Dauguma automobilių savininkų žino, kas yra akumuliatorius arba kam skirtas starteris. Tačiau retas susimąsto apie generatoriaus vaidmenį. Automobilio generatoriaus veikimo principas buvo žinomas jau seniai - pirmąjį tokio tipo įrenginį sukonstravo Nikola Tesla dar 1891 m. Nors nuo to laiko pasikeitė jo efektyvumui įtakos turinčios detalės, generatoriaus konstrukcija išliko iš esmės ta pati. Tai yra gyvybiškai svarbus komponentas, užtikrinantis transporto priemonės elektros sistemų veikimą ir akumuliatoriaus įkrovimą.
Kam reikalingas automobilio generatorius?
Šiuolaikiniame automobilyje beveik kiekviena sistema yra valdoma jutiklių, fiksuojančių skirtingus jų darbo režimus. Yra manančių, kad visi elektros prietaisai automobilyje veikia dėl akumuliatoriaus. Tačiau tai nėra tiesa. Akumuliatoriaus energija iš esmės reikalinga tik starteriui, norint automobilį užvesti. Jei visos sistemos veiktų tik iš akumuliatoriaus, automobilis net nespėtų sušilti, nes akumuliatorius būtų visiškai išsikrovęs.
Kad veikiant mašinos varikliui kiekviena sistema nebūtų maitinama iš akumuliatoriaus, yra sumontuotas generatorius. Jis veikia tik tada, kai įjungtas vidaus degimo variklis. Jo pagrindinis tikslas yra mechaninę energiją paversti elektra. Negana to, tiekiama energija turi būti pastovi, nepertraukiama, priešingu atveju galima sugadinti valdymo blokus, jutiklius ir kitus jautrius elektronikos elementus. Generatorius taip pat įkrauna akumuliatorių, nes užvedant variklį naudojama tik akumuliatoriaus energija. Esant avariniam režimui arba esant maksimaliai apkrovai, generatorius atlieka abi funkcijas - maitina akumuliatorių ir tiekia energiją transporto priemonės elektros sistemai.
Automobilio generatoriaus veikimo principas
Automobilio generatorius yra tiesiog mažas elektros generatorius. Kintamosios srovės generatorius yra pritvirtintas prie variklio ir sujungtas su alkūniniu velenu, kuris jį valdo per daugiabriaunį diržą. Kai variklis yra užvestas, jis suka su generatoriumi sujungtą diržą. Kai diržas sukasi, kintamosios srovės generatoriaus rotorius, aplink kurį apvynioti variniai laidai, sukasi stacionariųjų ričių rinkinyje, vadinamame statoriumi.
Šis judėjimas sukuria magnetinį lauką, kuris ir gamina elektros energiją. Pagal elektromagnetinės indukcijos principą, statoriaus trifazė apvija sukuria kintamą indukuojamą elektrovaros jėgą. Kadangi transporto priemonės sistemoms maitinti reikalinga nuolatinė srovė, generuojama kintamoji srovė per lygintuvo elementą (diodų bloką) paverčiama į nuolatinę. Generuojama įtampa tiesiogiai priklauso nuo generatoriaus veleno sukimosi greičio - kuo greičiau, tuo didesnė įtampa, tačiau įtampos reguliatorius užtikrina stabilų 14 voltų įtampos tiekimą transporto priemonei.
Kaip veikia automobilio variklis
Generatoriaus sužadinimo procesas
Kai jungiklis uždarytas, akumuliatorius pirmiausia tiekia srovę. Ji teka maršrutu: akumuliatoriaus teigiama → įkrovimo lemputė → reguliatoriaus kontaktas → sužadinimo apvija → juosmens lygintuvas → akumuliatoriaus neigiamas. Tačiau užvedus variklį ir didėjant generatoriaus sūkių dažniui, didėja ir generatoriaus gnybtų įtampa. Kai generatoriaus išėjimo įtampa tampa lygi akumuliatoriaus įtampai, generatoriaus "B" ir "D" galų potencialai yra lygūs, ir šiuo metu įkrovimo indikatoriaus lemputė užgęsta, nes potencialų skirtumas tarp jų galų lygus nuliui. Tai rodo, kad generatorius veikia normaliai, o žadinimo srovę tiekia pats generatorius.
