Принцип действия генератора

Генераторами называются машины, преобразующие механическую энергию в электрическую. Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС. Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.

Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.

Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.

Возьмем проводник в виде изогнутой петли, которую в дальнейшем будем называть рамкой (рис. 1), и поместим ее в магнитное поле, создаваемое полюсами магнита. Если такой рамке сообщить вращательное движение относительно оси 00, то стороны ее, обращенные к полюсам, будут пересекать магнитные силовые линии и в них будет индуктироваться ЭДС.

Рис. 1. Индуктирование ЭДС в пелеобразном проводнике (рамке), вращающемся в магнитном поле

Присоединив к рамке при помощи мягких проводников электрическую лампочку, мы этим самым замкнем цепь, и лампочка загорится. Горение лампочки будет продолжаться до тех пор, пока рамка будет вращаться в магнитном поле. Подобное устройство представляет собой простейший генератор, преобразующий механическую энергию, затрачиваемую на вращение рамки, в электрическую энергию.

Такой простейший генератор имеет довольно существенный недостаток. Через небольшой промежуток времени мягкие проводника, соединяющие лампочку с вращающейся рамкой, скрутятся и разорвутся. Для того чтобы избежать подобных разрывов в цепи, концы рамки (рис.2) присоединяются к двум медные кольцам 1 и 2, вращающимся вместе с рамкой.

Эти кольца получили название контактных колец. Отведение электрического тока с контактных колец во внешнюю цепь (к лампочке) осуществляется упругими пластинками 3 и 4, прилегающими к кольцам. Эти пластинки называются щетками.

Рис. 2. Направление индуктированной ЭДС (и тока) в проводниках А и Б рамки, вращающейся в магнитном поле: 1 и 2 — контактные кольца, 3 и 4 — щетки.

При таком соединении вращающейся рамки с внешней цепью разрыва соединительных проводов не произойдет, и генератор будет работать нормально.

Рассмотрим теперь направление индуктирующейся в проводниках рамки ЭДС или, что то же самое, направление индуктированного в рамке тока при замкнутой внешней цепи.

При направлении вращения рамки, которое показано на рис. 2, в левом проводнике АА ЭДС будет индуктироваться в направлении от нас за плоскость чертежа, а в правом ВВ — из-за плоскости чертежа на нас.

Так как обе половины проводника рамки соединены между собой последовательно, то индуктированные ЭДС в них будут складываться, и на щетке 4 будет положительный полюс генератора, а на щетке 3 отрицательный.

Проследим за изменением индуктированной ЭДС за полный оборот рамки. Если рамка, вращаясь в направлении часовой стрелки, повернется на 90° от положения, изображенного на рис. 2, то половинки ее проводника в этот момент будут двигаться вдоль магнитных силовых линий, и индуктирование ЭДС в них прекратится.

Дальнейший поворот рамки еще на 90° приведет к тому, что проводники рамки снова будут пересекать силовые линии магнитного поля (рис. 3), но проводник АА будет при этом по отношению к силовым линиям двигаться не снизу вверх, а сверху вниз, проводник же ВВ, наоборот, будет пересекать силовые линии, двигаясь снизу вверх.

Рис. 3. Изменение направления индуктированной э. д. с. (и тока) при повороте рамки на 180° по отношению к положению, приведенному на рис. 2.

При новом положении рамки направление индуктированной ЭДС в проводниках АЛ и ВВ изменится на обратное. Это следует из того, что самое направление, в котором каждый из этих проводников пересекает в этом случае магнитные силовые линии, изменилось. В результате полярность щеток генератора также изменится: щетка 3 станет теперь положительной, а щетка 4 отрицательной.

Вращая рамку дальше, снова будем иметь движение проводников АА и ВВ вдоль магнитных силовых линий, а в дальнейшем — повторение всех процессов сначала.

Таким образом, за один полный оборот рамки индуктированная ЭДС дважды меняла свое направление, причем величина ее за это же время также дважды достигала наибольших значений (когда проводники рамки проходили под полюсами) и дважды равнялась нулю (в моменты движения проводников вдоль магнитных силовых линий).

