Неисправности машин постоянного тока — Саморазмагничивание и перемагничивание генератора
1-8. САМОРАЗМАГНИЧИВАНИЕ И ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА
1-8-1. Генератор параллельного возбуждения не возбуждается, или изменилась полярность щеток.
Генератор размагнитился или намагнитился в другом направлении (перемагнитился). Это может быть, когда щетки сдвинуты с нейтрали вперед по направлению вращения машины, вследствие чего обмотка якоря создает продольно действующую МДС, ослабляющую основное поле, создаваемое параллельной обмоткой. Если внешняя цепь машины обладает большой самоиндукцией (например, у возбудителей синхронных генераторов), то при быстром уменьшении тока возбуждения параллельной обмотки вследствие слишком быстрого передвижения рукоятки регулятора возбуждения в сторону увеличения сопротивления или из-за плохого контакта в цепи параллельной обмотки может случиться, что ток в якоре будет убывать медленнее, чем ток возбуждения. Вследствие этого результирующая МДС может переменить свой знак и машина либо размагнитится, либо намагнитится в другом направлении (перемагнитится). В последнем случае изменится полярность щеток.
Наличие добавочных полюсов приводит к тому, что при сдвиге щеток с нейтрали в направлении вращения усиливается размагничивание машины.
Отдельно работающие генераторы при размагничивании или перемагничивании теряют напряжение или изменяется полярность щеток без особых внешних признаков. У параллельно работающих генераторов размагничивание и перемагничивание сопровождается сильным искрением щеток, а в некоторых случаях даже круговым огнем (см. п. 1-1-16).
Перемагничивание возбудителей синхронных генераторов при быстром изменении силы тока в параллельной обмотке возбудителя легко объяснить влиянием магнитной энергии ротора, если проследить за направлением тока по рис. 1-2. Направление тока при нормальной работе возбудителя указано на рис. 1-2, а. При слишком быстром передвижении рукоятки регулятора возбуждения в сторону повышения его сопротивления или при размыкании и быстром обратном замыкании цепи параллельной обмотки (например, вследствие плохого контакта в регуляторе) напряжение возбудителя и ток в его параллельной обмотке быстро падают, вследствие чего должен понизиться и ток в роторе генератора. Однако уменьшающееся поле генератора наводит в обмотке его ротора экстратоки, стремящиеся поддержать значение тока в нем, и ротор при этом из потребителя превращается в источник тока. Таким образом, может получиться новое направление тока, как указано на рис. 1-2, б. По отношению к параллельной обмотке этот ток имеет обратное нормальному направление, и возбудитель вследствие этого перемагничивается.
Рис. 2. Перемагничивание возбудителя: а — направление тока при нормальной работе возбудителя; б — направление тока при перемагничивании
ОР * ОР
В — возбудитель; ОР — обмотка ротора генератора; ДП — обмотка добавочных полюсов; ШО — обмотка возбуждения возбудителя; РВ — регулятор возбуждения
Перемагничивание возбудителя может произойти также при внезапном коротком замыкании генератора. И в этом случае исчезающее поле генератора будет поддерживаться экстратоками, наводимыми в роторной обмотке, обращающими ротор в источник тока совершенно аналогично рассмотренному выше случаю; поэтому и здесь получается такое же распределение тока, как указано на рис. 1-2, б.
Искрение щеток возбудителя также может послужить причиной его перемагничивания. Внезапное усиление искрения эквивалентно введению большого сопротивления в цепь якоря, вследствие чего часть тока ротора генератора ответвляется в параллельную обмотку возбудителя и происходит перемагничивание, как указано на рис. 1-2, б.
Вновь намагнитить генератор от постороннего источника тока с соблюдением правильной полярности.
Поставить щетки на нейтраль В тех случаях, когда размагничивание происходит и при этом положении щеток, следует сдвинуть щетки на 1— 2 коллекторные пластины против направления вращения машины, если такой сдвиг щеток не нарушает коммутации и не вызывает искрения щеток.
Избегать слишком быстрого увеличения сопротивления регулятора возбуждения, т. е. слишком быстрого передвижения его рукоятки при снижении напряжения генератора.
Проверить исправное состояние всех контактов в цепи параллельной обмотки и регулятора напряжения (см. п. 1-6-2, 3).