Didelio ir mažo greičio maitinimo grandinės konvertavimas yra automatinis. Mažo greičio diapazone, dėl mažo generatoriaus greičio, trifazės apvijos serijinis išėjimas pagerina generatoriaus išėjimo įtampą, ir mažo greičio įkrovimo našumas labai pagerėja. Didelio greičio diapazone, didėjant generatoriaus greičiui, didėja nuosekliai sujungtos trifazės apvijos indukcinė reaktyvumas, didėja vidinis slėgio kritimas ir sustiprėja armatūros reakcija, todėl išėjimo įtampa krenta.
Generatoriaus sandara ir pagrindiniai komponentai
Automobilyje yra nemažai elektros įkrovimui ar elektrai pagaminti reikalingų dalių. Štai keli pagrindiniai komponentai:
- Rotorius ir Statorius: Rotorius yra cilindro formos dalis su pritvirtintu magnetu, kuri sukasi statoriaus viduje. Statorius susideda iš varinių laidų. Magneto sukimasis statoriuje ir sukuria reikiamą elektros energiją.
- Įtampos reguliatorius: Ši dalis atsakinga už generatoriaus pagaminamos elektros energijos reguliavimą, užtikrinant stabilią 14 voltų įtampą ir apsaugant akumuliatorių nuo perkrovos bei elektros prietaisus nuo įtampos šuolių.
- Diodų blokas (lygintuvas): Jis transformuoja generuojamą kintamąją srovę į nuolatinę, kuri reikalinga akumuliatoriaus įkrovimui ir automobilio elektros sistemų maitinimui.
- Aušinimo sistema: Generatorius skleidžia nemažai šilumos. Nors jo korpusas gaminamas iš aliuminio su ventiliacijos ertmėmis, viduje taip pat sumontuotas besisukantis aušinimo ventiliatorius, užtikrinantis efektyvų veikimą.
- Pavaros diržas ir skriemulys: Perduoda mechaninę energiją iš variklio alkūninio veleno į generatorių.
Automobilio generatoriui tenka atlikti apie 10 000-15 000 apsisukimų per minutę. Tokia darbinė apkrova neretai bėgant laikui sukelia generatorių gedimus, tad generatoriaus remontas tampa būtinas. Šis komponentas turi ištverti didelį krūvį, todėl gedimai yra neišvengiami.
Automobilių generatorių galia ir tipai
Generatorių galia
Automobilių generatorių galia gali skirtis priklausomai nuo automobilio elektros sistemos reikalavimų. Apskritai, daugumos standartinių automobilių generatorių, randamų lengvuosiuose automobiliuose, srovės galia yra nuo 70 iki 150 amperų (A). Tačiau yra ir padidintos galios generatorių, kurie gali užtikrinti ir iki 200 amperų galią ar daugiau. Šie didesnės galios kintamosios srovės generatoriai dažnai naudojami transporto priemonėse, kurioms reikia daugiau elektros energijos, pavyzdžiui, automobiliuose su galingomis garso sistemomis, papildomu apšvietimu ir kita įranga.
Generatorių tipai
Automobilių pramonėje naudojami keli pagrindiniai generatorių tipai:
Generatoriai su angliniais šepetėliais
Tai vienas iš labiausiai paplitusių tipų, veikiantis principu, kad rotoriaus veleno pagalba žadinimo apvija per anglinius šepetėlius gauna srovę. Generatorių remontas šiuo atveju dažnai reikalingas dėl susidėvėjusių šepetėlių, kurie bėgant laikui natūraliai nusidėvi ir nebegali tinkamai atlikti savo funkcijos. Dažni gedimai apima netolygų įkrovimą arba visišką generatoriaus neveikimą.
Bešepetėliniai generatoriai
Kitas, rečiau pasitaikantis, tačiau itin patikimas ir ilgaamžis generatorių tipas. Šiuose generatoriuose žadinimo apvija montuojama tiesiai ant statoriaus, o elektromotorinė jėga susidaro dėl rotoriaus ir statoriaus magnetinio laidumo pokyčių. Jie yra mažiau reiklūs priežiūrai, nes neturi judančių dalių, kurios galėtų susidėvėti. Remontas dažniausiai reikalingas tik atsiradus rimtesniems mechaniniams gedimams.
Kombinuoti starterio ir generatoriaus agregatai
Tai modernesnis sprendimas, montuojamas hibridiniuose automobiliuose arba transporto priemonėse su „Start-Stop“ sistema. Ši sistema leidžia efektyviai valdyti automobilio energijos išteklius, sumažinti kuro sąnaudas ir optimizuoti elektros sistemos veikimą. Kombinuoti generatoriai ne tik užtikrina akumuliatoriaus įkrovimą, bet ir padeda užvesti variklį. Šių generatorių remontas yra sudėtingesnis ir reikalauja kompiuterinės diagnostikos.