Вполне понятно, что изменяющаяся по направлению и величине ЭДС вызовет в замкнутой внешней цепи изменяющийся по направлению и величине электрический ток.

Так, например, если к зажимам данного простейшего генератора присоединить электрическую лампочку, то за первую половину оборота рамки электрический ток через лампочку будет идти в одном направлении, а за вторую .половину оборота — в другом.

Рис. 4. Кривая изменения индуктированного тока за один оборот рамки

Представление о характере изменения тока при повороте рамки на 360°, т. е. за один полный оборот, дает кривая на рис. 4. Электрический ток, непрерывно изменяющийся по величине и направлению, носит название переменного тока.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Замена генератора: описание процесса с комментариями

Иногда случается, что автомобильный генератор полностью выходит из строя и его невозможно отремонтировать. Такое происходит в двух случаях, после серьёзной аварии, когда корпус генератора разбит или когда корпус разваливается от старости. В таких случаях ремонт генератора является нецелесообразным и проще его заменить новым. Бывает и так, что установив на автомобиль мощную акустическую систему, владелец начинает замечать, что штатный генератор не успевает заряжать аккумулятор. В этом случае генератор заменяется на более мощный.

Часто на старых автомобилях установлены простые и надёжные генераторы, которые работают десятилетиями без замены. При снятии таких агрегатов зачастую приходится срезать элементы крепления, так как они буквально «прикипают».

Как снять генератор

Замена генератора, особенно на старых автомобилях – процедура достаточно сложная и проблематичная. Нужно заранее запастись набором инструментов, которые помогут самостоятельно снять генератор с машины. На некоторых иномарках генератор можно снять сверху, у других приходится работать через колёсную арку или даже снизу. Предварительно нужно определиться, каким образом легче будет снять генератор на конкретном автомобиле. Для того, чтобы исключить слом креплений, все крепёжные элементы необходимо обработать жидкостью WD-40. Чтобы упростить процесс снятия генератора, работы желательно проводить на яме или подъёмнике.

Генератор можно снять тремя способами:

1. Вверх, вытаскивая его на себя;
2. Вниз, заводя его под двигатель;
3. Или вниз, выводя его через колёсную арку.

Как достать генератор, нужно определять на месте, исходя из модели вашего автомобиля. Если у вас имеется инструкция по эксплуатации автомобиля, там будут отмечены эти нюансы.

Порядок процедуры снятия генератора своими руками

Снимая генератор, нужно придерживаться такой последовательности:

1. С двигателя снимаются все агрегаты, перекрывающие доступ к генератору;
2. Снимается приводной ремень со шкива генератора;
3. Откручиваются крепления генератора ;
4. Извлекается генератор.

Мешать снятию может термостат, аккумулятор и различные провода и патрубки. Если не промаркировать провода при снятии, могут возникнуть проблемы при подключении генератора (если у вас имеется схема установки и подключения генератора, провода можно не маркировать).

Для снятия ремня генератора нужно ослабить крепление генератора и изменить положение натяжного ролика. После этого можно легко снять ремень. Перед тем, как приступить к процедуре откручивания болтов, на которых держится генератор, следует побрызгать крепления вэдэшкой. Если всё сделано правильно, генератор легко достанется из моторного отсека.

Детальная инструкция, как снять генератор своими руками на примере генератора ВАЗ 2107

Пошаговая схема снятия генератора ВАЗ 2107 выглядит так:

1. До начала работ необходимо полностью обесточить автомобиль, для этого нужно просто снять минусовую клемму от аккумулятора;
2. Снимается защита двигателя с правой стороны и брызговик;
3. От генератора нужно отсоединить все провода, запомнив при этом их расположение (если у вас имеется схема установки, можно не запоминать);
4. Теперь необходимо отсоединить генератор от корпуса двигателя (с этим определённо возникнут трудности);
5. Достаём генератор. Если он не откручивается, заливаем крепления вэдэшкой, а болт выбиваем с помощью молотка (бить нужно не сильно, иначе можно вырвать крепления).

