Generatore di automobili: scopo, progettazione e principio di funzionamento. Come funziona e funziona il generatore di un'auto A cosa serve il generatore in un'auto?

casa / Messa a punto

Un generatore è uno degli elementi principali dell'equipaggiamento elettrico di un'auto, fornendo energia ai consumatori e ricaricando contemporaneamente la batteria.

Il principio di funzionamento del dispositivo si basa sulla conversione dell'energia meccanica proveniente dal motore in tensione.

In combinazione con un regolatore di tensione, l'unità viene chiamata gruppo elettrogeno.

Le auto moderne sono dotate di un'unità a corrente alternata che soddisfa pienamente tutti i requisiti dichiarati.

Dispositivo generatore

Gli elementi della sorgente di corrente alternata sono nascosti in un alloggiamento, che costituisce anche la base per l'avvolgimento dello statore.

Nel processo di fabbricazione dell'involucro vengono utilizzate leghe leggere (molto spesso alluminio e duralluminio) e per il raffreddamento sono previsti fori per garantire la rimozione tempestiva del calore dall'avvolgimento.

Nelle parti anteriore e posteriore dell'involucro sono presenti cuscinetti a cui è fissato il rotore, l'elemento principale della fonte di energia.

Quasi tutti gli elementi del dispositivo si inseriscono nell'involucro. In questo caso, l'alloggiamento stesso è costituito da due coperchi situati sui lati sinistro e destro, rispettivamente vicino all'albero motore e agli anelli di controllo.

I due coperchi sono collegati tra loro tramite speciali bulloni in lega di alluminio. Questo metallo è leggero e ha la capacità di dissipare il calore.

Un ruolo altrettanto importante è svolto dal gruppo spazzole, che trasmette la tensione agli anelli collettori e garantisce il funzionamento del gruppo.

Il prodotto è composto da una coppia di spazzole in grafite, due molle e un portaspazzole.

Presteremo attenzione anche agli elementi situati all'interno dell'involucro:

Quali sono i requisiti per un generatore per auto?

Esistono numerosi requisiti per un gruppo elettrogeno per auto:

La tensione all'uscita del dispositivo e, di conseguenza, nella rete di bordo deve essere mantenuta entro un determinato intervallo, indipendentemente dal carico o dalla velocità dell'albero motore.
I parametri di uscita devono essere tali che in qualsiasi modalità operativa della macchina la batteria riceva una tensione di carica sufficiente.

Allo stesso tempo, ogni proprietario di auto dovrebbe prestare particolare attenzione al livello e alla stabilità della tensione di uscita. Questo requisito è dovuto al fatto che la batteria è sensibile a tali cambiamenti.

Ad esempio, se la tensione scende al di sotto del normale, la batteria non viene caricata al livello richiesto. Di conseguenza, potrebbero verificarsi problemi durante il processo di avvio del motore.

Nella situazione opposta, quando l'impianto produce un aumento di tensione, la batteria viene sovraccaricata e si guasta più velocemente.

Il principio di funzionamento di un generatore per auto, caratteristiche del circuito

Il principio di funzionamento del gruppo elettrogeno si basa sull'effetto dell'induzione elettromagnetica.

Se un flusso magnetico passa attraverso la bobina e cambia, appare una tensione che cambia ai terminali (a seconda della velocità di variazione del flusso). Il processo inverso funziona in modo simile.

Quindi, per ottenere il flusso magnetico, è necessario applicare tensione alla bobina.

Si scopre che per creare una tensione alternata sono necessari due componenti:

Bobina (è da essa che viene rimossa la tensione).
Sorgente di campo magnetico.

Un elemento altrettanto importante, come notato sopra, è il rotore, che funge da sorgente del campo magnetico.

Il sistema polare del nodo ha un flusso magnetico residuo (anche in assenza di corrente nell'avvolgimento).

Questo parametro è piccolo, quindi può causare autoeccitazione solo a velocità elevate. Per questo motivo attraverso l'avvolgimento del rotore viene prima fatta passare una piccola corrente che garantisce la magnetizzazione del dispositivo.

La catena sopra menzionata prevede il passaggio di corrente dalla batteria attraverso la lampada di controllo.

Il parametro principale qui è la forza attuale, che dovrebbe rientrare nei limiti normali. Se la corrente è troppo elevata, la batteria si scaricherà rapidamente e se è troppo bassa aumenterà il rischio di eccitazione del generatore al minimo.

Tenendo conto di questi parametri, viene selezionata la potenza della lampadina, che dovrebbe essere 2-3 W.

Non appena la tensione raggiunge il parametro richiesto, la luce si spegne e gli avvolgimenti di eccitazione vengono alimentati dal generatore dell'auto stessa. In questo caso il generatore entra in modalità di autoeccitazione.

La tensione viene rimossa dall'avvolgimento dello statore, che è realizzato in una struttura trifase.

L'unità è composta da 3 avvolgimenti individuali (fase) avvolti secondo un determinato principio su un nucleo magnetico.

Le correnti e le tensioni negli avvolgimenti vengono spostate di 120 gradi. Allo stesso tempo, gli avvolgimenti stessi possono essere assemblati in due versioni: "stella" o "triangolo".

Se viene selezionato il circuito delta, le correnti di fase nei 3 avvolgimenti saranno 1,73 volte inferiori alla corrente totale fornita dal gruppo elettrogeno.

Questo è il motivo per cui nei generatori di automobili ad alta potenza viene spesso utilizzato il circuito "triangolo".

Ciò è proprio dovuto alle correnti più basse, grazie alle quali è possibile avvolgere l'avvolgimento con un filo di sezione inferiore.

Lo stesso filo può essere utilizzato anche nei collegamenti a stella.

Per garantire che il flusso magnetico creato raggiunga lo scopo previsto e sia diretto all'avvolgimento dello statore, le bobine si trovano in apposite scanalature nel nucleo magnetico.

A causa della comparsa di un campo magnetico negli avvolgimenti e nel circuito magnetico dello statore, compaiono correnti parassite.

