От чего зависит напряжение вырабатываемое генератором?

Как работает электрический генератор

Функция любого электрического генератора — вырабатывать электрический ток. Но на самом деле генератор ничего не производит, а лишь преобразует один вид энергии — в другой (как это и свойственно всем энергетическим процессам в природе). Чаще всего, произнося словосочетание «электрический генератор», имеют ввиду машину, преобразующую механическую энергию — в электрическую.

Механическая энергия может быть получена от расширяющегося под давлением газа или пара, от падающей воды или даже вручную. В любом случае для получения от генератора электрической энергии, ему необходимо сначала передать эту энергию в приемлемой форме, чаще всего в механической.

— А откуда у вас электричество?
— Два гигантских хомяка крутят колёса в секретном бункере.

Остаться в живых (Lost)

Генераторы, работающие посредством механического привода, — доминирующий вид генераторов в современном мире. Такие генераторы работают на атомных и гидроэлектростанциях, в автомобилях, в дизельных и бензиновых генераторах, на ветряках, в ручных динамо-машинах и т. д. Пар, бензин, ветер — служат источниками механической энергии, вращающей ротор генератора.

Пример работы простого электрогенератора:

На роторе генератора закреплена обмотка намагничивания или постоянные магниты. В последние годы широкое распространение получают генераторы с неодимовыми магнитами на роторе, так как современные неодимовые магниты не уступают по своим характеристикам мощной обмотке намагничивания.

Принцип выработки электрической энергии в генераторе основан на явлении электромагнитной индукции, которое заключается в том, что изменяющийся в пространстве магнитный поток индуцирует вокруг этого пространства электрическое поле.

И если в область где присутствует это индуцированное электрическое поле поместить проводник, то в нем наведется (будет индуцирована) ЭДС — электродвижущая сила, и между концами проводника можно будет наблюдать (измерить, использовать для питания нагрузки) соответствующее напряжение.

Изменяющийся магнитный поток получается в генераторе при помощи движущихся вместе с ротором магнитов или полюсных наконечников, намагничиваемых специальными обмотками — обмотками намагничивания. Обмотки намагничивания обычно получают питание через щетки и контактные кольца.

Применение генератора для электрификации модели железной дороги:

Провода, в которых наводится ЭДС (электрическое напряжение) в генераторе, представляют собой обмотку статора, расположенную, как правило, в магнитопроводе, закрепленном на неподвижной части электрической машины. Эта обмотка у генераторов разного типа может быть выполнена различным образом.

В трехфазных генераторах переменного тока приняты обмотки статора, изготовленные по трехфазной схеме, — три части такой трехфазной обмотки могут быть соединены «звездой» или «треугольником».

Соединение звездой позволяет получить от генератора напряжение большей величины, чем при соединении треугольником. Разница в напряжениях составит корень из 3 раз (около 1,73). Чем больше напряжение — тем меньше максимальный ток, который можно получить от данного генератора на нагрузке.

Работа электрического генератора на электростанции:

Номинальная мощность генератора зависит от нескольких факторов, которые определяют его номинальные ток и напряжение. Напряжение на выходных клеммах генератора зависит от длины обмотки (провода) статора, от скорости вращения ротора и от индукции магнитного поля на его полюсах. Чем эти параметры больше — тем большее напряжение получается с генератора на холостом ходу и под нагрузкой.

Портативный генератор (мини-электростанция) для автономного электроснабжения:

Максимальный ток, который можно получить от генератора, теоретически ограничен его током короткого замыкания. Практически при номинальных оборотах он зависит от толщины провода обмотки статора и от общего магнитного потока ротора.

Если магнитного потока не достаточно, в некоторых случаях прибегают к увеличению оборотов. Но тогда генератор обязательно должен быть оснащен автоматическим регулятором напряжения, как это реализовано в автомобильных генераторах, которые способны выдавать приемлемый для зарядки аккумулятора ток в широком диапазоне оборотов.

Сколько должен выдавать генератор для нормальной зарядки аккумулятора

Постоянный недозаряд АКБ или её абсолютная разрядка в самый неподходящий момент — головная боль многих автовладельцев. Одним из источников этих проблем может быть генератор. Но как его проверить? Возможно, дело совсем не в нём? Давайте вместе разберёмся, сколько должен вырабатывать генератор для нормального функционирования всех систем автомобиля и поддержания АКБ в заряженном состоянии.

Как проверить работу генератора

Аккумулятор в автомобиле — важный элемент системы, который отвечает за обеспечение бортовой сети машины электричеством. Генератор используется для зарядки АКБ во время её активности. Нестабильная работа устройства, генерирующего электроэнергию, становится причиной просадки напряжения в сети и отсутствия восстановления ёмкости источника питания.

Под нормальной производительностью генератора понимается своевременное и полноценное восполнение уровня заряда аккумуляторной батареи, который под нагрузкой уменьшается. Проверка величины зарядки аккумулятора от генератора проста и может быть выполнена владельцем авто самостоятельно.