Если болт не желает выбиваться, генератор придётся снимать вместе с его креплениями. Для снятия креплений необходимо выкрутить два болта. Иногда попадаются и трёхболтовые крепежи.

Часто для снятия генератора в сборе с креплениями приходится снимать радиатор охлаждения. Только не стоит извлекать его наружу и демонтировать все патрубки радиатора, достаточно просто отодвинуть его в сторону, чтобы получить доступ к кронштейнам. Устранив все препятствия, можно легко достать генератор с креплениями.

Иногда снятие и установка генератора проходит по более простой схеме, это случается при замене относительно нового генератора на более мощный или когда автомобиль ещё новый. В этом случае некоторые специалисты умудряются вытащить его через правую колёсную арку. Процедура снятия ни чем не отличается от вышеизложенной, только не нужно будет снимать радиатор. Для извлечения генератора через колёсную арку нужно вывернуть руль до упора. Перед тем, как достать генератор не забудьте снять приводной ремень со шкива.

Схема подключения генератора ВАЗ 2107

Для автомобиля ВАЗ 2107 используются два типа генераторов. Они отличаются друг от друга рядом особенностей, но процесс их установки и подключения абсолютно идентичные. Электрическая схема подключения имеет некоторые отличия, связанные с их конструкцией.

Монтаж нового генератора

Новый генератор следует устанавливать в соответствии со схемой установки. Сначала устанавливается на своё место генератор, потом зажимаются болты креплений. Потом надевается ремень генератора, который нужно будет впоследствии отрегулировать, подключаются все фишки и провода. Защиту одевать пока не стоит, нужно будет ещё провести регулировку ремня. При проведении процедуры регулировки нужно натянуть ремень строго по инструкции установки.

При установке нужно обратить внимание на состояние роликов, натяжной планки и нижнего болта. Лучше сразу заменить их, если они имеют люфты (ролики) и повреждённую резьбу (болты). Следует помнить, что ролики должны быть установлены без перекосов.

Особенности регулировки ремня генератора

Для стабильной работы генератора приводной ремень должен быть натянут в соответствии с мануалом. Слабое натяжение приведёт к пробуксовке ремня, и аккумулятор будет заряжаться не полностью, что приведёт к его выходу из строя. При повышенном потреблении энергии аккумулятор может сесть даже при кратковременной остановке.

Процедура регулировки натяжения ремня занимает не более 15 минут (при наличии опыта). Не стоит отдавать деньги на станции техобслуживания, данная процедура делается с помощью пары гаечных ключей.

1. Нужно слегка ослабить контргайку на натяжной планке. Если этого не сделать, не получится провернуть регулировочный болт. Если мешает бачок омывателя, можно его демонтировать, но это не обязательное условие;
2. Вращая болт натяжителя, следует добиться момента оптимального натяжения клиновидного ремня генератора;
3. В завершении процедуры остаётся с усилием закрутить контргайку на натяжной планке;
4. Остаётся лишь проверить натяжение ремня.

Процедура проверки должна проводиться в обязательном порядке, чтобы убедиться в корректно выполненной работе по натяжению ремня. Нужно включить зажигание и осмотреть приборную панель, где должна загореться лампочка зарядки аккумулятора. После этого нужно завести мотор и дать машине поработать на холостом ходу. Если лампочка заряда аккумулятора погаснет через несколько секунд, значит ремень натянут правильно. Если же лампочка будет периодически зажигаться и гаснуть, то стоит натянуть ремень сильнее.

Регулировку ремня может выполнить даже начинающий автолюбитель. Главное — строго следовать пунктам инструкции и проводить диагностику натяжения ремня.

Замены генератора можно избежать, если вовремя проводить профилактику данного узла. Не стоит вспоминать про генератор, когда он полностью перестанет выполнять свою работу, иначе можно вывести из строя даже новый аккумулятор.

Источник

«Народный» тестер аккумуляторов Konnwei KW600: подробный обзор с историей обновлений

Тест и обзор восьми аккумуляторных тестеров старых поколений: Foxwell BT100 Pro, DHC BT280, TooL it DBT300, Autool BT360, All-sun EM571, Lancol Micro-468 и Micro-200, — в предыдущей статье.