L'azione di quest'ultimo porta al riscaldamento dello statore e ad una diminuzione della potenza del generatore. Per ridurre questo effetto, nella fabbricazione del circuito magnetico vengono utilizzate piastre di acciaio.

La tensione generata viene fornita alla rete di bordo attraverso un gruppo di diodi (ponte raddrizzatore), di cui sopra.

Dopo l'apertura, i diodi non creano resistenza e consentono alla corrente di passare senza ostacoli nella rete di bordo.

Ma con la tensione inversa non riesco a passare. Rimane infatti solo la semionda positiva.

Alcune case automobilistiche sostituiscono i diodi con diodi zener per proteggere l'elettronica.

La caratteristica principale delle parti è la capacità di non far passare corrente fino a un determinato parametro di tensione (25-30 Volt).

Dopo aver superato questo limite, il diodo zener "sfonda" e fa passare la corrente inversa. In questo caso la tensione sul filo “positivo” del generatore rimane invariata, il che non comporta alcun rischio per il dispositivo.

A proposito, nei regolatori viene utilizzata la capacità di un diodo Zener di mantenere una U costante ai terminali anche dopo un "guasto".

Di conseguenza, dopo aver attraversato il ponte a diodi (diodi zener), la tensione viene raddrizzata e diventa costante.

Per molti tipi di gruppi elettrogeni, l'avvolgimento di eccitazione ha il proprio raddrizzatore, assemblato da 3 diodi.

Grazie a questo collegamento viene escluso il flusso di corrente di scarica dalla batteria.

I diodi associati all'avvolgimento di campo funzionano secondo un principio simile e forniscono all'avvolgimento una tensione costante.

Qui il dispositivo raddrizzatore è costituito da sei diodi, tre dei quali sono negativi.

Durante il funzionamento del generatore, la corrente di eccitazione è inferiore al parametro fornito dal generatore dell'auto.

Di conseguenza, per raddrizzare la corrente sull'avvolgimento di eccitazione sono sufficienti diodi con una corrente nominale fino a due Ampere.

Per fare un confronto, i raddrizzatori di potenza hanno una corrente nominale fino a 20-25 Ampere. Se è necessario aumentare la potenza del generatore, viene installato un altro braccio con diodi.

Modalità operative

Per comprendere le caratteristiche operative di un generatore per auto, è importante comprendere le caratteristiche di ciascuna modalità:

Quando si avvia il motore, il principale consumatore di energia elettrica è il motorino di avviamento. Una caratteristica della modalità è la creazione di un carico maggiore, che porta ad una diminuzione della tensione all'uscita della batteria. Di conseguenza, i consumatori assorbono corrente solo dalla batteria. Ecco perché in questa modalità la batteria si scarica con la massima attività.
Dopo aver avviato il motore, il generatore dell'auto passa alla modalità fonte di alimentazione. Da questo momento in poi il dispositivo fornisce la corrente necessaria per alimentare il carico dell'auto e ricaricare la batteria. Non appena la batteria raggiunge la capacità richiesta, il livello di corrente di carica diminuisce. In questo caso, il generatore continua a svolgere il ruolo di fonte di alimentazione principale.
Dopo aver collegato un carico potente, ad esempio aria condizionata, riscaldamento interno, ecc., la velocità di rotazione del rotore rallenta. In questo caso il generatore dell’auto non è più in grado di coprire il fabbisogno attuale dell’auto. Parte del carico viene trasferita alla batteria, che funziona in parallelo alla fonte di alimentazione e inizia a scaricarsi gradualmente.

Regolatore di tensione - funzioni, tipi, spia

L'elemento chiave del gruppo elettrogeno è il regolatore di tensione, un dispositivo che mantiene un livello sicuro di U all'uscita dello statore.

Esistono due tipi di tali prodotti:

Ibrido: regolatori, il cui circuito elettrico comprende sia dispositivi elettronici che componenti radio.
Integrato: dispositivi basati sulla tecnologia microelettronica a film sottile. Nelle auto moderne, questa opzione è più diffusa.

Un elemento altrettanto importante è una spia di controllo montata sul cruscotto, dalla quale si può concludere che ci sono problemi con il regolatore.

L'accensione della lampadina al momento dell'avvio del motore dovrebbe essere a breve termine. Se si accende costantemente (quando il gruppo elettrogeno è in funzione), ciò indica un guasto del regolatore o dell'unità stessa, nonché la necessità di riparazione.

Sottigliezze di fissaggio

Il gruppo elettrogeno viene fissato mediante apposita staffa e collegamento bullonato.

L'unità stessa è fissata alla parte anteriore del motore, grazie a zampe e occhi speciali.

Se il generatore di un'auto ha zampe speciali, queste ultime si trovano sui coperchi del motore.

Se si utilizza una sola zampa di fissaggio, quest'ultima va posizionata solo sulla copertina anteriore.

Nella zampa installata nella parte posteriore, di regola, è presente un foro in cui è installata una boccola distanziatrice.

Il compito di quest'ultimo è quello di eliminare lo spazio che si crea tra la battuta e il fissaggio.

Montaggio generatore Audi A8.

E così l'unità è montata su un VAZ 21124.

Malfunzionamenti del generatore e modi per eliminarli

L'equipaggiamento elettrico di un'auto tende a guastarsi. In questo caso, i problemi maggiori sorgono con la batteria e il generatore.

Se uno qualsiasi di questi elementi si guasta, il funzionamento del veicolo nella modalità operativa normale diventa impossibile o il veicolo si immobilizza completamente.

Tutti i guasti del generatore sono divisi in due categorie:

Meccanico. In questo caso, sorgono problemi con l'integrità dell'alloggiamento, delle molle, della trasmissione a cinghia e di altri elementi che non hanno nulla a che fare con il componente elettrico.
Elettrico. Questi includono malfunzionamenti del ponte a diodi, usura delle spazzole, cortocircuiti negli avvolgimenti, guasti al relè del regolatore e altri.

Ora diamo un'occhiata più in dettaglio all'elenco dei difetti e dei sintomi.

1. La corrente di carica in uscita è insufficiente:

2. Seconda situazione.

Quando l'alternatore di un'auto produce il livello di corrente richiesto, ma la batteria continua a non caricarsi.