Диагностика автомобильного устройства, генерирующего энергию, включает в себя визуальный осмотр агрегата, его элементов и сопутствующих деталей, а также осуществление замеров напряжения и силы тока. Как минимум два раза в год следует проверять натяжение ремня приводов, чрезмерное ослабление которого приводит к уменьшению работоспособности генератора, а иногда может повлечь за собой и поломку устройства. Раз в год можно осуществлять проверку элементов оборудования — креплений, диодного моста, регулятора напряжения и других. Гарантией отсутствия проблем будет и своевременное обслуживание аккумулятора — чистка клемм, добавление дистиллированной воды.

Диагностика таких показателей, как напряжение, сила тока, сопротивление, необходима также два раза в год. Для её осуществления вам понадобятся специальные приборы — вольтметр, мультиметр или нагрузочная вилка.

Какая зарядка должна идти на аккумулятор с генератора

Традиционно считается, что 13,5—14,5В должен выдавать генератор на АКБ и этого совершенно хватает для восполнения затрат аккумуляторной батареи.

Стоит учитывать, что использование на автомобиле батареи большей мощности, чем рекомендует изготовитель, требует и установки более производительного генерирующего устройства.

Необходимо учесть ту нагрузку, которую должен выдерживать генератор — она высчитывается по максимальным показателям всех электроприборов и систем авто.

Не стоит забывать, что зарядный ток от устройства, генерирующего энергию, позволит завести машину в холодное время года. Для того чтобы не возникало проблем с заводом автомобиля, мы рекомендуем приобретать генерирующее оборудование, ток заряда которого будет составлять примерно 10% от ёмкости источника питания. То есть для аккумулятора в 100 А/ч необходим генератор, который сможет выдать 10А. Обратите внимание, для многих машин оборудование в 100 ампер будет работать на пределе своих возможностей, потому что энергопотребление автомобильной системы в районе 80 ампер. Поэтому выбор источника, генерирующего энергию, должен учитывать и ёмкость АКБ, и потребление в сети.

Как проверить напряжение генератора на аккумуляторе

Разность потенциалов можно диагностировать двумя способами — непосредственно на генерирующем оборудовании и через аккумулятор. Генератор напрямую связан с источником питания толстым проводом, потому для проверки уровня разницы потенциалов можно измерить напряжение на источнике питания. Для этого потребуются специальные устройства — вольтметр, мультиметр или нагрузочная вилка.

Провода первых измерительных приборов подключаются к АКБ в любой последовательности. Вилка должна быть соединена с клеммами аккумуляторной батареи со строгим соблюдением полярности. Принято считать, что нормальное напряжение в сети должно быть не ниже 12 вольт. На холостом ходу без включения всех электрических приборов автомобиля этот показатель должен быть на уровне 13,5—14В. Падение значений напряжения до 13,3—13,8 вольта считается допустимым.

В то же время обычным тестирующим оборудованием можно проверить сопротивление элементов генератора — ротора, статора и диодного моста. Диагностика роторного оборудования осуществляется по его обмотке. Необходимо соединить щупы устройства с контактными кольцами. Если мультиметр даёт показания от 2, 3 до 5,1 Ом, то этот элемент исправен. Потребление тока обмоткой должно быть в пределах 3—4,5 ампер.

Её нормальное сопротивление — 0,2 Ома. Проверка диодного моста осуществляется по наличию или отсутствию сопротивления, показатели не имеют значения. Единственное, стоит учесть — нулевого измерения быть не должно. Замеры осуществляются попарно — плюсовой выход и все пластины с этой стороны или минус и все элементы.

Напоминаем, что для нормальной зарядки автомобильного аккумулятора напряжение, выдаваемое генератором, должно быть от 13,5 до 14 вольт.

Сколько ампер выдаёт автомобильный генератор на аккумулятор

Сила тока, необходимая электросистеме каждого авто, индивидуальна и зависит от количества потребителей электричества и их значений. А также ток заряда должен быть достаточным для зарядки источника питания.

Стоит отметить, что показания ампер появляются только тогда, когда в электросистеме автомобиля есть нагрузка и, соответственно, разрядка АКБ. После запуска двигателя машины, ток заряда составляет около 6—10 ампер и со временем падает, потому что идёт заряд аккумулятора, принимающего на себя основное потребление энергии. Если включить дополнительно оборудование — фары, магнитолу или обогрев зеркал, то можно увидеть повышение значений зарядного тока.

Во время покупки генератора обращайте внимание на его технические характеристики, которые производитель указывает на корпусе — именно там вы найдёте информацию о том, какой ток максимально будет поступать на аккумулятор.

В таблице ниже можно посмотреть примерные значения силы тока, которые показывает генератор при различной нагрузке.

Читайте также  Феррорезонансный стабилизатор напряжения принцип работы

Таблица 1. Сколько ампер выдает генератор под нагрузкой.