Намотать на главные полюсы генератора вспомогательную последовательную обмотку, усиливающую действие параллельной обмотки. Намотать на главные полюсы генератора по одному короткозамкнутому витку из красной меди достаточно большого сечения с тем, чтобы сопротивление витка было возможно меньшим. 1-8-2. Генератор смешанного возбуждения изменил полярность щеток.
А. Отсутствует уравнительный провод между последовательными обмотками параллельно работающих генераторов (см. п. 1-7-3).
Поставить уравнительный провод (см. п. 1-7-3). Вновь намагнитить генератор от постороннего источника тока с соблюдением правильной полярности.
Б. Через последовательную обмотку генератора прошел ток обратного направления (например, при разрядке аккумуляторной батареи).
Поставить в цепь якоря автоматический выключатель обратного тока. Вновь намагнитить генератор.
Проверка генератора в автомобиле: дефекты, симптомы и стоимость
Что происходит, если генератор неисправен, какие признаки говорят об этом, как исправить и почему современные дорогие автомобильные генераторы гораздо надежнее своих более простых предшественников?
Мы назовем основные симптомы и типичные дефекты и объясним, как можно легко проверить качество работы автогенератора самостоятельно.
В каждой машине есть генератор, который вырабатывает электричество. Современный генератор переменного тока снабжает необходимой энергией многочисленных потребителей в автомобиле. Хотя генераторы в идеале должны служить столько же, сколько будет жить автомобиль, дефекты в них не редкость. Но не всегда сам генератор является причиной проблемы с нехваткой электроэнергии.
Для чего нужен генератор в автомобиле, и почему даже исправный он не всегда может зарядить АКБ?
На современные автомобили обычно ставят трехфазный электрогенератор переменного тока. Во время движения он вырабатывает энергию для всех потребителей электричества в автомобиле (напряжение соответствует плюс-минус 14 вольтам и поддерживается регулятором). Чем навороченней автомобиль, тем больше у него потребителей и тем больше тока требуется. Кондиционер, обогрев зеркал, заднего/переднего стекол, обогрев сидений, круиз-контроль и так далее и тому подобное, от самых последних электронных помощников до топливного насоса и блока управления двигателем.
Кроме того, как известно многим, даже не очень близко знакомым с устройством автомобилей людям, генератор отвечает за то, чтобы заряжать аккумуляторную батарею и чтобы она постоянно оставалась полностью заряженной во время движения. Это очень важно, поскольку аккумулятор, в свою очередь, является накопителем энергии в автомобиле и, так сказать, условным резервным генератором, отдающим ток, что иногда даже требуется во время движения.
ВАЖНО! Не забывайте отключать потребители энергии при заглушенном двигателе. Если вы выключаете двигатель, отключайте и все потребители энергии: фары, магнитолу (при длительном использовании магнитолы на старом аккумуляторе автомобиль после стоянки может не завестись — не хватит тока), даже освещение салона.
Используйте свежую батарею нормальной емкости. Более того, если автомобиль используется для коротких поездок, особенно зимой, при необходимости включать прожорливые потребители электричества вроде отопителей стекол/зеркал, подогрева сидений, то даже исправный генератор не будет успевать насыщать аккумулятор энергией, что в итоге приведет не только к невозможности запуска машины, но и к деградации АКБ .
Почему у современных генераторов не может быть недостаточно мощности?
Как мы говорили выше, генераторы на современные автомобили ставятся трехфазные. Прошли те времена (примерно с конца 70-х — начала 80-х годов), когда непроизводительные генераторы выдавали мало мощности, серьезно завися от оборотов двигателя. На старой мотоциклетной технике и мотороллерах такое можно было наблюдать: когда двигатель работает на холостом ходу, фары горят тускло. Стоит же повернуть дроссельную заслонку, свет загорится ярко.
Сейчас же даже на холостом ходу (от 650 до 900 оборотов коленчатого вала в минуту) современные генераторы вырабатывают достаточную мощность и, следовательно, выдают нужные объемы электричества, чтобы обеспечивать все потребители в автомобиле.
Может ли генератору не хватать мощности на запитывание всех потребителей в автомобиле?