Le ragioni possono essere diverse:

Scarsa qualità del collegamento a terra tra il regolatore e l'unità principale. In questo caso, controllare la qualità della connessione di contatto.
Guasto al relè di tensione: controllarlo e sostituirlo.
Se le spazzole sono usurate o incastrate, sostituirle o pulirle dallo sporco.
Il relè di protezione del regolatore è scattato a causa di un cortocircuito verso terra. La soluzione è trovare la posizione del danno e risolvere il problema.
Altri motivi sono contatti oleosi, guasto del regolatore di tensione, cortocircuito negli avvolgimenti dello statore, scarsa tensione della cinghia.

3. Il generatore funziona, ma fa molto rumore.

Possibili malfunzionamenti:

Cortocircuito tra le spire dello statore.
Usura della sede del cuscinetto.
Allentare il dado della puleggia.
Rottura del cuscinetto.

La riparazione del generatore dell'auto dovrebbe sempre iniziare con una diagnosi accurata del problema, dopo di che la causa viene eliminata mediante misure preventive o sostituendo l'unità guasta.

La pratica operativa dimostra che cambiare l'alternatore di un'auto non è difficile, ma per risolvere il problema è necessario seguire una serie di regole:

Il nuovo dispositivo deve avere parametri di velocità corrente simili a quelli dell'unità di fabbrica.
Gli indicatori energetici devono essere identici.
I rapporti di trasmissione del vecchio e del nuovo generatore devono corrispondere.
L'unità da installare deve essere di dimensioni adeguate e facilmente collegabile al motore.
I circuiti del generatore dell'auto nuova e vecchia devono essere gli stessi.

Tieni presente che i dispositivi montati su auto di fabbricazione estera sono fissati diversamente rispetto a quelli nazionali, ad esempio, come su un generatore TOYOTA COROLLA
e Lada Granta
Pertanto, se si sostituisce un'unità straniera con un prodotto nazionale, sarà necessario installare un nuovo supporto.

Per concludere la storia dei generatori di automobili, vale la pena evidenziare una serie di suggerimenti su cosa dovrebbero e non dovrebbero fare i proprietari di auto durante il funzionamento.

Il punto principale è l'installazione, durante la quale è importante affrontare con la massima attenzione la polarità di collegamento.

Se si commette un errore in questa materia, il dispositivo raddrizzatore si romperà e aumenterà il rischio di incendio.

L'avviamento del motore con cavi collegati in modo errato rappresenta un pericolo simile.

Per evitare problemi durante il funzionamento, è necessario rispettare una serie di regole:

Mantenere puliti i contatti e monitorare la funzionalità del cablaggio elettrico del veicolo. Prestare particolare attenzione all'affidabilità della connessione. Se vengono utilizzati cavi con contatti difettosi, il livello di tensione di bordo supererà il limite consentito.
Monitorare la tensione del generatore. Se la tensione è debole, l'alimentatore non sarà in grado di svolgere i compiti previsti. Se si tende la cinghia, ciò può comportare una rapida usura dei cuscinetti.
Eliminare i cavi dal generatore e dalla batteria quando si eseguono lavori di saldatura elettrica.
Se la spia si accende e rimane accesa dopo aver avviato il motore, individuare ed eliminare la causa.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata al regolatore del relè, oltre al controllo della tensione all'uscita della fonte di alimentazione. In modalità di ricarica, questo parametro dovrebbe essere al livello di 13,9-14,5 Volt.

Inoltre, controllare di tanto in tanto l'usura e l'adeguatezza della forza delle spazzole del generatore, lo stato dei cuscinetti e degli anelli collettori.

L'altezza delle spazzole deve essere misurata con il supporto rimosso. Se quest'ultimo risulta usurato fino a 8-10 mm è necessaria la sostituzione.

Per quanto riguarda la forza delle molle che trattengono le spazzole, dovrebbe essere al livello di 4,2 N (per VAZ). Allo stesso tempo, ispeziona gli anelli di contatto: non dovrebbero esserci tracce di olio su di essi.

Inoltre, il proprietario dell'auto deve ricordare una serie di divieti, vale a dire:

Non lasciare l'auto con la batteria collegata se si sospetta una rottura del ponte a diodi. In caso contrario, la batteria si scaricherà rapidamente e aumenterà il rischio di incendio del cablaggio.
Non verificare il corretto funzionamento del generatore saltando i suoi terminali o scollegando la batteria mentre il motore è in funzione. In questo caso potrebbero verificarsi danni ai componenti elettronici, al computer di bordo o al regolatore di tensione.
Non permettere che liquidi tecnici entrino in contatto con il generatore.
Non lasciare l'unità accesa se i terminali della batteria sono stati rimossi. In caso contrario, ciò potrebbe causare danni al regolatore di tensione e all'equipaggiamento elettrico dell'auto.

I generatori vengono solitamente utilizzati durante un'interruzione di corrente o quando l'elettricità non viene fornita ai locali. In questo caso viene utilizzata una rete elettrica autonoma, che funziona utilizzando generatori a benzina o diesel. In base alle specifiche, alla configurazione e alla funzionalità dell'unità, è possibile selezionare un generatore adatto e utilizzarlo secondo le proprie esigenze.

I generatori differiscono in modo significativo nelle caratteristiche tecniche, quindi è difficile per uno specialista non sufficientemente esperto comprenderli. Portiamo alla vostra attenzione le principali caratteristiche e differenze dei generatori che funzionano con diversi tipi di carburante.

Non destinato al lavoro a lungo termine. Se è presente una rete elettrica principale e i suoi guasti, è necessario questo tipo di generatore. È in grado di produrre energia elettrica con qualsiasi tempo perché non teme gli sbalzi termici ed è anche resistente al gelo. Con un uso prolungato, l'efficienza di un generatore di benzina diminuisce drasticamente e può facilmente guastarsi.