Признаки неисправности генератора

В современных машинах поломки электрической системы — одни из распространённых. Большое количество электроники обязывает особо тщательно контролировать работу и состояние генератора и аккумулятора, потому что их выход из строя может обездвижить автомобиль. Самыми популярными признаками неисправности генератора являются:

  • световая индикация аккумуляторной батареи на панели приборов;
  • нестабильная работа АКБ (её выкипание или недозаряд);
  • различная интенсивность света фар;
  • посторонние звуки со стороны генератора.

Если вы заметили некорректную работу автомобиля, то, возможно, ток зарядки аккумулятора от генератора недостаточен.

Все неисправности электротехнического оборудования, к которому относится генерирующее энергию устройство автомобиля, являются механическими (деформация или поломка креплений, корпуса, нарушение работы подшипников, прижимных пружин, ремня привода и др.) или электрическими (обрывы обмоток, неисправности диодного моста, выгорание или износ щёток, замыкания между витками, пробои и пр.).

Не стоит списывать неработающий генератор со счетов: узнайте, есть ли ремкомплекты и запасные части. По возможности замените их. Если вы не можете самостоятельно осуществить ремонтные работы, то отдайте генератор в мастерскую. Многие умельцы сумеют восстановить агрегат без лишних затрат и в кратчайшее время.

Однако отдельные поломки требуют покупки нового устройства, генерирующего электроэнергию. Например, выходящий из строя подшипник, который впаян в корпус генератора не подлежит восстановлению или замене в большинстве случаев.

Помните, что поломка этого узла может быть вызвана не только износом и коррозией, но и плохим качеством элементов, комплектующих; чрезмерная нагрузка; внешнее воздействие солей, жидкостей, температур.

Другие причины низкого напряжения

Не всегда малая разность потенциалов в системе связана с поломкой генератора или плохим аккумулятором. Если диагностика этих элементов не выявила никаких неполадок, то стоит обратить своё внимание на следующее:

  • состояние клемм аккумулятора — плотность примыкания и оксидация;
  • проблемы электропроводки — окисление, нарушение её целостности;
  • выходные контакты к электроприборам;
  • правильно подобранные энергопотребители.

Каждый контакт должен быть плотно примыкающим и целостным, то есть необходимо отсутствие образований (например, сульфации), которые будут нарушать прохождение тока. Неправильное соединение контактов приводит к ускоренному разряду батареи даже на незаведенной машине.

Чтобы улучшить примыкание элементов электросистемы автомобиля, необходимо зачистить все контакты и восстановить целостность проводов с помощью их замены или соединения и обмотки изоляционной лентой.

В заключение хотелось бы повторить, что устойчивая работа автомобиля требует постоянного контроля всех элементов, а особое внимание должен привлекать генератор. Аккумулятор заряжается от него и обеспечивает электричеством целую автомобильную систему. Обращайте внимание на все элементы: щётки генератора, контактные кольца, регулятор напряжения, обмотку оборудования.

Самые корректные замеры следует осуществлять при полной заряженности батареи и в различных режимах. Помните, что производитель привязывает характеристики генератора к количеству оборотов двигателя — именно они помогают вырабатывать определённый ток.

Подробное видео, как проверить генератор:

У вас есть опыт диагностики генератора и решения проблем в электрической системе автомобиля? Поделитесь, пожалуйста, вашим опытом и мнением с нашими читателями в комментариях. Если у вас есть вопросы по затронутым темам, мы будем рады на них ответить.

Как работает автомобильный генератор? Как его проверить? Какие неисправности случаются?

Как работает генератор?

Принцип работы автомобильных генераторов одинаковый и основан на электромагнитной индукции. Электрический ток возникает в замкнутой рамке при пересечении ее вращающимся магнитным полем. Таким образом, для работы генератора необходимо, чтобы в нем вращалось магнитное поле.

Собственное, вращающееся магнитное поле создается ротором. Сразу отметим, что в автомобильном генераторе нет постоянных магнитов. Т.е. постоянного магнитного поля в генераторе просто нет. Однако магнитное поле появляется на обмотке ротора после подачи на него тока. Обмотка ротора правильно называется «обмоткой возбуждения». Она создает магнитное поле при повороте ключа зажигания. Далее после запуска двигателя ротор начинает вращаться. Ток вырабатывается в трех отдельных обмотках статора. Этим же током далее питается обмотка возбуждения, т.е. потребление тока от АКБ прекращается.

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про автомобильные генераторы.

Снятый с обмоток статора переменный ток стабилизируется в устройстве, называемом «выпрямитель», также известном как диодный мост. Благодаря ему выходной ток генератора – постоянный и выпрямленный. В нем присутствует шесть силовых диодов. Половина диодов соединена с силовым плюсом генератора, половина – с его «массой», т.е. корпусом. Также в выпрямителе могут присутствовать слаботочные диоды, через которые подключена обмотка возбуждения. Диоды – это полупроводники, которые пропускают ток только в одном направлении.

