Какой ток в сети автомобиля?

Напряжение в автомобиле постоянное или переменное

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.



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.

Параметры зарядных станций для электромобилей в России регламентируются ГОСТ Р МЭК 61851-1-2013 «Системы токопроводящей зарядки электромобилей», являющимся адаптацией международного стандарта IEC 61851-1. Стандартизация вилок и розеток на зарядных станциях осуществляется на основании ГОСТ Р МЭК 62196-1-2013 и ГОСТ Р МЭК 62196-2-2013 «Вилки, штепсельные розетки, соединители и вводы для транспортных средств. Кондуктивная зарядка для электромобилей», части 1 и 2. Эти стандарты являются адаптацией IEC 62196-1 и IEC 62196-2.

При зарядке постоянным током интерфейс между станцией и электромобилем обязательно должен содержать канал передачи данных от транспортного средства к зарядке. На основании этой информации станция определяет тип и текущее состояние аккумуляторной батареи, точно подстраивая напряжение и некоторые другие параметры зарядки.

Для зарядки на постоянном токе используются разъемы CHAdeMO, CCS и Tesla Type 2. Зарядные станции с разъемами CHAdeMO и CCS имеют мощность 50 кВт. Такая мощность позволяет за 1,5 часа зарядить электромобиль для пробега 500 км. Следует отметить, что наличие разъема CHAdeMO или CCS в электромобиле автоматически означает поддержку ультрабыстрой зарядки мощностью 50 кВт, даже если такая зарядка на переменном токе не поддерживается. Например, Nissan Leaf (кроме отдельных серий) поддерживает ультрабыструю зарядку только на постоянном токе.

Исторически сложившаяся традиция

В мире глобального автопроизводства есть такое понятие как «унификация». Оно обозначает, что большая часть расходных деталей и компонентов в машине должны легко и просто заменяться. Но это не должно сказываться на работе всего автомобиля. Напряжение в 12 вольт как раз и является одним из принципов унификации в автомобиле. Этот параметр тесно связан с аккумуляторной батареей автомобиля.

Аккумуляторные батареи появились в конце 19 века. Одним из первых авто с системой зажигания, работающей от аккумулятора и свечи, стала машина Benz Patent-Motorwagen. Её придумал и сконструировал Карл Бенц. Тогда на моторы ставили батареи мощностью 6В. Такого напряжения хватало, чтобы обеспечить работу малосильного двигателя.

Но всё изменилось с ходом Второй мировой войны. Военные требовали более мощных моторов, которые не могли полноценно работать на 6В. Так и была повышена мощность до 12В. До сих пор этой мощности хватает для пуска ДВС, а также работы всех внутренних приборов автомобиля. Аккумуляторы мощностью 6В сегодня можно встретить, только на старой мотоциклетной технике.

Часто задаваемые вопросы

Какой нормальный ток утечки в автомобиле?

Утечка тока есть практически в каждом автомобиле, а норма будет зависеть от количества дополнительно установленной электроники, которая может потреблять энергию даже в режиме ожидания, а также особенности питания бортсети. Поэтому 0.05 Ампер

– это норма для современного автомобиля. А в некоторых случаях даже 70 мА тоже допустимо.

Какой ток утечки через сигнализацию?

В рабочем режиме охранное устройство потребляет до 200 мА тока зависимо от ее сложности, количества датчиков и способа подключения. Ток утечки через сигнализацию – 20-30 мА

это нормально, главное, чтобы к такому показателю потребление уменьшалось спустя 5-10 минут после ее включения. Проблемными ее местами считают концевики дверей капота и багажника, а также модуль связи (появляются окислы на плате).

Какой ток утечки через магнитолу?

На автомобиле с правильно подключённой 1 din магнитолой утечка не превышает 0.01A

или
0.02А
если стоит 2 din. Основная проблема заключается в подключении провода питания (красного) и провода отвечающего за сохранения настроек (желтого в одну скрутку) и прямо на АКБ. Постоянное питание должен получать лишь жёлтый провод «памяти». Также ток утечки через магнитолу, как и в случае с сигнализацией, при полном выключении зажигания, должен снижаться после 10 минут покоя.

Как измерить ток утечки?

Измерить ток утечки можно мультиметром либо токовыми клещами (позволяет измерять ток утечки безконтактно) поставив перед этим сигнализацию автомобиля в охрану и выждав 10-15 минут так как есть ЭБУ которые уходят в спящий режим не сразу.

Мощность прикуривателей

Для расчета максимальной мощности используется формула вида Р=I*U*a, где:

  • Р — расчетная мощность;
  • I — сила тока в цепи питания;
  • U — рабочее напряжение
  • a — поправочный коэффициент, учитывающий потери в цепи питания (при базовых расчетах не учитывается).

Например, если устройство рассчитано на напряжение 12 В и силу тока 15 А, то максимальная потребляемая мощность составляет 12*15=180 Вт. Данный параметр определяет кратковременную нагрузку на электрические цепи, запрещается коммутировать оборудование с аналогичным энергопотреблением на длительное время. При протекании электрического тока происходит нагрев металлических жил проводки, что вызывает оплавление или возгорание изоляции. Для коммутации приборов следует использовать штатную розетку или гнездо, установленное самостоятельно.

Предотвращение ускоренной электрической эрозии

Немаловажный момент — строение самого аккумулятора. Если его разобрать, то можно увидеть 6 отдельно взятых батарей, каждая из которых выдаёт мощность в 2В. Все эти батареи соединены параллельно. В результате и получается нужные нам 12В. Напоминаем, что менее мощные аккумуляторы просто не смогут прокрутить современный мотор, поэтому уход в меньшую мощность мы не рассматриваем.