Per un uso a lungo termine e un'alimentazione stabile, si consiglia di scegliere generatore diesel. Tali generatori sono affidabili e forniscono ai consumatori elettricità fino a 10 kW. I generatori diesel vengono spesso utilizzati per alimentare case e piccole città prive di una rete elettrica principale. Un ulteriore vantaggio dei generatori diesel è la loro efficienza. Per garantire il funzionamento a lungo termine dell'unità, è necessario utilizzarne tutta la potenza. Se un generatore diesel è progettato per 6 kW, è necessario utilizzare tutta questa potenza.

Ogni auto ha una propria rete elettrica, che svolge diverse funzioni: avviamento del motore con un motorino di avviamento, garanzia di una scarica stabile di scintille per accendere la miscela di benzina, allarmi acustici e luminosi, nonché illuminazione e creazione di condizioni confortevoli in cabina.

Per fornire energia elettrica ai consumatori della rete elettrica automobilistica, vengono fornite due fonti di alimentazione: un generatore e, che fornisce energia alla rete di bordo fino all'avvio del motore. La sua peculiarità è l'incapacità di generare corrente elettrica, ma solo di trattenerla al proprio interno e rilasciarla ai consumatori quando necessario. Pertanto, la batteria da sola non sarà in grado di fornire elettricità alla rete dell'auto per molto tempo, poiché si scaricherà rapidamente, cedendo tutta l'energia. Quanto più spesso il motore si avvia e vengono utilizzati potenti utilizzatori attuali, tanto più velocemente avverrà lo scarico.

Per ripristinare la carica della batteria e fornire elettricità alle restanti utenze dell'auto, viene utilizzato un generatore per auto, che produce costantemente elettricità mentre il motore è in funzione.

Tipi di autogeneratori

Esistono due tipi di generatori utilizzati nelle automobili:

Un generatore DC non viene utilizzato nelle auto moderne. Non richiede rettifica di corrente per funzionare. Precedentemente utilizzato su Pobeda, GAZ-51 e alcuni altri marchi prodotti prima del 1960.
Oggigiorno la corrente dell'alternatore è ampiamente utilizzata nelle automobili. I primi generatori di questo tipo furono sviluppati in America nel 1946. Questo è un design più affidabile e moderno. L'uscita del generatore è integrata.

Progettazione e funzionamento

Entrambi i tipi di generatori vengono utilizzati per generare la corrente elettrica necessaria al funzionamento del veicolo. Il loro design e il loro principio di funzionamento hanno caratteristiche distintive, poiché producono diversi tipi di corrente. Consideriamo le caratteristiche del design e il principio di funzionamento di ciascun tipo di generatore di automobili.

Generatore DC per auto

Un generatore di auto del genere presenta molti svantaggi:

Bassa efficienza operativa.
Potenza insufficiente.
Schema di collegamento imperfetto.
È necessario un monitoraggio costante.
Manutenzione frequente.
Breve durata.

Progetti simili che includono un collettore possono funzionare contemporaneamente in modalità generatore o motore. Sono ampiamente utilizzati nelle auto ibride.

La loro differenza rispetto agli autogeneratori a corrente alternata è che gli elettromagneti creatori sono assolutamente immobili. La forza elettromotrice si trova negli avvolgimenti rotanti del rotore. La corrente elettrica viene rimossa dai semianelli, isolati l'uno dall'altro. Ogni spazzola ha una tensione della stessa polarità.

Alternatore per auto

Questo è un modello popolare di moderni autogeneratori. Qualsiasi progetto di autogeneratore comprende un avvolgimento situato in uno statore stazionario, che è fissato tra due coperchi: posteriore e anteriore. Sul lato del coperchio posteriore sono presenti gli anelli collettori del rotore. Sul lato del coperchio anteriore è presente un azionamento con puleggia. Il generatore dell'auto si trova davanti al motore ed è imbullonato a staffe speciali. L'occhiello di tensione e i piedini di montaggio si trovano sui coperchi del generatore.

Coperture del generatore realizzato mediante fusione di leghe di alluminio. Hanno finestre per la ventilazione dell'alloggiamento del generatore. In diversi modelli, tali finestre possono essere realizzate sia nella parte terminale del generatore che sulla parte cilindrica sopra gli avvolgimenti dello statore.

Sul coperchio posteriore è presente un gruppo spazzole combinato con un regolatore di tensione e un'unità raddrizzatore. I coperchi del generatore sono serrati con viti lunghe, che fissano insieme l'alloggiamento dello statore con gli avvolgimenti.

Statore del generatore consiste di:

Lo statore è realizzato in lamiera d'acciaio di spessore 1 mm. Per risparmiare metallo, i progettisti hanno creato uno statore costituito da singoli segmenti a forma di ferro di cavallo. Le lamiere dello statore sono fissate insieme in un'unica struttura mediante rivetti o saldature. Tutti i principali tipi di design dello statore contengono 36 slot in cui si trova l'avvolgimento. Le cave dello statore sono isolate con composto epossidico o pellicola speciale.

Rotore del generatore consiste di:

Il generatore dell'auto ha un tipo speciale di sistema poli del rotore , costituito da due metà con sporgenze a forma di becco. Ciascuna metà ha sei poli, realizzati tramite stampaggio. Le metà del palo vengono premute sull'albero. Tra di loro è installata una boccola, sulla quale si trova l'avvolgimento di eccitazione. Albero del rotore solitamente realizzato in acciaio automatico a bassa durezza. Ma quando si utilizza un cuscinetto a rulli, che agisce sull'estremità dell'albero dal lato del coperchio posteriore, l'albero è realizzato in acciaio legato duro e il perno dell'albero è soggetto a indurimento. L'estremità dell'albero ha una filettatura e una sede per chiavetta per il fissaggio della puleggia.

Nei generatori moderni non viene utilizzata una chiave. La puleggia viene fissata sull'albero serrando il dado. Per facilitare lo smontaggio, l'albero ha una sporgenza esagonale per chiavetta o rientranza.

Spazzole per autogeneratore situato nel gruppo spazzole e premuto contro gli anelli tramite molle.

Un generatore per auto può essere equipaggiato con due tipi di spazzole:

Rame-grafite.
Elettrografite.

Il secondo tipo presenta una significativa perdita di tensione al contatto con l'anello. Ciò influisce negativamente sui parametri di uscita del generatore. L'aspetto positivo è la lunga durata degli anelli e delle spazzole.