Также в генераторе есть реле-регулятор напряжения. На контакты реле с диодов приходит снятое со статора силовое напряжение. Если его недостаточно, т.е. напряжение меньше 14 Вольт, реле увеличивает напряжение на обмотке возбуждения. При усилении магнитного поля увеличивается силовое напряжение. Необходимая величина – 14-14,5 Вольт.

Здесь же добавим, что магнитное поле увеличивает усилие, с которым вращается ротор. Эта нагрузка через приводной ремень передается на коленвал. Таким образом, включение электрических потребителей и, главным образом, их общая мощность, непосредственно влияют на расход топлива.

Именно благодаря регулированию тока в обмотке ротора производительность генератора не зависит от скорости вращения ротора и силы тока нагрузки. Разумеется, до определенных пределов, ограниченных общей мощностью генератора. Сам по себе регулятор напряжения – чисто электронное устройство.

Ток возбуждения подается по подпружиненным графитовым щеткам, контактирующим с контактными кольцами на роторе.

На более современных автомобилях применяется бесщеточные индукторные генераторы. В них применяется отдельная неподвижная обмотка возбуждения с намагниченным магнитопроводом. Ротор представляет собой звезду с 6-ю лучами, а статор не 3-х, а 5-фазный. Такие генераторы самовозбуждаются, т.е. могут работать без АКБ.

Обгонная муфта генератора

Мощные генераторы оснащаются шкивом с обгонной муфтой. В данном случае она служит демпфером, который гасит инерции коленвала и самого ротора генератора, не позволяет тяжелому и нагруженному ротору генератора ударять и подгонять ремень навесного оборудования при снижении его скорости движения. Т.е. если скорость ремня падает или ремень останавливается при глушении двигателя, то ротор генератора может свободно продолжать вращаться. При неисправности обгонной муфты, т.е. ее заклинивании, во время работы двигателя можно увидеть сильную вибрацию приводного ремня возле муфты. А при остановке двигателя раздается скрип ремня – это вращающийся по инерции ротор генератора прокручивает заклинившую муфту относительно ремня.

Подключение генератора. Самые распространенные выводы и клеммы.

К проводке автомобиля генератор подключается не только силовым проводом и контактом с «массой». Силовой выход – клемма 30 – помечен буквой «B» (батарея). Отдельный минусовой контакт – клемма 31 – на генераторе обозначается буквами E, B-, GRD.

У генератора обязательно есть выход на контрольную (индикаторную) лампу. Через этот же выход подается небольшое напряжение для намагничивания ротора. Такой контакт помечен буквой «L» (лампа). Горящая лампа указывает на отсутствие зарядки. Кстати, лампочка тухнет при выравнивании потенциалов, т.е. когда на контакте L появится «плюс». Это происходит в тот момент, когда генератор начинает вырабатывать ток.

Также контрольная лампа может подключаться через контакт «D+». Нюанс в том, что в этом случае по этому же контакту питается регулятор напряжения. По контакту «S» (сенсор) измеряется напряжение для контроля.

На генераторах дизельных двигателей нередко присутствует контакт «W». Это выход с одной из обмоток статора, по которому подключается тахометр.

По контакту «FR» или «DFM» регулятор напряжения соединяется с ЭБУ для контроля нагрузки на генератор. Если нагрузка высока, то электроника повышает обороты холостого хода или отключает некоторые потребители.

На генераторе может присутствовать контакт «D» c очень разным функционалом. «D» может обозначать и Digital, и Drive. Например, по нему можете передаваться цифровой сигнал, как на автомобилях Ford. На генераторах японских автомобилей по этому контакту подается ток для управления регулятором напряжения. Также это может быть просто пустой контакт.

Почему генератор выходит из строя?

Поломки генераторов можно разделить на механические и электрические.

По механике – это нарушение вращения ротора из-за износа или разрушения подшипников. Подклинивающий генератор может привести к обрыву ремня навесного оборудования. Также может возникнуть люфт подшипников.

Графитовые щетки постоянно изнашиваются из-за трения с контактными кольцами на роторе. Правда, они сделаны с запасом и служат сотни тысяч км и огромное количество моточасов. Предельная длина щеток – 5 мм.

Если контакт щеток с кольцами ротора пропадает, то генератор перестает функционировать. Обмотка возбуждения не намагничивается, ток не возникает.

Диоды в выпрямителе выходят из строя из-за нагревов, вызванных перегрузками. Тут можно сказать, что есть генераторы с некорректно подобранными диодами, которые просто не служат достаточно долго. И в целом силовые диоды рассчитаны на номинальный ток с минимальным запасом.

Также отметим, что диодный мост может выйти из строя на вашем автомобиле при неправильном прикуривании. Дело в том, что из-за высокого потребления тока стартером и севшим АКБ другой машины диоды в вашем генераторе просто пробивает током. Правильно прикуривать другой автомобиль так: подсоединяетесь к его АКБ, несколько минут с заведенным двигателем подзаряжаете его, затем глушите свой двигатель, даже вынимаете ключи из замка зажигания. И только после этого позволяете пациенту завестись.