Внутри красочной коробки из микрогофрокартона контурная укладка из листового пластика. Инструкция на английском языке. Кроме неё, в комплекте кабель miniUSB для подключения к ПК. Чехол или противоударная рубашка из резиноподобного материала такой комплектацией устройства не предусмотрены. Питается от испытуемой АКБ.

В обновлённом варианте комплектации, к тестеру прилагается практичный мешочек из нейлоновой ткани с вышитым цветным логотипом. Можно посмотреть на KW600 в официальном магазине Konnwei на Али.

Провода достаточно длинные, что очень удобно при проверке аккумулятора на автомобиле, особенно когда он расположен в труднодоступном месте. Корпус тестера лёгкий, с большими, мягкими кнопками, которые удобно нажимать даже в перчатках. Крокодилы крепкие, c хорошим сильным прижимом, качественной пайкой и литыми изолирующими ручками, имеют изолированные губки для точного измерения напряжения на клеммах АКБ (четырёхпроводное подключение по Кельвину). Провода снабжены кольцом-липучкой, чтобы аккуратно и компактно сложить.

Тестер снабжён большим цветным TFT экраном с широким углом обзора. Меню предоставляет выбор из нескольких языков интерфейса, включая русский.

Кроме проверки параметров аккумуляторной батареи на основании измерений её внутреннего сопротивления на пульсирующем токе, прибор умеет сохранять и выводить на печать результаты испытаний, тестировать бортовую сеть автомобиля на предмет исправной работы генератора, а также работать в качестве логгера бортового напряжения, подобно осциллографу. График напряжения на клеммах АКБ до, во время и после пуска двигателя можно как посмотреть на экране, так и запомнить.

Протестируем прибор на новом аккумуляторе Topla Energy E60X. Его паспортные характеристики: напряжение 12 В, ёмкость 20-часового разряда по ГОСТ до 10.5 В 60 А*ч, резервная ёмкость 100 минут, ток холодной прокрутки (ТХП) 600 А по стандарту EN.

▍ Проверка тестера вне салона автомобиля

Выбираем тип аккумуляторной батареи.

Прибор поддерживает 10 стандартов измерения тока холодной прокрутки: CCA, IEC, EN, DIN, CA, BCI, MCA, SAI, GB, JIS.

И через секунду видим результаты теста!

Здоровье АКБ (state of health, SoH) 96%, пусковой ток EN 588 A, внутреннее сопротивление 4.90 миллиома. АКБ исправна. Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ, оно же ЭДС — электродвижущая сила без нагрузки), 13.26 В.

Показывает 98%. Для большинства тестеров это максимальные показания. Видимо, их производители небезосновательно считают, что в большинстве случаев аккумулятор заряжен не более, чем на 98 процентов.

SoH обычно вычисляется табличным способом на основании напряжения разомкнутой цепи, и в силу таких присущих свинцово-кислотным аккумуляторам, особенно современных типов, «болячек», как расслоение электролита и мнимый заряд, этот процент заряженности получается весьма грубым и приблизительным, и далеко не всегда соответствует действительности.

Убедиться в 100-процентной заряженности аккумуляторной батареи можно на основании уровня и плотности электролита (если никто не доливал лишнюю кислоту). Но как быть с АКБ без доступа к электролиту, — необслуживаемыми, — которых сейчас большинство? — По поведению аккумулятора при подаче на клеммы зарядного тока небольшой величины, например, как в этой статье. Но и тут здесь нюансы: после заряда постоянным током значения будут одни, прерывистым и асимметричным — другие.

Подробности о «секретном» этапе «высоковольтного» дозаряда свинцового аккумулятора, позволяющем убедиться в его полной 100% заряженности, можно найти, например, здесь.

Непростое это дело — диагностировать всю палитру современных кислотных аккумуляторных батарей. Посмотрим, насколько фирме Konnwei удалось добиться успехов на этом поприще.