Unità di raddrizzatura vengono utilizzati due tipi:

Piastre del dissipatore di calore in cui vengono premuti i diodi di potenza del raddrizzatore.
Esecuzione con grandi alette di raffreddamento su cui sono saldati diodi a pillola.

Il raddrizzatore ausiliario comprende diodi in un involucro di plastica a forma di pisello o di cilindro e può anche essere realizzato come unità sigillata separata collegata al circuito con bus speciali.

Un cortocircuito delle piastre dissipatrici dei poli positivo e negativo può causare un grave pericolo al generatore. Ciò può verificarsi a causa del contatto accidentale con un oggetto metallico o con sporco conduttivo. In questo caso si verifica un cortocircuito nel circuito della batteria che può provocare un incendio. Per evitare che ciò accada, molti elementi conduttivi del raddrizzatore sono ricoperti da uno strato isolante.

Il generatore utilizza cuscinetti a sfere radiali con lubrificazione e tenuta una tantum. I cuscinetti a rulli vengono talvolta utilizzati sui generatori importati.

Il generatore è raffreddato dalle pale del ventilatore fissate all'albero. L'aria viene aspirata nei fori nella cover posteriore. Esistono altri metodi di raffreddamento.

Sulle auto in cui il vano motore è troppo denso e presenta una temperatura elevata, vengono utilizzati generatori con un involucro speciale, attraverso il quale l'aria fresca scorre separatamente per il raffreddamento.

Regolatore di tensione

Serve a mantenere la tensione dell'autogeneratore nell'intervallo richiesto per il normale funzionamento dell'equipaggiamento elettrico del veicolo.

Tali regolatori funzionano sulla base di elementi semiconduttori. Il loro design può essere diverso, ma il principio del loro funzionamento è lo stesso.

I regolatori di tensione hanno proprietà di compensazione della temperatura. Si tratta della possibilità di modificare la tensione a seconda della temperatura dell'ambiente di lavoro per caricare al meglio la batteria. Più l'aria è fredda, maggiore dovrebbe essere la tensione fornita alla batteria.

Funzionamento del generatore

Quando si avvia il motore di un'auto, il principale consumatore di elettricità è il motorino di avviamento. In questo caso, la forza attuale può raggiungere diverse centinaia di ampere. In questa modalità, le apparecchiature elettriche funzionano solo con la batteria, che è soggetta a forti scariche. Dopo aver avviato il motore, il generatore dell'auto è la principale fonte di energia.

Mentre il motore è in funzione, la batteria viene continuamente ricaricata e viene assicurato il funzionamento delle utenze elettriche collegate alla rete di bordo del veicolo. Se il generatore si guasta, la batteria si scaricherà rapidamente. Dopo la ricarica, la tensione della batteria e quella del generatore differiscono leggermente, quindi la corrente di carica diminuisce.

Quando i potenti elettrodomestici dell'auto sono in funzione e il regime del motore è basso, il consumo totale di corrente diventa superiore alla capacità del generatore, quindi il relè di tensione commuta l'alimentazione alla batteria.

Montaggio e guida

Il generatore è azionato da una puleggia del motore tramite una trasmissione a cinghia. La velocità di rotazione del generatore dipende dal diametro della puleggia del generatore e della puleggia dell'albero motore.

Le auto moderne sono dotate di cinghia a serpentina perché è più flessibile e può azionare pulegge di piccolo diametro. Ciò consente di ottenere velocità elevate del generatore. La cinghia può essere tesa in diversi modi, a seconda della marca dell'auto e della struttura del tenditore. Molto spesso, come tenditore vengono utilizzati rulli speciali.

Malfunzionamenti

Gli autogeneratori sono un dispositivo affidabile, ma presentano anche alcuni malfunzionamenti, che si dividono in due tipologie:

I guasti meccanici si verificano più spesso a causa dell'usura delle parti: puleggia, cinghia di trasmissione, cuscinetti volventi, spazzole in grafite di rame. Tali malfunzionamenti possono essere facilmente rilevati, poiché dal generatore si verificano rumori estranei e colpi. Questi guasti vengono eliminati sostituendo le parti usurate in quanto non ripristinabili.
I guasti elettrici sono molto più comuni. Possono essere espressi nel cortocircuito degli avvolgimenti dello statore o del rotore, rottura del regolatore di tensione, rottura del raddrizzatore, ecc. Fino a quando non vengono identificati i guasti, tali guasti potrebbero influire negativamente sulla batteria. Ad esempio, un regolatore di tensione rotto ricaricherà costantemente la batteria. Non ci sono particolari segni esterni. Questo può essere determinato solo misurando la tensione di uscita del generatore.

I guasti elettrici possono essere corretti anche sostituendo le parti difettose con altre nuove. Un cortocircuito negli avvolgimenti richiede il loro riavvolgimento, il che aumenta significativamente il costo delle riparazioni. Nella catena di vendita al dettaglio è possibile trovare pezzi di ricambio per generatori, compresa la custodia dello statore con gli avvolgimenti.

Il generatore di un'auto (generatore per auto) è un dispositivo che converte l'energia meccanica in energia elettrica. Nella progettazione dei veicoli, l'autogeneratore è un generatore di corrente alternata e svolge le seguenti funzioni:

fornitura di ricarica;
alimentazione di tutti gli impianti elettrici dell'auto dopo l'avviamento;

Un generatore per auto si trova spesso nel vano motore, poiché è alimentato dal motore. Per questo motivo le soluzioni vengono installate davanti all'unità di potenza. Sulla maggior parte delle auto moderne, la trasmissione del generatore è realizzata sotto forma di trasmissione a cinghia. I modelli di veicoli dotati di motore ibrido, così come alcune auto con sistema start-stop, hanno un design speciale del generatore, poiché in tali auto è anche un generatore.