Читайте также  Падение напряжения после диодного моста

Если неисправность возникает в реле-регуляторе, то генератор не выдает достаточного напряжения. В этом случае опять же пропадает зарядка. Кроме того, реле-регулятор может стать причиной утечки тока. Для некоторых генераторов есть рекомендация менять реле-регуляторов через определенные пробеги.

Также зарядка может пропасть или отсутствовать при нагрузке в случае межвиткового замыкания.

Проверка снятого генератора без машины

Снятый и неразобранный генератор можно проверить при помощи таких вспомогательных вещей, как заряженный АКБ и некое устройство, с помощью которого можно раскрутить ротор генератора (шуруповерт или дрель с подходящей головкой). Также нужно правильно подключить индикаторы – лампы. Одна лампа грубо покажет наличие зарядки, другая покажет работоспособность реле-регулятора.

Более точные и точечные проверки проводятся на разобранном и заведомо неисправном генераторе для поиска конкретного неисправного узла.

Генератор на автомобиле проверяется с помощью мультиметра. Для начала необходимо замерить напряжение на самой АКБ. В идеале напряжение должно быть порядка 12,5 Вольт. После запуска двигателя напряжение на АКБ должно составлять не менее 13,8 Вольт и не более 14,5 Вольт.

Есть старый дедовский метод со скидыванием клеммы АКБ во время работы двигателя. Типа если двигатель не заглохнет, то генератор бодрячком. На сегодняшний день таким образом нельзя проверять работу генератора скидыванием клеммы с АКБ на работающем авто. Если так сделаете, то через пару недель пройдет пробой одного из диодов.

Отдельного упоминания заслуживают генераторы с подключением P-D (терминалом P-D, «импульс-управление»). Они не имеют регулятора напряжения. Регулятор находится в ЭБУ. Оттуда же подается напряжение для обмотки возбуждения. Таким образом, их нельзя проверить методом с подключением индикаторной лампы и подачи возбуждения через нее. Ее просто подключить некуда, а возбуждение подается через силовой контакт. Такие генераторы проверяются на специальном стенде или при помощи самодельного реле-регулятора, способного подать импульс на обмотку ротора.

Напряжение генератора автомобиля, норма на холостом ходу и под нагрузкой

Из статьи вы узнаете какое напряжение генератора считается нормой на холостом ходу и под нагрузкой, как влияет данный параметр на срок службы аккумуляторной батареи.

Важные моменты

Напряжение (U) и емкость АКБ автомобиля — главные параметры, на которые необходимо уделять внимание при выборе и проверке источника питания.

Главным назначением аккумулятора является пуск двигателя в период, когда генератор машины еще не подключился к работе, а АКБ является единственным источником питания.

Чтобы исключить проблемы в эксплуатации, автовладелец должен знать следующие моменты:

  • От чего зависит ресурс аккумуляторной батареи;
  • Каким должно быть напряжение (в обычном режиме, после пуска двигателя и под нагрузкой);
  • Чем вызвано снижение емкости в холодное время года и прочие моменты.

Рассмотрим эти вопросы подробно.

От чего зависит срок годности АКБ?

Каждый производитель после изготовления батареи устанавливает гарантийный срок ее эксплуатации.

Кроме этого параметра, существует и фактический период, зависящий от многих факторов — своевременности обслуживания, соблюдения правил эксплуатации, состояния электропроводки и прочих моментов.

Из-за того, что условия обслуживания АКБ отличаются, различается и срок годности изделия.

У автовладельцев, которые эксплуатируют машину только в теплое время года, аккумулятор живет дольше всего. Другое дело, когда автомобиль нужен круглый год, вне зависимости от температуры на улице.

В такой ситуации срок годности АКБ снижается. Это вызвано и тем, что во втором случае водитель может накатать больший километраж.

Также на ресурс аккумулятора влияет:

  • Исправность и правильность работы генератора и регулятора напряжения.
  • Подключение к электропроводке автомобиля дополнительного оборудования, имеющего большой номинальный ток.
  • Режим эксплуатации. Меньше всего «живут» аккумуляторные батареи на такси, которые прохаживают большой километраж в течение года. Кроме того, такие автомобили работают в режиме частого пуска двигателя, что создает нагрузку на АКБ и генератор. При активном применении транспортного средства срок службы источника питания не превышает 1,5 лет.

При обычном режиме эксплуатации, когда автовладелец регулярно проверяет аккумулятор и проводит ТО, ресурс батареи составляет 4-5 лет при общем пробеге за этот период в 60-80 тысяч километров.

Чтобы избежать проблем, желательно периодически проверять напряжение генератора и аккумулятора.

Но упомянутый срок службы не наивысший, ведь при аккуратном обслуживании АКБ может проработать до восьми лет.