Почему это важно, что на наших машинах стоят трехфазные генераторы? Дело в том, что также, по сравнению со старыми системами (генераторами постоянного и переменного тока), трехфазные генераторы не только мощнее, но и надежнее, меньше и легче (около девяти килограммов для легкового автомобиля).
Если тока не хватает, значит, проблема скрывается в генераторе — произошла поломка. Мощность генератора согласована с потребителями в автомобиле
Максимум мощность, выдаваемая генератором, может быть на десять процентов меньше, чем мощность всех потребителей в автомобиле, если их включить одновременно. В такой ситуации (которую на самом деле сложно представить, как минимум потому, что вы вряд ли будете включать обогрев и одновременно с этим кондиционер на полную мощность) разница в эти десять процентов будет компенсироваться аккумулятором, упомянутым выше, как резервным источником питания.
Так, как мы писали выше, из-за постоянного увеличения количества потребителей электроэнергии в автомобиле зарядный ток генераторов переменного тока продолжает расти. Если в 1980-х годах для компактного автомобиля было достаточно тока в 50 ампер, то сегодня генераторы вырабатывают от 100 до 250 ампер в зависимости от типа, класса, комплектации автомобиля и так далее.
Кстати, локомотивом нового толчка к развитию были не только функции комфорта , появившиеся в современных автомобилях, а скорее технологии применяющиеся в двигателях, такие как насосы высокого давления для подачи топлива или электромагнитные клапаны форсунок, то есть все то, что требует электричества.
Функция генератора
Принцип работы автомобильного генератора:
- 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.
Проще говоря, генератор преобразует механическую энергию коленчатого вала в электрическую посредством ротационных движений внутри себя. В большинстве случаев генератор приводится в движение клиновым ремнем или поликлиновым приводным ремнем, который соединен с генератором через шкив. С помощью этого привода генератор использует мощность двигателя для выработки электроэнергии, отнимая у ДВС порядка 5 л. с. Это стоит топлива. Поэтому современные генераторы переменного тока ориентированы на то, чтобы сделать преобразование энергии более эффективным.
К примеру, при интенсивном ускорении мощность генератора уменьшается, падает и сопротивление. И наоборот, на холостом ходу, когда двигатель потребляет мало топлива, от генератора начинает потребляться больше мощности, и сопротивление увеличивается.
Контрольная лампа заряда — первое указание на неисправность
Важный «инструмент» для проверки работы генератора расположен прямо перед глазами водителя. Это контрольная лампа заряда на комбинации приборов. Символ генератора или батареи загорается при каждом включении зажигания. Если контрольная лампа продолжает гореть, когда двигатель завелся и работает (на холостом ходу или на оборотах, неважно), это может быть первейшим и самым важным признаком того, что включенные потребители не получают необходимую мощность, а аккумулятор в настоящее время поддерживает систему, непрестанно и очень быстро разряжаясь.
Чтобы выяснить, проблема ли это, достаточно быстро и кратковременно нажать на педаль акселератора. В большинстве случаев лампочка погаснет, значит, все в порядке (хотя обратиться на станцию техобслуживания все равно стоит). Если индикатор продолжит гореть, это уже может быть признаком неисправности генератора.
Неисправный генератор
Трехфазные генераторы, в принципе, не требуют технического обслуживания, они действительно износостойкие и нередко справляются со своими обязанностями в течение всего срока службы автомобиля. Однако если генератор все же сломается, батарея постепенно начнет разряжаться. В худшем случае произойдет то, что двигатель заглохнет во время движения, поскольку, как мы уже говорили ранее, блок управления двигателем и топливный насос должны продолжать получать электропитание.
Чтобы не доводить до такого, водителю стоит обращать внимание на ряд простых нюансов, которые могут сказать о недостаточной подзарядке аккумуляторной батареи:
- автомобиль тяжело заводится на холодную, несмотря на то что накануне было преодолено большое расстояние;
- лампочки на приборной панели при включении зажигания горят тускло.
Что может сломаться в генераторе?
1. Изношены угольные щетки регулятора генератора
Симптомы: горит контрольная лампа заряда, аккумулятор не заряжается.
Решение: замените щетки или регулятор.
2. Неисправно реле-регулятор напряжения генератора
Симптомы: аккумулятор греется, наблюдается низкий уровень заряда аккумулятора (отсутствие заряда), индикатор зарядки становится ярче с увеличением скорости, лампочки перегорают.