Generatoriaus gedimai ir jų požymiai
Generatorius automobilyje yra pagrindinis elektros energijos sistemos tiekėjas, kuris automobilį aprūpina reikiama elektra ir padeda įkrauti akumuliatorių. Tai nėra daug priežiūros reikalaujanti dalis, tinkamai veikiantis generatorius gali tarnauti 7-10 metų ir daugiau. Tačiau, kaip ir kitos automobilio dalys, generatorius ir jo vidinės dalys gali susidėvėti. Nėra jokios taisyklės dėl generatoriaus patvarumo - daug kas priklauso nuo gamintojo, naudojamų sprendimų ir įrenginio vietos (pvz., per žema vieta gali sukelti greitą generatoriaus užteršimą purvu, kas prisidės prie greitesnio gedimo).
Dažniausi generatoriaus gedimų požymiai
Keli akivaizdūs požymiai, kad Jūsų automobilio generatorius veikia netinkamai arba yra sugedęs:
- Įkrovimo lemputė prietaisų skydelyje: Akivaizdiausias sugedusio generatoriaus požymis yra prietaisų skydelio lemputė, apibūdinama kaip „problema įkraunant akumuliatorių“ (raudonas akumuliatoriaus simbolis). Tai reiškia, kad į akumuliatorių tiekiama elektros įtampa yra neteisinga (per maža arba per didelė).
- Silpnas arba išsikrovęs akumuliatorius: Tai galimas signalas, kad generatorius yra sugedęs ar silpnai veikia, ir negali pilnai įkrauti automobilio akumuliatoriaus. Šiuo atveju akumuliatorius greitai išsikrauna.
- Mirksintys ar blankiai šviečiantys žibintai: Tai vienas pirmųjų ženklų. Jei pastebėsite, kad paspaudus akseleratoriaus pedalą žibintai pradeda šviesti ryškiau, o atleidus vėl tampa blankūs, tai greičiausiai bus kaltas generatorius. Tinkamai veikiantis generatorius visada palaikys ryškiai šviečiančius žibintus. Taip pat atkreipkite dėmesį į mirkčiojančias prietaisų skydelio lemputes.
- Sunkumai užvedant automobilį: Jei generatorius sugedęs ar neveikia tinkamai, gali būti sunku užvesti arba, dažnu atveju, visai neužvesite automobilio, nes nepakanka energijos starterio varikliui.
- Neįprasti garsai: Generatorius susideda iš judančių dalių, todėl dėl generatoriaus mechaninio gedimo ar dalių nusidėvėjimo, galite girdėti neįprastą garsą iš variklio skyriaus (pvz., aukšti girgždesiai, ūžimas). Tai dažnai rodo problemas su diržais ar guoliais.
- Nepastovi elektros energija salone: Sugedus generatoriui pokyčiai gali pasireikšti ir automobilio salone: mirksintis ar blankus prietaisų skydelio apšvietimas, sunkiau atsidaro ir užsidaro langai, sutrinka oro kondicionieriaus veikimas ar net radijo imtuvas.
- Dūmai ar nuotėkiai: Kartais įspėjamieji ženklai yra labiau matomi, pavyzdžiui, dūmai iš variklio skyriaus (gali reikšti perdegusius laidus ar trumpą jungimą) arba skysčių nuotėkis. Nuotėkiai paprastai reiškia susidėvėjusias tarpines, sutrūkinėjusias žarnas arba atsilaisvinusias jungtis, o korozija rodo, kad drėgmė pažeidžia metalines dalis.
Dažniausios generatorių problemos
Dažniausiai pasitaikančios automobilių generatorių problemos yra:
- Per maža arba per didelė įkrova: Generatorius tiekia netinkamą įtampą akumuliatoriui. Per aukšta tiekiama įtampa akumuliatorių gali sugadinti.
- Pažeistas, susidėvėjęs ar laisvas diržas: Susidėvėjęs, laisvas arba pažeistas diržas gali neleisti generatoriui suktis reikiamu greičiu, dėl ko generatorius nebegamins pakankamai energijos.
