какое напряжение в сети автомобиля постоянное или переменное
Какое напряжение в сети автомобиля постоянное или переменное
Как проверить напряжение генератора на аккумуляторе ВАЗ-2114?
Проверять рабочее состояние генератора на ВАЗ-2114 следует каждые 6 месяцев (лучше всего до и после зимы – прим.), потому как именно в зимнее время на электрическую сеть приходятся повышенные нагрузки. Проверку необходимо проводить независимо от того, исправен он или нет.
Важность проверки генератора высока, потому как если он не способен выдать заряд определённой мощности, то аккумуляторная батарея просто-напросто разрядится и автомобиль не сможет запуститься, а если напряжение чрезмерно высокое, то неполадки могут возникнуть непосредственно в проводке и цепи автомобиля.
Признаки неисправности генератора
Если на вашем автомобиле появилось одно или несколько ниженазванных признаков, то генератор необходимо проверять:
Лампа горит ярче обычного.
Как пользоваться калькулятором подсчета тока утечки
Для того, чтобы подсчитать какой должна быть допустимая утечка, необходимо:
После выключения зажигания потребление тока должно либо прекратиться совсем, либо быть минимальным, и его значение можно вообще не брать во внимание. Современные автомобили бизнес-класса легко могут простоять с осени до весны, и запустится с пол оборота. Чего не скажешь о других бюджетных иномарках. Они наоборот — страдают от излишнего тока покоя. Он способен разрядить аккумулятор не то что за месяц, а буквально за неделю (иногда даже за сутки).
Как следует заряжать автомобильный аккумулятор
В процессе передвижения автомобильный аккумулятор заряжается от генератора, который также вырабатывает ток. Однако полностью зарядить его таким образом не удаётся, потому что всегда идут определённые потери. Именно поэтому периодически возникает необходимость в принудительном дозаряде АКБ. Тем более, что в тёплую погоду запуск двигателя можно обеспечить даже 20% реальной ёмкости батареи. В холодное время года при загустевшем масле сделать это будет практически невозможно.
Как рекомендуют сами производители аккумуляторов, полностью разряженный АКБ необходимо заряжать от 10 до 15 часов. При этом величина подаваемого тока составляет не менее 10% от стандартной номинальной его ёмкости. А ещё лучше подавать на заряд небольшой ток, а само время увеличить. Так удастся «разогнать» устройство на большую ёмкость.
Учитывая, что батарея является источником постоянного тока, для работы с ней важно соблюдать принцип полярности соединений. Поэтому положительную клемму АКБ соединяют с такой же от зарядного устройства — они обозначаются знаком «+». Аналогично поступают с отрицательными клеммами. Если не придерживаться этого правила, то аккумулятор будет разряжаться.
Перед началом зарядки его снимают и переносят в тёплое сухое помещение. Желательно сразу очистить его от грязи и налёта, а клеммы можно отшлифовать наждачной шкуркой для обеспечения качественного поступления тока. Сложнее обстоит дело с обслуживаемыми АКБ — пробки стоит выкрутить и дать возможность свободного выхода скопившимся газам. При необходимости контролируют уровень электролита и доливают его в банки. Большинство современных зарядных устройств автоматического типа, и в них не предусмотрена ручная регулировка силы тока.
Инженеры ведущих исследовательских центров и лабораторий неуклонно ищут новые решения в области создания и эксплуатации автомобильных АКБ. Открываются новые источники питания, повышается ёмкость, снижается способность саморазряжаться. Одним из важных направлений в поисках является повышение экологической безопасности для окружающей среды. Таким требованиям отвечают батареи типа АГМ, однако, скорее всего, они выступают промежуточным этапом в перспективах создания надёжных автомобильных батарей.
Магнетизм и электромагнетизм
Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но и на расстоянии, что свидетельствует о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S). При сближении одноименных полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются.
Магнитное поле, созданное вокруг магнитов, состоит из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.
Магнитное поле вокруг проводника с током
Если через проводник пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса- северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме “Ивашка из дворца пионеров”, где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным).
Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.
Если проводник с током поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.
Принцип работы генератора Принцип работы электродвигателя
Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.
Вы, конечно же обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.
Электробезопасность
Лампочки, электронные платы, прочая электрика в авто работает как слаботочная система. Для неё не нужно толстых проводов или кабелей питания, а также преобразователей напряжения.
Генератору автомобиля проще зарядить аккумулятор ёмкостью 12В. Увеличение мощности батареи привело бы к изменению строения самого генератора. Его бы пришлось видоизменять, дополнительно защищать, и, возможно, увеличивать в размере. А это сказалось бы на размещении его в подкапотном пространстве. Что было бы невыгодно и неэффективно.