Решение: заменить реле-регулятор напряжения генератора.
3. Подшипники ременного привода или муфта свободного хода вышли из строя
Симптомы: посторонний шум от ременного привода (свист, скрежет), аккумулятор не заряжается, горит индикатор заряда.
Решение: проверьте ременный привод и обгонную муфту и при необходимости замените.
4. Коррозия/окисление или дефекты проводных соединений
Симптомы: не достигается номинальное напряжение, дифференциальное напряжение между альтенатором и аккумулятором.
Решение: проверьте/замените при необходимости силовые провода, подтяните/зачистите или замените соединения.
5. Слишком слабое натяжение клинового ремня
Симптомы: мигает контрольная лампа зарядки, проскальзывает и скрипит клиновой ремень.
Решение: натяните или замените клиновой ремень.
6. Короткое замыкание
Симптомы: заряд аккумулятора не увеличивается.
Решение: отсоедините аккумулятор, замените или отремонтируйте генератор.
7. Неисправна обмотка генератора
Симптомы: горит контрольная лампа заряда, аккумулятор не заряжен.
Решение: замените или отремонтируйте генератор.
8. Неисправен выпрямительный блок генератора
Симптомы: аккумулятор не заряжается, контрольная лампа горит.
Решение: заменить или отремонтировать генератор.
Проверить генератор с помощью мультиметра
Если возникнет проблема, проверить генератор достаточно легко. Зарядное напряжение генератора проверяется мультиметром:
1. Установите на мультиметре диапазон напряжения (до 15 или 20 В);
2. Подключите черный щуп к минусовой клемме АКБ, а красным щупом касаемся «плюса»;
3. При выключенном двигателе напряжение автомобильного аккумулятора должно составлять от 12,2 до 13,6 вольт (если напряжение значительно ниже, то есть ниже 12 вольт, рекомендуется осуществить зарядку с помощью зарядного устройства);
4. Включите двигатель, напряжение зарядки должно возрасти и быть от 13,4 до 14,8 В на холостом ходу;
5. Затем повторите измерение на оборотах 4 000 об/мин, напряжение должно оставаться постоянным.
Если напряжение не поднимается до указанных значений при включенном двигателе (через несколько секунд), это указывает на неисправность генератора. Чтобы исключить повреждение проводки, можно проверить измерения на контактах генератора. Если есть явная разница, необходимо проверить проводку! Если напряжение заметно превышает значение, измеренное на холостом ходу и при 4 000 об/мин, это указывает на неисправность регулятора генератора. В этом случае аккумулятор может перегреться и повредить бортовую электронику.
Неисправно реле-регулятор генератора
Регулятор генератора, также известный как регулятор напряжения, встроен в генератор. Одна из его задач — поддерживать напряжение генератора более или менее постоянным при всех нагрузках и скоростях (оборотах мотора). Это единственный способ гарантировать отсутствие колебаний напряжения, которые могут легко вывести из строя электронные компоненты автомобиля. Регулятор сконструирован таким образом, что позволяет напряжению генератора выравниваться примерно до 14 вольт (напряжение зарядки генератора переменного тока).
Часто две маленькие угольные щетки регулятора генератора изнашиваются, что можно увидеть визуально — щетки значительно укорачиваются. В более старых автомобилях можно заменить только угольные щетки, стоимость их недорога, как и стоимость ремонта. Замена всего регулятора генератора обойдется подороже. Время установки составляет от десяти минут до часа в зависимости от доступности блока альтенатора. Хотя под капотом современных автомобилей, где места немного, работы могут занять более длительный срок, поскольку может потребоваться демонтаж дополнительных элементов для замены регулятора генератора, что увеличит стоимость проводимых работ.
Замена реле-регулятора напряжения обойдется в разных конторах Москвы от 600 до 1 500 рублей.
Проверить клиновой ремень и ременную передачу
Еще одна экспресс-проверка: натяжение клинового ремня и свободный ход шкива. Он отделяет ременную передачу генератора от коленчатого вала, который приводит в движение шкив. Обычно частота вращения генератора примерно вдвое превышает скорость вращения коленчатого вала, что в переводе на обороты может означать от 1 400 до 12 000 оборотов в минуту. Поэтому неудивительно, что подшипники, встроенные в шкив, не всегда могут выдерживать такую нагрузку в течение длительного времени.