- Įtampos reguliatoriaus gedimas: Įtampos reguliatorius reguliuoja kintamosios srovės generatoriaus išėjimą, o jo gedimas gali sukelti įtampos šuolius, kurie kenkia visai elektros sistemai.
- Diodo gedimas: Diodo gedimas taip pat sukelia elektros šuolius ir įkrovimo problemas. Dėl šio neatsargumo (atjungus akumuliatorių važiuojant) per kelias sekundines visa akumuliatoriaus baterijos galia praeina pro diodinį tiltą, ir joks diodinis tiltas negali atlaikyti tokios apkrovos ir sudega.
- Susidėvėjęs guolis: Guolių gedimas sukelia triukšmą, vibraciją ir gali visiškai užkirsti generatorių.
- Laidų ar jungčių problemos: Prastas kontaktas, korozija ar pažeisti laidai trukdo tinkamam elektros srovės perdavimui.
- Susidėvėję šepetėliai: Generatoriams su angliniais šepetėliais, šepetėlių susidėvėjimas yra natūralus procesas, lemiantis prastą kontaktą ir netinkamą įkrovimą.
- Statoriaus apvijų sudegimas arba trumpas sujungimas: Gali sukelti generatoriaus ūžimą ar degėsių kvapą.
- Laisvos eigos skriemulio susidėvėjimas arba triukšmas.
- Nepakankama generatoriaus galia: Įrengus papildomą įrangą, generatorius gali nebesusidoroti su padidėjusia apkrova.
Šias problemas spręsti reikia kuo greičiau, kad nesugadintumėte ir kitų elektronikos komponentų. Dažnai vairuotojai mano, kad kaltas akumuliatorius, ir skuba jį keisti. Tačiau jei generatorius neveikia tinkamai, naujas akumuliatorius taip pat greitai išsikraus.
Generatoriaus priežiūra ir prevencija
Nors pats generatorius neturi alyvos ar filtrų kaip variklis, jo eksploatacijai įtakos turi visa sistema aplink jį. Reguliari patikra ir atidus įsiklausymas į automobilio variklį padeda užbėgti už akių galimoms problemoms. Įprasta priežiūra apima:
- Akumuliatoriaus būklės tikrinimą: Netinkamai kraunamas akumuliatorius rodo generatoriaus problemas.
- Generatoriaus diržo būklės vertinimą: Slystantis, įtrūkęs ar pertemptas diržas kenkia generatoriui. Atsileidęs diržas prasisuka, išdilina generatoriaus skriemulį, gali nutrūkti. Diržo pertempimas perkrauna guolius ir sukelia perkaitimą. Diržo įtempimas turi būti tinkamas ir jo modelis turi atitikti automobilio gamintojo nustatytus techninius reikalavimus.
- Kontaktų, jungčių ir masės taškų patikrą: Oksidacija ir silpnas kontaktas dažnai sukelia klaidingus simptomus ir prastą srovės perdavimą.
- Aušinimo ir ventiliacijos būklės tikrinimą: Užsikimšęs purvu generatorius perkaista ir genda greičiau. Saugokite generatorių nuo vandens. Dėl staigaus atšalimo trūkinėja statoriaus apvijų izoliacija, genda diodų tiltas. Todėl važiuodami per gilias balas ar plaudami variklį, prisiminkite generatorių, nes po to galimai jį reikės remontuoti.
- Automatinių valdymo sistemų patikrą: Modernūs automobiliai turi elektroninius įkrovimo valdymus, kuriuos taip pat reikia tikrinti.
Svarbu! Atliekant suvirinimo darbus automobilyje, virinimo aparato „masės“ gnybtas turi būti sujungtas su suvirinama detale. Automobilio generatoriui neleidžiama veikti su atjungta akumuliatoriaus baterija, nes tai gali akimirksniu sugadinti diodinį tiltą.
Generatoriaus remontas ir diagnostika
Kokybiškas generatoriaus remontas susideda iš dviejų dalių: tinkamų detalių pasirinkimo ir profesionalaus darbo atlikimo. Svarbu išsirinkti kokybiškas detales, nes rinkoje yra gausybė gamintojų, siūlančių skirtingos kokybės produktus. Tačiau net parinkus naujas ir kokybiškas detales, remontas gali nepavykti, jeigu meistras neteisingai atlieka darbą. Suremontuotas mazgas turi būti patikrintas naudojant specializuotą įrangą ir turint patirties.