Но стоит знать, что рано или поздно замена аккумулятора потребуется, ведь с момента начала эксплуатации рабочие пластины постепенно изнашиваются. Чем больше циклов заряда и разрядки проходит батарея, тем быстрее она выходит из строя.

Практика показывает, что ключевую роль играет генератор, его исправность и текущее напряжение. Вот почему этому аспекту необходимо уделять ключевое внимание.

Какое напряжение генератора считается нормой?

Чтобы проверить напряжение генератора, необходимо завести мотор и отключить всю нагрузку. В этом случае мультиметр должен показывать 14.3 -15,5 Вольт (смотрите видео в конце статьи). Допускается отклонение на 0,1 Вольта в одну и другую сторону.

После этого необходимо поочередно подключать потребителей и проверять напряжение генератора.

В идеале оно должно «подсесть» где-то на 0,2 Вольта при включении каждой новой нагрузки. При этом общее U не должно опуститься ниже уровня 12,8 Вольт. В противном случае АКБ разрядится.

Минимальный параметр напряжения на входе батареи

При проверке параметров генератора стоит брать во внимание характеристики самого АКБ.

Многие автовладельцы интересуются, каким должно быть напряжение на выходе аккумулятора для нормального пуска двигателя.

Точного ответа здесь нет, но средний параметр должен составлять 12,6-12,7 В. В зависимости от условий эксплуатации этот показатель может корректироваться.

Некоторые производители уверяют, что их продукт имеет напряжение 13-13,2 Вольт. Этот параметр реален, но не стоит измерять напряжение сразу после подзарядки генератором или ЗУ.

Перед проведением работы желательно выждать 1-2 часа. В этом случае U должно опуститься до уровня 12,7-13 В.

Если этот параметр начинает «плавать» или опускается ниже 12 В, это говорит о разряде батареи на 50% или неисправности генератора.

Здесь рекомендуется проверка цепи зарядки или применение внешнего зарядного устройства.

Если продолжать эксплуатацию батареи в этом состоянии, возникает сульфатация свинцовых пластин, что уменьшает работоспособность АКБ и уменьшает срок ее службы.

На практике такое снижение напряжение не является критичным, ведь запустить батарею еще можно, а дальше генератор производит подзарядку до необходимого уровня.

Главное — убедиться в исправности цепи заряда и увеличении напряжении на выводах аккумуляторной батареи.

Если U на выходе опустилось ниже 11,6 В, можно говорить о полном разряде источника питания.

Дальнейшее применение батареи в этом случае невозможно — ее необходимо снимать, выполнить проверку исправности и обеспечить заряд от внешнего устройства.

С учетом сказанного выше можно делать вывод, что напряжение на АКБ при исправном генераторе должно составлять (при заглушенном моторе) 12,6-13,2 В. На практике этот параметр немного ниже и составляет 12,3-12,5 В.

Такое напряжение свидетельствует о незначительном недозарядке АКБ. В этом нет ничего страшного. Главное — не допускать уменьшение U ниже 12 В.

Напряжение генератора на ХХ

Для проверки работоспособности генератора необходимо завести двигатель и измерить напряжение на клеммах АКБ. Нормальное U составляет 13,5-14 В.

Если этот параметр возрастает выше 14,2 В, можно сделать вывод о снижении заряда батареи и переходе генератора в усиленный режим заряда.

Такая ситуация возникает в редких случаях, когда аккумулятор разрядился из-за длительного простоя на холоде или подключенной нагрузки.

Возможны ситуации, когда электроника автомобиля не допускает повышения напряжения генератора, опираясь на температуру окружающего воздуха.

Повышение уровня U, которое поступает на АКБ от генератора, не критично. Если электрооборудование машины исправно, уже через 5-10 минут напряжение заряда снизится до необходимого уровня в 13,5-14,0 Вольт.

В случае, когда U не снижается, необходимо приступать к ремонту цепи питания или генератора. В противном случае дело закончится выкипевшим электролитом.

Если при работающем моторе на ХХ генератор выдает напряжение 13,0-13,4 В, это свидетельствует о проблемах с АКБ (последний не берет часть заряда).

В такой ситуации стоит выполнить проверку генератора при включении всех потребителей — фар, музыки, кондиционера и прочих. Об этом поговорим ниже.

Напряжение генератора под нагрузкой

Чтобы убедиться в работоспособности источника питания, рекомендуется выполнить проверку под нагрузкой.

Для начала вспомним, что напряжение бывает трех видов:

  • Номинальным — указывается в инструкции по эксплуатации. Оно составляет 12 Вольт. Этот показатель далек от реального значения U.
  • Фактическим. Здесь речь идет о параметре напряжения после установки, подключения и начала пользования АКБ автомобиля. В среднем этот параметр 12.6-13,2 В (об этом упоминалось выше).
  • Под нагрузкой. Здесь параметр напряжения, которое выдается генератором, может меняться.
Читайте также  Падение напряжения в параллельной цепи

Наличие нагрузки позволяет убедиться в исправности аккумулятора и генератора.