Зарядка постоянным током
Значительно ускорить зарядку можно, если на станции подключаться к аккумулятору напрямую. При таком подходе уже нет ограничений по размерам и массе зарядного устройства, так как все его узлы размещены вне кузова электромобиля. Естественно, напрямую на аккумуляторы можно подавать только постоянный ток.
Рабочее напряжение аккумуляторной батареи в современных электромобилях обычно составляет 400–450 В. Поэтому в качестве стандарта для зарядки на постоянном токе приняли напряжение 500 В.
Возможные изменения в будущем
Рассматривая перспективы изменения конструкции аккумуляторов, нужно брать в учёт развитие технологий электротранспорта. Каждый год тысячи инженеров изучают новые материалы, которые смогут заменить привычные нам компоненты в стандартном АКБ.
Электрические моторы также требуют более мощные батареи, чтобы автомобиль мог быстро набирать скорость. Всё это может привести к тому, что в ближайшем будущем начнут появляться АКБ с повышенной мощностью и производительностью.
Содержание
Автомоби́льный генера́тор
— устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.
Какой ток в сети автомобиля постоянный или переменный
Пошаговый порядок проверки генератора
Если показания, на таких оборотах двигателя меньше, то это будет обозначать то, что генератор не вырабатывает необходимое количество энергии. А когда они в норме, то продолжаем тестирование, на выключенных потребителях на тех же самых оборотах. В этом случае показания мультиметра должны быть порядка 14,5-14,7 В.
Проверка напряжения, которое выдаёт генератор
После диагностики аккумуляторной батареи, переходим непосредственно к генератору, используя тот же мультиметр.
На лицо избыток перенапряжения в сети.
Теперь, достоверно располагая сведениями, сколько вольт должен выдавать генератор, вы будете точно знать, исправен он или нет. И если показания несколько отличаются от нормы, то в первую очередь вам следует обратить внимание на неисправности описанные ниже.
Напряжение прикуривателей
Номинальное напряжение с цепи прикуривателя на легковых автомобилях составляет 12 Вольт. После запуска силового агрегата параметр увеличивается до 13,8-14,1 Вольта (определяется настройками реле-регулятора на генераторе, частотой вращения коленчатого вала двигателя и мощностью включенных электрических приборов). На грузовых автомобилях (например, КамАЗ или МАЗ) напряжение в бортовой сети повышено до 24 В, соответственно, увеличен рабочий номинал нагревательного элемента.
Дополнительные факторы, влияющие на напряжение в цепи питания прикуривателя:
При работе прикуривателя возможно снижение напряжения в бортовой сети из-за повышенной нагрузки (например, из-за замыкания или подключения приборов с повышенным энергопотреблением). При движении автомобиля проблема не замечается водителем, поскольку падение напряжения компенсируется работой генератора. Дефект можно обнаружить при работе мотора на холостом ходу или при заглушенном силовом агрегате. Рекомендуется снизить мощность нагрузки и устранить участки электропроводки с поврежденной изоляцией.
Если при замере напряжение в прикуривателе ниже номинального или менее параметра, измеренного на клеммах батареи, то требуется проверить состояние прибора. При образовании на металлических контактах окислов или оседании грязи проводимость тока ухудшается, что негативно влияет на работу электрических приборов. Также проблемы возникают при гниении электрической проводки (например, под воздействием конденсата, попавшего в соединительные штекеры).
Пошаговый порядок проверки генератора
Если показания, на таких оборотах двигателя меньше, то это будет обозначать то, что генератор не вырабатывает необходимое количество энергии. А когда они в норме, то продолжаем тестирование, на выключенных потребителях на тех же самых оборотах. В этом случае показания мультиметра должны быть порядка 14,5-14,7 В.
Проверка напряжения, которое выдаёт генератор
После диагностики аккумуляторной батареи, переходим непосредственно к генератору, используя тот же мультиметр.
На лицо избыток перенапряжения в сети.
Теперь, достоверно располагая сведениями, сколько вольт должен выдавать генератор, вы будете точно знать, исправен он или нет. И если показания несколько отличаются от нормы, то в первую очередь вам следует обратить внимание на неисправности описанные ниже.
Принцип работы генератора на ВАЗ-2114
Для того, чтобы преобразовать один вид энергии получаемого от двигателя в другой, создаваемый генератором необходимо наличие магнитного поля. А для того, чтобы создать все условия для его появления, в генераторе находятся два основных и очень важных элемента – это ротор и статор.
Ротор и статор генератора
Вышеназванные элементы генератора собраны воедино, внутри металлического корпуса, в котором вместе с ними находятся подшипники, осуществляющие должное вращение ротора, крыльчатки, шкив, диодный мост, а также регулятор напряжения.
