindres (o escalfar l'aire en una unitat dièsel). Quan s'il·lumina la icona de la bateria, heu d'anar immediatament al servei de cotxes més proper o trucar a una grúa (alguns tipus de bateries instal·lades als cotxes moderns no es poden restaurar després d'una descàrrega profunda).

Xiulets de la corretja motriu

Sovint, aquest so apareix immediatament després d'engegar el motor en temps humit o després de superar un bassal profund. El motiu d'aquest efecte és afluixar la tensió de la corretja de l'alternador. Si, després d'estrènyer-se, el cinturó tornava a xiular amb el pas del temps, cal establir per què s'afluixa ràpidament.

La corretja de l'alternador ha d'estar ben tensada, perquè quan s'encenen diferents consumidors crea més resistència a la rotació de l'eix (per generar més electricitat, com en una dinamo convencional).

En alguns cotxes moderns, la tensió del cinturó la proporciona un tensor automàtic. En el disseny de cotxes més senzills, aquest element està absent i la tensió del cinturó s'ha de fer manualment.

El cinturó s'escalfa o es trenca

La calor o la fallada prematura de la corretja de transmissió indiquen que s'està sobreesforçant. Per descomptat, el conductor no ha de comprovar la temperatura de l'accionament del generador cada vegada, però si l'olor de goma cremada és clarament audible i apareix un lleuger fum al compartiment del motor, cal comprovar l'estat de la corretja de transmissió. .

Sovint, el cinturó es desgasta prematurament a causa de la fallada del coixinet de l'eix del generador o dels rodets de tensió, si estan en el disseny. Una ruptura de la corretja de l'alternador en alguns casos pot provocar una interrupció de la temporització de la vàlvula a causa del fet que la peça ha caigut sota la corretja de distribució.

So de soroll o cruixent per sota del capó

Cada generador està equipat amb coixinets que proporcionen una distància constant entre els bobinatges del rotor i l'estator. Després d'engegar el motor, els coixinets estan constantment en rotació, però a diferència de moltes parts del motor de combustió interna, no reben lubricació. Per això, es refreden pitjor.

A causa de la calor constant i l'estrès mecànic (la corretja ha d'estar sota una tensió forta), els coixinets poden perdre la lubricació i trencar-se ràpidament. Si durant el funcionament del generador o amb un augment de la càrrega, es produeix un soroll metàl·lic o un soroll metàl·lic, s'han de substituir els coixinets. Algunes modificacions dels generadors tenen un embragatge de rodatge, que suavitza les vibracions de torsió. Aquest mecanisme també falla sovint. Per substituir els coixinets o la roda lliure, caldrà desmuntar l'alternador.

brunzit elèctric

Aquest so és semblant al so dels grans motors elèctrics, com els instal·lats als trolebusos. Quan apareix aquest so, cal desmuntar el generador i comprovar l'estat dels seus bobinatges. Bàsicament, apareix quan es tanca el bobinatge de l'estator.

Vídeo sobre el tema

En conclusió: una descripció detallada del principi de funcionament d'un generador de cotxes:

L'electricista de l'automòbil va revelar tots els secrets del generador i el seu mal funcionament !!!

Preguntes i respostes:

Per a què serveix un generador en un cotxe? Aquest mecanisme garanteix la generació d'electricitat perquè no es malgasti la reserva de la bateria. Un generador converteix l'energia mecànica en electricitat.

Què alimenta el generador del cotxe? Mentre el motor està en marxa, el generador genera electricitat per recarregar la bateria i alimentar tots els equips elèctrics del vehicle. La seva capacitat depèn del nombre de consumidors.