О повреждении подшипников свидетельствует скрежет-скрип при запуске двигателя, который исходит непосредственно от муфты свободного хода альтенатора.
Видео взято с YouTube-канала «Autofanatica»
В мастерской стоимость замены ремня составит примерно от 1 000 до 3 000 рублей в зависимости от марки, модели и комплектации автомобиля.
Пример замены подшипников в натяжном ролике и обгонной муфте генератора: drive2.ru
Что выгодней — починить или купить новый генератор?
Это вопрос насущный, и его задают очень многие, у кого ломался генератор. Ответим на него просто и логично: все будет зависеть от поломки. Многое можно починить в генераторе не очень дорого. Замена всевозможных подшипников, шкива, диодов, роторных колец и так далее. Даже в мастерской порядок цен приятно удивит, вот пример рандомной московской мастерской:
Новый же оригинальный генератор даже на бюджетную иномарку может стоить несколько десятков тысяч рублей. Заменитель (неоригинал) дешевле, но все равно 10-15 тысяч рублей. Это видно на примере далеко не нового Ford Focus II:
Такую покупку вряд ли можно назвать логичной, если автомобиль старый или произошла несерьезная поломка, которая обойдется в мастерской максимум в 2-3 тысячи рублей.
А вот если генератор старый и ему придется производить перемотку статора/ротора генератора, то здесь уже задумаешься, является ли этот сложный и трудоемкий процесс целесообразным или лучше купить новый генератор? Ведь средняя стоимость перемотки может доходить до половины стоимости нового узла, а в некоторых слоучаях и больше (при этом гарантию дают не все компании, а которые и дают, то не более 12 месяцев). Уж лучше в таком случае купить генератор на разборке. Он тоже «кот в мешке», но дешевле.
генератор греется, магнитит шкив
Всем привет, Машина 2111, генератор 80а.
ехал, громко слушал музыку, нагрузка большая. На вольтметре заметил напругу 12.5в. доехал до дома 1км открыл капот генератор горячий руку не приложить.
перебрал его, помогло не на долго, до следующего раза
СИМПТОМЫ:
1) при выкл зажигании генератор дает утечку 3.5а ( точно он)
2) РН поменял, не помогло
3) лампочка зарядки на панели не горит вообще( она рабочая)
4) шкив генератора примагничивает ключ гаечный
Диодный мост и обмотки прозванивал, вроде все было в норме
Кто знает что делать?
Похоже, что витковое замыкание в катушке ротора. Катушку возбуждения перемотать трудно, менять ротор- мартышкин труд. Меняй генератор на годный.
Сними регулятор напряжения и замерь сопротивление обмотки возбуждения напрямую касаясь щупами мультиметра колец ротора, должно быть не менее 3 ом (бывает по разному) и проверь утечку на массу — один щуп на любое кольцо, второй щуп на массу. У исправного ротора сопротивление в этом случае должно быть очень большим — тысячи ом.
спасибо за ответ! мерял на выходных между кольцами, вроде 3.5 ом было.выводы обмоток на корпус не звонятся
Тогда катушка возбуждения ротора, похоже, исправна.Что ещё может быть с такими признаками? Может генератор чрезмерно перегружен? Усилитель с сабвуфером не гоняешь? Напрягает утечка в 3,5 амп., попробуй так: включи в разрыв (+) провода генератора мультиметр и последовательно отключай нагрузку (усилитель, проигрыватель и т. д.), а штатные приборы отключай снятием предохранителей. Как только при отключении пропадёт потребление — это и будет причина, её и устраняй.Кстати, если с усилителем стоит конденсатор, то может и он "поплыл". Удачи.
музыка есть, ампер 70 потребляет в пиках. отключал все от генератора, кроме массы, подкидывал амперметор в разрыв с акб и жрало 3.5 ампер
Возможно пробит один из трёх питающих катушку возбуждения вспомогательных диодов на подкове.Надо бы прозвонить их.
свозил гену в ремонт. Оказался пробит один диод и обмотки звонятся на корпус, видать когда ехал, укипятил его вусмерть и лак поплавился, буду ставить более мощный. Нашел за 40р бушный валео 140а