С виду исправная батарея, имеющая на выходе 12 В, может существенно «подсаживаться» после включения потребителей. В процессе проверки применяется дополнительное устройство — нагрузочная вилка, позволяющая обеспечить повышенную нагрузку на АКБ.

Если емкость вашего аккумулятора составляет 60 мА*ч, величина нагрузки должна быть равна 120 А. Продолжительность подключения — 3-5 секунд.

Об исправности источника питания можно говорить, если напряжение не опускается ниже 9 Вольт. Если же параметр снизился до 5-6 В, это свидетельствует о полном разряде АКБ. После проверки под нагрузкой напряжение должно вернуться до уровня 12,2-12,4 В.

При обнаружении сильной просадки необходимо проверить АКБ, а после еще раз повторить эксперимент с вилкой. При отсутствии просадки можно говорить об исправности батареи.

Для проверки генератора можно поступить следующим образом — завести машину, включить максимум потребителей, после чего выполнить измерение. Напряжение должно быть 13,5-14 В.

Если оно ниже, это свидетельствует о выходе из строя генератора. Нижним критичным пределом является 13,0 В.

Если напряжение генератора автомобиля сильно низкое, не торопитесь делать выводы — убедитесь, что контакты на АКБ не окислились. Если это так, протрите их с помощью шкурки.

Напряжение на генераторе для зарядки АКБ

Не секрет, что при заряде аккумулятора с помощью стационарного ЗУ напряжение на входе должно быть около 18 В.

Одновременно с этим необходимо следить за уровнем напряжения на клеммах АКБ. Как только U перестает расти, можно говорить о полном заряде. Если продолжить процесс, возможно «кипение» электролита.

После пуска двигателя зарядный ток находится на уровне 5-10 Ампер (иногда больше), но через несколько минут он снижается до 1-3 А, что считается оптимальным параметром для АКБ.

Косвенным показателем нормального режима работы генератора считается напряжение на выводах через несколько минут после пуска мотора. Этот показатель должен быть на уровне 13,9-14,2 В.

Его величина во многом зависит от климатических условий, в которых эксплуатируется транспортное средство.

Пара слов об электролите

Одним из главных показателей, по которым можно судить об исправности батареи, является уровень электролита. Именно от него зависит напряжение источника питания при различных режимах работы.

В процессе разрядки аккумулятора происходит расход кислоты, доля которой в общем объеме жидкости составляет третью часть (35-36%).

Результатом является уменьшение плотности жидкости. Когда производится зарядка батареи, происходит обратный процесс.

В такой ситуации вода расходуется, а кислота, наоборот, образовывается. Как результат, плотность электролита увеличивается.

В обычном состоянии, когда напряжение на АКБ равно 12,7 В, плотность составляет 1,27 г/куб.см. При этом все параметры напрямую зависят друг от друга.

Уменьшение напряжения зимой: чем это вызвано?

Иногда автовладельцы сталкиваются с ситуацией, когда в холодное время года параметры АКБ ухудшаются, а автомобиль не удается завести.

Чтобы избежать проблем, предусмотрительные водители снимают источник питания и относят его в тепло.

На самом деле, суть проблем в следующем. При снижении температуры ниже «нуля» плотность электролита также меняется. Следовательно, корректируется и уровень напряжения (как отмечалось выше).

Даже при нормальной зарядке батареи плотность электролита растет, из-за чего увеличивается и U. Следовательно, если АКБ нормально заряжена, бояться ей нечего.

Хуже обстоит ситуация, если бросить на холоде разряженный аккумулятор. В этом случае плотность будет падать и появятся проблемы с пуском мотора. В ряде случаев жидкость может замерзнуть.

Что касается проблем, связанных с пуском АКБ в холодное время года, они возникают из-за торможения химических процессов внутри устройства при снижении температуры ниже нуля.

Это значит, что при нормальном заряде плотность и напряжение АКБ будут достаточными, чтобы пустить двигатель даже зимой.

Зная, какое напряжение должно быть на генераторе автомобиля, можно избежать преждевременного выхода из строя или разряда АКБ, а также своевременно диагностировать неисправность самого генератора.

От чего зависит напряжение вырабатываемое генератором?

Напряжение генератора сильно зависит от оборотов двигателя

Напряжение в сети автомобиля должно быть постоянным по величине.

Генератор приводится ремнем от двигателя и, соответственно, обороты генератора все время меняются. Если не регулировать напряжение, то оно будет сильно меняться — увеличиваться при разгоне автомобиля и уменьшаться при сбросе газа и снижения скорости. Свет будет, то слишком яркий, то слишком тусклым, обороты электромоторов будут меняться, Аккумулятор быстро разрушится от избыточного напряжения, электроника станет работать непредсказуемо.

Регулирование напряжения – это поддержание напряжения на постоянном уровне 14,2 – 13,8 Вольта, при изменениях оборотов и нагрузки генератора. Генератор стремится поднять напряжение, а регулятор напряжения ограничивает его на заданном уровне.