I generatori nelle automobili possono differire per dimensioni e schemi di implementazione di alcuni dispositivi (alloggiamento del generatore, azionamento, ecc.). Anche sotto il cofano, la soluzione può avere diverse posizioni di installazione. I seguenti elementi sono comuni nel dispositivo:

rotore;
statore;
la presenza di un gruppo spazzole;
blocco raddrizzatore;
regolatore di tensione;

Questi componenti si trovano nell'alloggiamento. I parametri chiave dei generatori per automobili sono i seguenti indicatori nominali: tensione, corrente, velocità di rotazione, autoeccitazione ad una certa frequenza, efficienza del dispositivo.

La tensione nominale può variare da 12 a 24 V, a seconda della progettazione dell'impianto elettrico del veicolo. La corrente nominale è la corrente massima che il dispositivo eroga alla velocità nominale di 6mila giri al minuto. Queste caratteristiche rappresentano la cosiddetta caratteristica della velocità di corrente. Parallelamente agli indicatori nominali, quando si sceglie, è necessario considerare:

la velocità operativa minima possibile, nonché la corrente minima;
velocità massima di rotazione e corrente massima;

Ora riguardo al dispositivo stesso. Il corpo è una coppia di coperture tenute insieme da bulloni. Il materiale di copertura più comune è la lega di alluminio, che non è magnetica, offre un peso ridotto e una buona dissipazione dell'energia termica (dissipazione del calore). L'alloggiamento dispone inoltre di fessure separate per la ventilazione e di un elemento di fissaggio per l'installazione e il fissaggio del generatore.

Il compito del rotore è creare un campo magnetico che ruota. Questa funzione viene implementata posizionando uno speciale avvolgimento (avvolgimento di eccitazione) sull'albero del rotore, che si trova tra le due metà polari. Parallelamente a ciò, vengono realizzate delle sporgenze su ciascuna di queste metà. Sull'albero del rotore è inoltre installata una coppia di collettori rotanti in rame, ottone o acciaio. Attraverso questi anelli, l'alimentazione viene fornita all'avvolgimento e i contatti dell'avvolgimento stessi sono fissati agli anelli mediante saldatura.
Va aggiunto che l'albero del rotore è anche il luogo in cui sono installate la girante del ventilatore e la puleggia motrice. Il rotore stesso ruota su cuscinetti. I cuscinetti possono essere del tipo a sfere o a rulli nella zona degli anelli di contatto, a seconda delle caratteristiche costruttive individuali.
L'elemento successivo della progettazione del generatore in una macchina è lo statore. Questa soluzione ha un'anima in acciaio composta da piastre, oltre che da avvolgimenti. Lo statore crea una corrente elettrica alternata. Gli avvolgimenti sono avvolti in apposite fessure nel nucleo. Poiché sono presenti tre avvolgimenti dello statore, ciò consente di creare una connessione trifase. Gli avvolgimenti possono essere disposti nelle scanalature in vari modi: il cosiddetto “loop” o “onda”. Per quanto riguarda il collegamento reciproco, le estremità degli avvolgimenti possono essere collegate in un unico punto, mentre le altre fungono da conduttori. La seconda opzione è il collegamento ad anello degli avvolgimenti in serie, che consente di ottenere conclusioni nei punti di connessione.
Diamo un'occhiata ai gruppi spazzola. Questo elemento consente di trasferire la corrente di eccitazione agli anelli collettori. L'elemento è composto da una coppia di spazzole in grafite, molle di pressione spazzole e un dispositivo per il fissaggio delle spazzole (portaspazzole). Da notare che oggi le macchine “fresche” sono dotate di un portaspazzole, che forma un'unica struttura con un altro elemento. Stiamo parlando di un design che prevede la combinazione di un regolatore di tensione e di un portaspazzole.
L'unità raddrizzatore è un convertitore di tensione. Questa unità converte la tensione sinusoidale prodotta dal generatore in tensione continua. Il raddrizzatore è costituito da piastre il cui compito è quello di asportare calore. Sulle piastre raddrizzatrici sono inoltre installati speciali diodi semiconduttori. I diodi sono installati a coppie per fase, nonché uno alla volta sui terminali positivo e negativo del generatore. Ci sono 6 diodi di potenza in totale.
Il regolatore di tensione garantisce che la corrente venga fornita a una tensione stabile. La tensione è limitata ai limiti specificati. Tieni presente che i generatori sui modelli di auto moderni hanno un regolatore di tensione elettronico. Tali regolatori sono ulteriormente suddivisi in ibridi e integrali.
La velocità e il carico dell'albero motore in costante cambiamento durante il funzionamento del motore richiedono una stabilizzazione costante della tensione. La tensione viene stabilizzata automaticamente influenzando la corrente che scorre negli avvolgimenti di campo. Il compito del regolatore è che il dispositivo controlli gli impulsi di corrente elettrica o, più precisamente, la frequenza di questi impulsi elettrici. Il regolatore determina anche il tempo (durata) degli impulsi.

Un'altra funzione del regolatore di tensione è quella di modificare la tensione necessaria per ricaricare efficacemente la batteria, tenendo conto della temperatura esterna. Quando la temperatura esterna diminuisce, il dispositivo fornisce più tensione alla batteria.

Per quanto riguarda la trasmissione del generatore, questa soluzione è una trasmissione a cinghia (utilizzando cinghie trapezoidali o cinghie poli-V) attraverso la quale ruota il rotore. Il rotore del generatore ruota fino a 3 volte più velocemente dell'albero motore stesso. Aggiungiamo che le auto moderne utilizzano una cinghia Poly-V.

Va inoltre notato che alcuni modelli di auto potrebbero avere installato un generatore di tipo induttore. Un generatore a induttore significa che non ci sono spazzole nel suo dispositivo; l'avvolgimento è installato nello statore. Il rotore di un tale generatore senza spazzole è costituito da sottili piastre di ferro. Il materiale per realizzare le piastre è il ferro del trasformatore. Il generatore dell'induttore funziona secondo il principio che si verifica un cambiamento nella conduttività magnetica nel traferro presente tra lo statore e il rotore.

Come funziona un generatore per auto?

Un esame dettagliato delle funzioni dei singoli componenti del dispositivo generatore ci consente di farci un'idea dei principi di funzionamento dell'intero dispositivo. L'autista gira la chiave nell'accensione, dopodiché l'elettricità della batteria passa attraverso le spazzole del generatore e gli anelli collettori, raggiungendo l'avvolgimento di campo. Di conseguenza, sull'avvolgimento viene creato un campo magnetico.