Корпус агрегата имеет две съёмных части, переднюю и заднюю, которые фиксируются с помощью болтов. Точно также фиксация осуществляется и статору, только она уже находится на внутренней части корпуса.
Конструкция генератора ВАЗ-2114
Особенности эксплуатации
Генератор на ВАЗ-2114 достаточно неприхотливое устройство, способное выдержать большие нагрузки даже в самых суровых условиях эксплуатации, если выполняются все правила по его эксплуатации.
Зарядка электромобилей: постоянный или переменный ток?
Основной недостаток легковых электромобилей — значительное время зарядки аккумуляторов, обычно составляющее не менее 3 часов. Уменьшение этого времени до получаса делает зарядку электромобиля сопоставимой с заправкой обычного авто бензином. Все равно полчаса на автозаправке вы и так потратите за чашкой кофе и покупкой в местном магазине. Такое короткое время зарядки уже стало реальностью, если заряжать автомобиль от постоянного тока. Почему же тогда зарядные станции на переменном токе не ушли в прошлое?
Практически любой современный электромобиль (кроме отдельных спортивных моделей, не имеющих широкого распространения) может заряжаться от обычной электрической розетки. Наличие такой функции позволяет не остаться без движения в местностях, где нет специальных зарядных станций. Например, аккумуляторы сели недалеко от глухой деревни, и вы попросились на постой к сердобольным местным жителям.
Зарядка от бытовой розетки имеет свои ограничения. Напряжение питания 230 В (по старому стандарту — 220 В) переменного тока. Конструкция розетки и используемые провода ограничивают силу тока значением 16 А. Для того, чтобы полностью зарядить батарею аккумуляторов электромобиля Tesla Model S 75D, потребуется примерно 21 час — почти сутки!
Но в экстренной ситуации и не ставится задача зарядить аккумуляторную батарею полностью, главное — дотянуть до ближайшей станции зарядки. Многие (но не все!) модели электромобилей поддерживают заряд на переменном токе как принятый в России и Евросоюзе стандарт 230 В, так и американский 120 В и даже японский 100 В.
Наиболее распространенный тип разъема для зарядки переменным током — Type 2
Самостоятельно заряжать электромобиль у себя дома можно в том случае, если вы живете в отдельном коттедже или таунхаусе. В таких зданиях обычно имеются еще и трехфазные розетки 400 В (по старому стандарту — 380 В) переменного тока. Зарядка той же Tesla Model S 75D от трехфазной розетки займет уже 7 часов. Можно заряжать авто ночью, пока вы спите, а днем зарядки хватит примерно на 500 км пробега.
В том случае, если линия, подающая электроэнергию в коттедж или секцию таунхауса, способна выдерживать ток порядка 80–100 А, можно дополнительно ускорить процесс, установив личную зарядную станцию на переменном токе. Она подключается напрямую к электрическому щиту дома, поэтому на ее работу не оказывают влияние ограничения, связанные с розетками и проводкой. Время зарядки сокращается до 4 часов.
К зарядным станциям коллективного пользования, как правило, прокладывают линии, способные передавать мощность порядка десятков кВт. Зарядка электромобиля производится трехфазным переменным током. Наиболее распространенный разъем для такого рода зарядки в европейских странах, в том числе и в России, — Type 2. Массовое распространение на парковках офисов, торговых центров и прочих публичных мест получили зарядные станции мощностью 22 кВт, у которых ток зарядки не равен 32 А. Полностью «заправить» электромобиль Tesla Model S 75D на них можно за 3 часа.
Поскольку на таких стоянках оставляют машину на время работы, шоппинга или посещения ресторана, делать более быстродействующие, а значит, и дорогие зарядные станции не имеет экономического смысла.
Максимальная сила тока, которую выдерживает разъем Type 2, — 63 А. Это соответствует мощности зарядной станции на трехфазном переменном токе 43 кВт. Но такой режим поддерживают не все электромобили.
Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?
Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества
Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля ? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?
На самом деле это интересный вопрос, потому что в этой истории на первый взгляд нет никакого смысла. Если все потребители электричества в вашем автомобиле работают на 12 вольтах постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят постоянный ток? Ведь раньше так и делали. Почему необходимо сперва сгенерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянное электричество?
Задавшись такого рода вопросами, мы начали докапываться до истины. Ведь есть же в этом какая-то тайная причина. И вот что мы выяснили.
Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под переменным и постоянным током. Автомобили используют постоянный ток, или прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900-х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.
Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что его легче передавать на большие расстояния.
Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой. Побочным результатом работы преобразования является немного тепла на выходе. Чем сложнее бытовая утварь, к примеру компьютер или Smart TV, тем сложнее цепочка преобразований. В некоторых случаях переменный ток частично не изменяется, а лишь корректируется его частота. Поэтому очень важно при замене вышедшего из строя блока питания заменять его на оригинальный, требуемого типа. Иначе технике наступит очень быстрый конец.
Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.
Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?
В общем, ответ очень прост: таков принцип работы генератора переменного тока. Наиболее высокий КПД при переводе механической энергии вращения двигателя в электрическую энергию происходит именно по такому принципу. Но есть нюансы.
Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:
При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.
Инициируется появление магнитного поля.
Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.
Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок, где происходит его преобразование в постоянный ток.
Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.
После всего процесса часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.
Выше был описан принцип работы современного генератора переменного тока, но так было не всегда. Ранние автомобили с двигателями внутреннего сгорания использовали магнето – простейшее приспособление для преобразования механической энергии в электрическую (переменного тока). Внешне, да и внутренне, эти машинки были даже схожи с более поздними генераторами, но использовались на очень простых автомобильных электрических системах без батарей. Все было просто и безотказно. Не зря некоторые сохранившиеся до наших времен 90-летние автомобили заводятся до сих пор.
Индукторы (второе название магнето) впервые были разработаны человеком с неподражаемым именем – Ипполит Пикси.
На данный момент мы с вами выяснили, что тип вырабатываемого генераторами тока зависит от продуктивности перевода механической энергии в электрическую, но также немаловажную роль во всей этой истории сыграло снижение массы и габаритов устройства по сравнению с аналогичными по мощности устройствами-производителями постоянного тока. Разница в весе и габаритах оказалась почти в три раза! Но есть еще один секрет, почему автомобильные генераторы сегодня вырабатывают переменный ток. Вкратце это более передовой эволюционный путь развития генераторов постоянного тока, которых, признаться честно, по сути, и не существовало в чистом виде.
Историческая справка:
Более того, генераторы постоянного тока на самом деле также производили переменный ток, когда якорь (подвижная часть) вращался внутри статора (внешний «корпус», который имеет постоянное магнитное поле). Разве что частота тока была иной и «сгладить» ее в постоянный ток можно было проще – при помощи коммутатора.
Коммутатором тогда называлось механическое приспособление с вращающимся цилиндром, поделенным на сегменты с щетками для создания электрического контакта.
Система работала, но была неидеальна. В ней было множество механических частей, контактные щетки быстро изнашивались, и общая надежность системы была так себе. Тем не менее это был лучший способ получить постоянный ток, который был нужен вам для зарядки аккумулятора и системы запуска автомобиля.
Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением проблемы преобразования переменного тока в постоянный посредством кремниевых диодных выпрямителей.
Эти выпрямители тока (иногда называемые диодным мостом) показали себя с гораздо лучшей стороны в качестве преобразователей переменного тока в постоянный, что, в свою очередь, позволило использовать более простые, а значит, более надежные генераторы переменного тока в автомобилях.
Первым зарубежным автопроизводителем, который развил эту идею и вывел ее на рынок легковых автомобилей, был Chrysler, имевший опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны США. В Википедии отмечается, что американская разработка «…повторяла разработку авторов из СССР», первая конструкция генератора переменного тока была представлена в Советском Союзе за шесть лет до этого. Единственным, но важным улучшением американцев стало применение кремниевых выпрямительных диодов вместо селеновых.
В СССР же, хоть и опоздали на 7 лет с введением в серию генераторов переменного тока на легковые автомобили, опередили весь мир в самой разработке новых типов генераторов. Еще в 1955 году на Горьковском автозаводе было выпущено 2.000 машин с альтернаторами вместо магнето.
«Одними из ведущих разработчиков, благодаря которым в СССР и на европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока, были Ю. А. Купеев (НИИ автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара)», – говорится на страницах Википедии.
Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?
Ну, а мы завершаем наш рассказ. Первым легковым автомобилем, в базовой комплектации которого устанавливался генератор новой конструкции, стал Plymouth 1960 года выпуска. Некоторыми из наиболее очевидных преимуществ генератора было то, что на низкой скорости или на холостом ходу он по-прежнему производил достаточно тока, чтобы заряжать аккумулятор, что большинство генераторов того времени были не в состоянии сделать.
Оказалось, что альтернаторы, после того как был налажен массовый выпуск, производить дешевле, чем генераторы старой конструкции, они надежнее, выносливее и производят больше электричества на разных скоростях вращения коленчатого вала. Они сделали настолько большой шаг вперед, что все их плюсы запросто перекрывали единственный минус – они не могли производить постоянный ток. Позиция закрепилась после того, как инженерами был разработан дешевый и надежный твердотельный выпрямитель.