Посмотрим графики, которые показывают как меняется скорость нарастания и убывания напряжения на разных оборотах при включении и выключении тока возбуждения

Для возбуждения генератора необходимо раскрутить ротор и включить ток возбуждения. Ток возбуждения создает магнитное поле ротора, которое генерирует в обмотке генератора Электродвижущую силу. На выходе генератора появляется напряжение. Напряжение не может появиться скачком, потому что в генераторе происходят переходные процессы, замедляющие нарастания и спады напряжения. Чем быстрее крутится ротор, тем быстрее нарастает напряжение и достигает большей величины. При размыкании цепи возбуждения, напряжение генератора снижается, чем больше обороты генератора, тем медленнее спадает напряжение.

Проводим три опыта: Генератор крутится со скоростью 800 об. в мин, 3000 об. в мин., 5000 об. в мин.

На графике показано нарастание напряжения при включении тока возбуждении и спада напряжения, при выключении тока возбуждения. Чем выше обороты, тем быстрее нарастает напряжение достигает большей величины.

Расчетные параметры генератора, должны быть такими, чтобы уже на малых оборотах холостого хода, напряжение оказалось выше регулируемого значения — 14,2 Вольта, только в этом случае, регулятор сможет ограничить напряжение на заданном уровне. Генератор должен гарантировано обеспечить работу электрооборудования на холостом ходу двигателя 800 об. в мин., напряжение должно быть 16- 17 Вольт. На высоких оборотах (3000, 5000) предельное напряжение на выходе генератора получается значительно выше, регулируемого уровня — в два – три раза.

Регулирование напряжение – это поддержание напряжения на постоянном уровне 14,2 – 13,8 Вольта, при сильных изменениях оборотов и нагрузки генератора. Для выполнения этой функции, в конструкции генератора предусмотрен регулятор напряжения. Генератор стремится поднять напряжение, а регулятор напряжения ограничивает его на заданном уровне.

Задержка нарастания и плавный спад напряжения используются для регулирования напряжения. Между разными уровнями нарастающего и спадающего напряжения, есть определенный временной промежуток, который позволяет разнести по времени включение и выключение тока возбуждения.

Как только нарастающее напряжение превысит регулируемый уровень, регулятор отключает обмотку возбуждения, и начинается спад напряжения. Как только на спаде, напряжение станет ниже регулируемого уровня, регулятор снова включает ток возбуждения, напряжение снова начинает расти. Так происходит пилообразный рост и спад напряжения. Моменты включения и выключения тока возбуждения выбираются так, чтобы среднее значения этого пилообразного напряжения, получилось 14,2 Вольта.

Дополнительные особенности регулирования напряжения.

Постоянство напряжение дополнительно поддерживается тем, что с увеличение оборотов напряжение генератора (в пределах регулирования) быстрее нарастает и медленнее убывает. (см графики) Это помогает скомпенсировать увеличение ЭДС генератора.

Тот факт, что при увеличении нагрузки ток возбуждения спадает быстрее, приводит к относительному росту среднего значения тока возбуждения и, значит, компенсирует снижение напряжения генератора при увеличении нагрузки.

Эти две туманные фразы можно попытаться понять, если разобраться, как меняется среднее значение тока возбуждения при нарастании и убывании оборотов

Зависимость среднего значения тока возбуждения от скорости нарастания и убывания напряжения генератора

На малых оборотах напряжение медленно нарастает и быстро спадает, на средних быстрее вырастает и медленнее спадает, на высоких оборотах быстро вырастает и заметно медленнее спадает. Это видно на верхних графиках.

Более длительное разомкнутое состояние означает, что среднее значение тока в цепи возбуждения снижается, это важно для поддержания постоянного уровня напряжения. При увеличении скорости вращения ротора увеличивается скорость изменения магнитного потока и, значит, повышается ЭДС генератора, но, так как, величина тока возбуждения снижается, происходит снижение ЭДС, то есть, происходят два встречных процесса – один повышает ЭДС, другой понижает, в среднем, значение ЭДС остается на прежнем уровне.

Похожие процессы происходят при увеличении нагрузки, когда генератор вынужден отдавать большой ток. Как для любого источника, в этом случае увеличивается падение напряжения внутри источника, уменьшается скорость нарастания напряжение и его верхнее значение, и ускоряется спад напряжения. В этом случае увеличивается среднее значение тока возбуждения. То есть, регулятор, для того чтобы удержать выходное напряжение, при увеличении нагрузки, увеличивает ток возбуждения.

Частота, с которой происходит включение – выключение тока возбуждения определяется качеством и чувствительностью схемы регулятора. Увеличение частоты приводит к повышению энергозатрат и дополнительному нагреву схемы, а значит потребует увеличения размеров.

В современных ШИМ регуляторах напряжения, частота переключения выбирается задающим генератором.