L'avviatore dell'auto inizia a ruotare l'albero motore. Il rotore del generatore inizia a ruotare dall'albero motore attraverso una trasmissione a cinghia. Il campo magnetico nella zona del rotore viene amplificato dagli avvolgimenti dello statore. Di conseguenza, ai terminali di questi avvolgimenti appare una tensione alternata. Quando il rotore del generatore raggiunge una certa frequenza, il generatore inizierà a funzionare in modalità di autoeccitazione. In altre parole, dopo l'avvio del motore, che provoca la necessaria rotazione del rotore del generatore, l'avvolgimento di eccitazione inizia ad essere alimentato dal generatore e non dalla batteria.

La tensione alternata creata dal generatore viene convertita in tensione continua grazie al funzionamento del raddrizzatore. La corrente elettrica proveniente dal generatore alimenta la rete di bordo del veicolo, garantisce il funzionamento del sistema di accensione e di altri consumatori di energia. Il generatore fornisce anche corrente per caricare la batteria. Se la velocità di rotazione dell'albero motore e il carico cambiano, il regolatore di tensione viene collegato, determinando il tempo per il quale è necessario accendere gli avvolgimenti di campo, tenendo conto di determinate condizioni. Se la velocità del generatore aumenta e il carico diminuisce, il periodo di tempo per l'attivazione dell'avvolgimento di campo si riduce. All'aumentare del carico e alla diminuzione della velocità, il regolatore aumenta il tempo di accensione degli avvolgimenti.

Va aggiunto che se i consumatori utilizzano più elettricità di quella che il generatore dell'auto può produrre, la batteria viene automaticamente utilizzata. È possibile monitorare le condizioni del generatore utilizzando la spia di controllo della carica sul cruscotto. La lampada indicata rappresenta molto spesso un pittogramma a forma di batteria. Se la spia si accende, indica che la batteria del generatore non si sta caricando. Possibili ragioni potrebbero essere una cinghia poly-V rotta, un guasto del relè-regolatore del generatore, ecc.

A cosa serve un generatore?

La fornitura di energia elettrica per alimentare la rete di bordo fino all'avviamento del motore è effettuata dalla batteria. Tuttavia, la batteria non può generare corrente; la immagazzina solo al suo interno, rilasciandola quando necessario. Per questo motivo, è impossibile utilizzare una batteria per garantire costantemente il funzionamento delle apparecchiature elettriche dell'auto: cederà rapidamente tutta l'elettricità e si scaricherà completamente. Anche quando si avvia il propulsore, la batteria cede una parte significativa della sua carica, poiché il motorino di avviamento consuma molta elettricità.

Il generatore dell'auto garantisce il ripristino della carica della batteria e la fornitura di energia a tutte le utenze collegate alla rete di bordo. Non immagazzina elettricità come una batteria, ma la produce continuamente mentre il motore è in funzione. Ma mentre il motore a combustione interna non è in funzione, questa unità non funziona e la funzione di alimentazione della rete di bordo è svolta dalla batteria.

Il funzionamento di un generatore per auto ricorda il funzionamento di un motore elettrico, solo al contrario. Un motore elettrico riceve energia e la converte in azione meccanica, mentre un generatore converte la rotazione meccanica del rotore in energia elettrica.

In breve, il principio con cui funziona un generatore per auto può essere spiegato come segue: la rotazione del rotore porta alla formazione di un campo magnetico e influisce sull'avvolgimento dello statore. Ciò porta alla nascita di corrente elettrica in quest’ultimo, che viene poi fornita alle utenze collegate alla rete di bordo del veicolo.

Tuttavia, il funzionamento di un autogeneratore presenta alcune caratteristiche che devono essere prese in considerazione. Un moderno generatore elettrico installato nelle auto è trifase e produce corrente alternata, mentre per alimentare la rete di bordo è necessaria la corrente continua. Inoltre, la corrente elettrica generata deve avere parametri rigorosamente definiti, altrimenti esiste un'alta probabilità che danneggi l'apparecchiatura. Per evitare ciò, l'unità è dotata di elementi aggiuntivi.

Il dispositivo di un generatore per auto

L'autogeneratore comprende diversi componenti:

Rotore.
Statore.
Blocco spazzole.
Blocco raddrizzatore (ponte a diodi).

1 - cuscinetto posteriore; 2 - blocco raddrizzatore; 3 - anelli collettori; 4 - pennello; 5 — portaspazzole; 6 - involucro; 7 - diodo; 8 - manicotto del cuscinetto; 9 - vite; 10 — quarta di copertina; 11 — girante; 12 - vite; 13 - rotore; 14 - avvolgimento del rotore; 15 — copertina; 16 - albero del rotore; 17 — lavatrice; 18 - noce; 19 — puleggia; 20: cuscinetto anteriore; 21: avvolgimento del rotore; 22 - statore.

Rotore

Un rotore (dall'inglese rotazione) è la parte mobile di un autogeneratore. È costituito da un albero su cui si trova un avvolgimento di eccitazione, situato tra due metà polari. Questi ultimi sono realizzati mediante stampaggio, ciascuno di essi presenta sei sporgenze a forma di becco poste sopra l'avvolgimento. Queste metà formano un sistema di poli e anelli collettori. Lo scopo degli anelli è fornire corrente elettrica all'avvolgimento attraverso i suoi terminali.

L'avvolgimento di eccitazione è progettato per creare un campo magnetico. Per risolvere questo problema è necessario applicarvi una debole corrente elettrica. Prima di avviare l'unità di potenza, la batteria fornisce corrente per formare un campo magnetico. Quando il motore a combustione interna è in funzione e la velocità raggiunge il valore richiesto, il generatore fornirà corrente all'avvolgimento di eccitazione

Inoltre, il rotore contiene:

Puleggia di azionamento.
Cuscinetti volventi.
Dispositivo di raffreddamento (ventola).