Kompiuterinis ir mechaninis tikrinimas
Kompiuterinis patikrinimas dažniausiai naudojamas, kai vartotojai nusiperka naudotą generatorių, kurio pardavėjas neleidžia ardyti, arba meistrai nori patikrinti, ar mazgas buvo suremontuotas tinkamai bei pateikti klientui ataskaitą. Tačiau toks patikrinimas neparodo vidinių detalių susidėvėjimo laipsnio ar ridos, todėl išlieka tikimybė, kad mazgas gali greitai sugesti.
Mechaninis tikrinimas apima visų galimų vidinių mazgų apžiūrą: guolių, inkaro kolektoriaus žiedų susidėvėjimą, inkaro apvijų būklę, inkaro ašies ir riebokšlių būklę (generatoriams su tepalo siurbliais), krovimo relės šepetėlių susidėvėjimą, statoriaus elektromagnetinio plieno ir apvijų būklę, skysčiu aušinamų generatorių statoriaus būklę, galios diodų plokštės ir papildomų diodų būklę, sujungimų korozijos poveikį ir švarą.
Labai svarbu ir generatoriaus inkaro kolektoriaus žiedų išlyginimas tekinimo būdu. Netgi pakeitus naujus kolektoriaus žiedus naujais, būtina juos išlyginti, nes to nepadarius greičiau susidėvės šepetėliai. Tai yra atsakingas žingsnis, lemiantis atliekamo darbo kokybę. Kai kuriems inkarams tenka gaminti specialius priedus prie tekinimo staklių, kurie leidžia idealiai nutekinti kolektoriaus žiedus, nes visas inkaras sukasi ant savo guolių.
Generatoriaus patikrinimas po remonto
Po generatoriaus remonto turi būti atliekamas išsamus patikrinimas, siekiant įsitikinti, kad jo darbas atitinka gamintojo nurodytus parametrus. Pavyzdžiui, tikrinant 250A generatorių, jis turi būti palaipsniui apkraunamas atitinkama srove iki 250A (priklausomai nuo gamintojo nurodytos apkrovos), išlaikant pastovius sūkius. Kompiuteris tikrina jo veikimą ir nupiešia mazgo darbo kreivę prie skirtingų parametrų. Taip pat patikrinamos visos naujai sudėtos ar senos generatoriaus dalys, įskaitant krovimo įtampą prie maksimalių srovių ir temperatūros normų. Be tokio išsamaus patikrinimo negalima teigti, kad suremontuotas mazgas yra teisingai patikrintas. Iškilus ginčams dėl nekokybiškai atlikto remonto, be tokios ataskaitos klientui sunku įrodyti defektus.
Sudėtingesnių generatorių, valdomų COM/LIN3 signalais ar PD, SIG, atveju, taip pat tikrinama, ar krovimo relių duodama ataskaita DFM signalu yra teisinga. Gali būti atvejų, kai generatorius krauna, o lemputė prietaisų skydelyje neužgęsta, arba varikliui dirbant tuščiąja eiga krovimas vyksta, o įjungus apkrovą sumirksi automobilio žibintai ir atsiranda įtampos šuoliai. Kitas dažnas atvejis - varikliui dirbant laisvais sūkiais generatorius nekrauna, o padidinus sūkius pradeda veikti gerai. Išsami patikros ataskaita padeda išvengti tokių nesusipratimų ir garantuoja kokybę.
Generatorių ir jų dalių restauravimas
Daugeliu atveju generatorius gali būti restauruojamas. Remontuojamas generatorius yra visiškai išardomas patikrinimui, visos dalys kruopščiai išvalomos. Guoliai ir tarpikliai keičiami naujais. Dalys apdirbamos smėlio srautu arba metalizavimu, dalinai uždažomi paviršiai. Atliekamas pilnas patikrinimas, ar generatorius atitinka gamintojo reikalavimus. Suremontavus ir restauravus generatorių užtikrinama akumuliatoriaus baterijos įkrova ir pakankama maitinimui įtampa, kuri nėra pavojinga vartotojams.
Generatoriaus atnaujinimas - darbas, atliekamas pagal diagnostikos rezultatus, pakeičiant iš anksto nustatytas neveikiančias ir labai susidėvėjusias detales, kurios neigiamai veikia tolesnę eksploataciją. Kartu generatoriai apvalomi nuo teršalų ir, pagal pirminę išvaizdą, atnaujinami korpusų ir pagrindinių mazgų paviršiai.
tags: #automobiliu #generatorius #ppt