Высокое НРЦ 13.26 В говорит о том, что если АКБ действительно полностью заряжена, показатели пускового тока наверняка улучшатся после отстоя.

Но при работе с аккумуляторами не следует забывать о физических и химических свойствах, влияющих на результаты замеров и эксплуатационные характеристики. График зависимости сопротивления электролита от концентрации серной кислоты при одной и той же температуре имеет точку перегиба.

Это значит, внутреннее сопротивление 100% заряженной АКБ будет чуть выше, чем у недозаряженной. Что нередко смущает автолюбителей, пользующихся экспресс-тестерами. Появляется опасение, будто заряд навредил аккумулятору. Опасение ложное, так как небольшое снижение показателя ТХП обусловлено физическими свойствами электролита, а не разрушением пластин.

В меню ИНФО можно посмотреть серийный номер устройства, дату производства — июнь 2019 года, а также текущую версию программного обеспечения:

Версия программного обеспечения тестера на момент съёмки первого видео 1.1.2, аппаратная версия V1.0.0.

В меню ПОВТОР можно посмотреть запись осциллограммы сигнала напряжения с клемм, результаты последнего теста АКБ, а также удалить данные теста.

Повтор осциллограммы воспроизводится в реальном времени. Зелёная полоска снизу экрана показывает прогресс воспроизведения.

Теперь протестируем прибор на бывшем в употреблении аккумуляторе Dominator 55. Он произведён по гибридной Ca+ технологии. Ёмкость 55 А*ч, пусковой ток в EN 480 А, резервная ёмкость 90 минут.

Функция «Быстрая проверка» позволяет не вводить тип АКБ, стандарт измерения и паспортный пусковой ток, а просто выбрать номинальную ёмкость.

Внутреннее сопротивление 8.41 мОм, НРЦ 12.67 В, ТХП по китайскому стандарту GB (Гобяо) 231 ампер из стандартных 440, автоматически выбранных тестером на основе введённых 55 А*ч. SoH 27%, вердикт — ЗАМЕНИТЬ.

Уровень заряженности SoC при этом показывает 98%.

Результат — 8.41 мОм, 12.67 В, пусковой ток по EN 341 из 480, SoH 50%.

Видим, что ТХП при измерении по разным стандартам значительно отличается, но вердикт тот же:

Испытаем EFB аккумулятор АКОМ +EFB 6СТ-60VL 60 А*ч, EN 560 А.

На дисплее 4.87 мОм, EN 593 из 560 А, 12.70 В, SoH 100%, SoC 98%, АКБ ИСПРАВНА.

Противный писк при нажатии клавиши можно отключить из меню НАСТРОЙКИ.

Тест дисплея выводит на экран цветные полосы, белый фон и чёрный фон.

Тест клавиатуры отображает названия нажатых кнопок на английском языке. Выход — по двойному нажатию EXIT.

▍ Проверка тестера на автомобиле. АКБ Fireball FB 6СТ-60VL.

В салоне автомобиля доступны пункты меню «Проверка АКБ», «Проверка вращения» и «Проверка зарядки».

Пункт «Проверка АКБ» выводит на экран следующую инструкцию. 1. Проверьте поверхностный заряд. Включите фары. 2. Включите лампы головного света примерно на 10 секунд. 3. Выключите фары.

Далее идёт меню обычного теста с выбором типа АКБ, стандарта измерения и номинального тока холодной прокрутки.

Результат — 6.40 мОм, 12.59 В, пусковой ток по EN 451 из 540 А, SoH 69%. АКБ ИСПРАВНА. SoC 98%.

Тест «Проверка вращения» предлагает запустить двигатель.

Так что KW600 — это ещё и низкочастотный запоминающий осциллограф для бортовой сети.

Это ещё не всё. Далее идёт проверка при активной нагрузке:

Тестер предписывает увеличить скорость вращения коленвала до 2500 оборотов в минуту и удерживать её в течение 5 секунд.

В режиме «Форма волны» прибор показывает осциллограмму, текущее, максимальное и минимальное значения напряжения. Можно запустить ДВС и построить график просадки напряжения АКБ при пуске двигателя и его роста при работе генератора.