Il rotore si trova all'interno dello statore, inserito tra i coperchi dell'alloggiamento. I coperchi sono dotati di sedi nelle quali sono alloggiati i cuscinetti del rotore. Inoltre, il coperchio situato sul lato della puleggia motrice è dotato di fori per la ventilazione.

Schema di ventilazione del generatore

Statore

Questo elemento, a differenza di quello sopra descritto, è immobile (statico), motivo per cui ha preso il nome. Il suo compito è ottenere una corrente elettrica di entità variabile che si forma sotto l'influenza del campo magnetico del rotore. Lo statore è costituito da avvolgimenti e un nucleo. Quest'ultimo è realizzato in lamiera d'acciaio e presenta scanalature per la posa di tre avvolgimenti (in base al numero di fasi). Gli avvolgimenti possono essere posati in due modi: ad anello o ad onda. Anche lo schema della loro connessione può essere diverso: sotto forma di stella o triangolo.

1 - nucleo; 2 - avvolgimento; 3 - cuneo scanalato; 4 - scanalatura; 5 - terminale per il collegamento al raddrizzatore.

In un collegamento a stella tutti gli avvolgimenti sono collegati insieme ad un'estremità in un punto comune. I loro secondi fini servono come conclusioni. Il circuito "triangolo" prevede il collegamento degli avvolgimenti secondo un principio diverso: il 1o al 2o, il 2o al 3o e il 3o, a sua volta, al 1o. In questo caso la funzione dei terminali è svolta dai punti di connessione. Entrambi i diagrammi sono chiaramente mostrati nella figura.

Circuito stella e triangolo

Blocco spazzole

Il compito di questo componente del generatore è trasmettere elettricità all'avvolgimento di eccitazione. Strutturalmente, il blocco è un alloggiamento al cui interno si trovano una coppia di spazzole di grafite caricate a molla. Questi ultimi vengono premuti contro gli anelli collettori con l'aiuto di molle, ma non sono fissati rigidamente ad essi.

Il regolatore è necessario per mantenere la tensione di uscita entro i limiti stabiliti. Ciò è necessario perché la quantità di corrente, nonché i suoi parametri, dipendono dalla velocità del motore e la durata della batteria è direttamente correlata alla differenza di potenziale applicata. Una tensione insufficiente porterà a una sottocarica "cronica" della batteria e una tensione eccessiva porterà a un sovraccarico. Sia nel primo che nel secondo caso, la durata della batteria diminuirà notevolmente. Le auto moderne sono dotate di regolatori elettronici a semiconduttore.

Ponte a diodi (blocco raddrizzatore)

Il compito di questo elemento è convertire la corrente alternata che gli viene fornita in corrente continua necessaria per alimentare la rete di bordo. Strutturalmente, è costituito da piastre termoisolanti, nelle quali sono montati 6 diodi - 2 per ciascun avvolgimento dello statore (su “+” e su “-”).

Il principio di funzionamento di un generatore per auto

Vediamo ora come funziona l'autogeneratore. Quando si gira la chiave nell'interruttore di accensione, la tensione viene fornita all'avvolgimento, passando attraverso gli anelli collettori e anche attraverso il blocco spazzole. Il risultato è la comparsa di un campo magnetico attorno all'avvolgimento di eccitazione. Ruota costantemente con il rotore, agendo sugli avvolgimenti dello statore. Ai terminali di quest'ultimo appare una corrente elettrica alternata, che viene poi fornita al ponte a diodi. All'uscita del raddrizzatore la corrente ha già un valore costante. Successivamente, viene fornito al regolatore di tensione, dal quale va alle spazzole di grafite, fornisce energia alle utenze incluse nella rete di bordo e ricarica la batteria.

La tensione di uscita del dispositivo viene regolata come segue. Il regolatore, operando insieme al blocco spazzole, modifica la quantità di tensione fornita all'avvolgimento. Ciò porta a un cambiamento nei parametri del campo magnetico e nella quantità di elettricità generata. Inoltre, il regolatore esegue una compensazione termica, la cui essenza è che la tensione cambia in proporzione inversa alla temperatura (più è bassa, maggiore è la differenza di potenziale e viceversa).

Malfunzionamenti di base del generatore di un'auto

Questa unità è abbastanza affidabile e, se utilizzata correttamente, non si guasta per molto tempo. Tuttavia, si verificano ancora guasti e le cause dei problemi possono essere di natura elettrica o meccanica.

Guasti elettrici

Tali problemi si verificano più spesso di quelli meccanici, è abbastanza difficile identificarli ed eliminarli correttamente. Potrebbe trattarsi di un cortocircuito degli avvolgimenti di eccitazione sullo statore o sul rotore, sulla loro rottura, sulla rottura del regolatore di tensione o sulla rottura dei diodi sul raddrizzatore. Tali problemi sono anche pericolosi perché influiscono negativamente sulla batteria finché non vengono identificati e corretti. Pertanto, un regolatore di tensione guasto causerà la ricarica costante della batteria. Allo stesso tempo, non ci sono praticamente segni esterni di malfunzionamento; molto spesso viene rilevato durante diagnostiche complesse, misurando la tensione di uscita sull'autogeneratore o sospettando che qualcosa non va quando le batterie si guastano una dopo l'altra dopo aver funzionato solo per pochi mesi.

Un'interruzione o un cortocircuito negli avvolgimenti di campo può essere eliminato riavvolgendo. Altri guasti elettrici vengono corretti sostituendo la parte guasta.

Problemi meccanici

La causa dei problemi meccanici è solitamente l'usura delle spazzole in grafite, della puleggia motrice o delle spazzole, nonché la rottura della cinghia di trasmissione del generatore. Questi malfunzionamenti sono abbastanza facili da diagnosticare dal rumore estraneo che si sente quando il generatore è in funzione. Questi problemi vengono eliminati sostituendo l'elemento non funzionante.

Resta infine da dare consigli per diagnosticare periodicamente il generatore, controllando l'usura dei suoi componenti e misurando la tensione in uscita dall'unità. Ciò consentirà di individuare ed eliminare tempestivamente eventuali malfunzionamenti emersi, evitando così problemi alla batteria e ai dispositivi elettrici presenti nella rete di bordo del veicolo.