При выходе из режима осциллоскопа, тестер спрашивает, сохранять форму волны в памяти, или нет

Теперь попробуем воссоздать картину неисправного генератора, перенастроив зарядное напряжение на 13 В.

При повторной проверке вращения (cranking test) время запуска двигателя сократилось до 3838 мс, а напряжение под стартерной нагрузкой снизилось до 10.69 В. Этого следовало ожидать: двигатель прогрелся, а аккумулятор не успел восполнить заряд.

Проверка зарядки показывает падение бортового напряжения до 13.00 В и рост его пульсаций до 80 мВ.

После проверки под активной нагрузкой, на итоговом экране выводятся данные. Прибор посчитал генератор неисправным, как и должен был.

Тестируем изношенный TAB Polar Ca/Ca 60 A*ч, 600 A EN с остаточной ёмкостью 10 А*ч.:

Обратим внимание, аккумулятор Fireball 6СТ-60VL на автомобиле с SoH 69% тестер посчитал исправным, а этот изношенный TAB Polar с SoH 73% — подлежащим замене. Получается, алгоритм оценки исправности АКБ у Konnwei KW600 основывается не только на проценте здоровья, но учитывает и другие факторы отклика электрохимической системы на разрядный импульс.

▍ Подключение к ПК и обновление

Программное обеспечение прибора Konnwei KW600 поддерживает Windows XP, 7, 8, 10. Переходим по адресу konnwei.com, и попадаем на официальный сайт производителя.

Распаковываем архив и устанавливаем самым обычным образом, запускаем. BTlink общается с тестером по USB через виртуальный COM-порт. Окно программы имеет две вкладки: Internet Upgrade для автоматического поиска обновления в Интернете и Print для печати результатов из памяти тестера.

Чтобы просмотреть или вывести на печать результаты измерений из памяти тестера, нужно запустить BTlink и подключить прибор к USB кабелю, не нажимая на нём никаких кнопок, после чего выбираем в меню пункт ПЕЧАТЬ и нужные нам данные. Загружаем результат теста.

В версии 1.1.3 русский текст, выводимый в окно BTlink, был нечитабельным. После обновления до 1.1.5 всё исправилось, кроме греческой буквы Омега, скорее всего, отсутствовавшей в шрифте самого ПК.

График формы сигнала на экране ПК, в отличие от экрана тестера, можно рассмотреть в подробностях и сдвигать вперёд и назад. При наведении указателя мыши на точку графика, BTlink показывает значение напряжения в этой точке.

▍ История проблемы с AGM

До февраля 2020 года, тестеры KW600 и KW210 имели всего один алгоритм на все типы АКБ, несмотря на то, что в меню значатся 5 типов. Обновление до версии 1.2.3 добавило алгоритм для AGM. В лаборатории автоэлектрики «Вектор» произведено сравнение показаний тестов AGM до и после обновления.

АКБ Topla Ca/Ca AGM Stop&Go AG60 , паспортные характеристики: 60 А*ч, EN 680 A

Благодаря обновлению, результаты измерений тока холодной прокрутки AGM стали адекватными.

Результаты по обычной «мокрой» АКБ, как видим, не изменились. Теперь у тестера появился специальный алгоритм для AGM. А устаревший режим быстрой проверки, подходящий для малосурьмянистых АКБ наподобие этого антиквариата, из прошивки исключён. Konnwei сделали всё совершенно правильно.

▍ Выводы

Итак, прибор KW600 имеет защищённый от повреждений цветной экран, эргономичный корпус и кнопки, достаточно крепкую конструкцию, длинные провода, достойно русифицирован, а самое главное, измеряет параметры АКБ быстро и оценивает её состояние адекватно. Имеется масса различных полезных функций. Производитель осуществляет техническую поддержку продукта, совершенствует программное обеспечение и предоставляет обновления на официальном сайте.
О других моделях аккумуляторных тестеров Konnwei расскажем в следующих публикациях.

Статья написана в сотрудничестве с автором видео — Аккумуляторщиком Виктором VECTOR.

Источник