Но почему именно 12В, а не, допустим, 15В или 50В. Такое решение связано с предотвращением ускоренной электрической эрозии, которая может возникнуть вследствие увеличения мощности заряда. Перезаряд батареи может привести к быстрому испарению электролита. Так на напряжении 14.5В его уровень может значительно понизиться буквально за несколько дней. При повышении напряжения до 15В и выше, может произойти оголение верхних краёв сепараторов и пластин, что часто приводит к взрыву батареи.

То есть, данное решение продиктовано из соображений безопасности, а также из-за химических и физических особенностей строения аккумулятора.

Калькулятор расчета тока утечки в автомобиле

Превышенная норма тока утечки в автомобиле будет способствовать разряду аккумулятор во время стоянки. С причинами и проверкой утечки стоит разбираться отдельно. На начальном этапе главное понять, какая допустимая утечка и сколько миллиампер являются нормой для конкретного авто, поскольку потери будут зависеть от количества и наименования источников потребления энергии. Онлайн калькулятор, используя формулу — Емкость АКБ (А) * число k, поможет быстро подсчитать допустимый ток утечки.

Утечку тока стоит проверять как можно чаще, особенно в сырую погоду!

Какой ток в сети автомобиля постоянный или переменный

Пошаговый порядок проверки генератора

  1. Включаем зажигания и обращаем внимание на то, чтобы все лампочки приборной панели горели.
  2. Заводим автомобиль, и если генератор работает в штатном режиме, сигнальная лампа АКБ должна погаснуть.
  3. Дожидаемся, пока автомобиль нагреется до своей стандартной рабочей температуры в 90 °С.
  4. Когда он нагрелся, необходимо максимально нагрузить сеть. Для этого запускаем всё, что есть в автомобиле, включая обогрев зеркал, свет, музыку и прочее.
  5. Берём заранее подготовленный мультиметр и переставляем его в режим проверки «вольтажа».
  6. Далее зовём помощника и просим его держать на холостом ходу обороты двигателя (в пределах 3500 – прим.).
  7. Воспользовавшись мультиметром, подключаем его щупы к АКБ, и в тот, момент когда включены все потребители, показания не должны опускаться ниже – 13-13,2 В.

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.

  1. Когда автомобиль заведён, подключаем щупы к его выводам, при этом напряжение должно быть не менее 14-14,3 Вольт.
  2. Далее, при наборе оборотов, следим за показаниями приборов, на котором значения не должны измениться более чем на 0,5 вольт. Если подобного не наблюдается, то это будет означать, что генератор и регулятор напряжения функционируют правильно.

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:

Читайте также  Автоматические коробки передач современных легковых автомобилей

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

  1. Включаем зажигания и обращаем внимание на то, чтобы все лампочки приборной панели горели.
  2. Заводим автомобиль, и если генератор работает в штатном режиме, сигнальная лампа АКБ должна погаснуть.
  3. Дожидаемся, пока автомобиль нагреется до своей стандартной рабочей температуры в 90 °С.
  4. Когда он нагрелся, необходимо максимально нагрузить сеть. Для этого запускаем всё, что есть в автомобиле, включая обогрев зеркал, свет, музыку и прочее.
  5. Берём заранее подготовленный мультиметр и переставляем его в режим проверки «вольтажа».
  6. Далее зовём помощника и просим его держать на холостом ходу обороты двигателя (в пределах 3500 – прим.).
  7. Воспользовавшись мультиметром, подключаем его щупы к АКБ, и в тот, момент когда включены все потребители, показания не должны опускаться ниже – 13-13,2 В.

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.

  1. Когда автомобиль заведён, подключаем щупы к его выводам, при этом напряжение должно быть не менее 14-14,3 Вольт.
  2. Далее, при наборе оборотов, следим за показаниями приборов, на котором значения не должны измениться более чем на 0,5 вольт. Если подобного не наблюдается, то это будет означать, что генератор и регулятор напряжения функционируют правильно.

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

  • Ротор в генераторе, представляет собой подвижный элемент, оборудованный стальным сердечником с наконечниками. На этих наконечниках находятся специальные катушки для возбуждения, к которым и выведено внешнее питания.
  • Статор , представляет по своей конструкции кольцо, неподвижное по принципу работы, собранное из индивидуальных стальных элементов, изолированных от обмотки. Внутри статора расположена обмотка из достаточно толстой медной проволоки.

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.

  • Шкив – это непосредственно привод агрегата, на который одевается ремень, передающий энергию двигателя.
  • Подшипников в генераторе – два, передний и задний. В случае выхода из строя заднего подшипника, его можно просто заменить, чего нельзя сделать с передним, так как он запрессован непосредственно в корпус, и при поломке, замене подлежит вся часть корпуса генератора.

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.

Электрические нагрузки автомобиля

Нагрузки на электрогенератор можно разделить на три отдельные группы:

  • постоянные
  • длительные
  • кратковременные

Система зарядки современного автомобиля должна справляться с высокими требованиями при множестве различных условий. Чтобы получить некоторое представление о необходимой мощности, сложите мощности, потребляемые каждым индивидуальным компонентом автомобиля и добавьте эту сумму к мощности, требуемой для зарядки батареи. В таблице приведен список типичных потребностей в электроэнергии различных систем транспортного средства. Для сравнения дается потребление тока (с точностью до 0,5 А) при 14 и 28 В (номиналы выходных напряжений генератора переменного тока для систем 12 В и 24 В).

Рис. Требования к генератору переменного тока

В списке отсутствуют некоторые потребители, вроде предварительно подогреваемых каталитических конвертеров, электрических усилителей рулевого управления и обогревателей ветровых стекол. Этот список будет расширяться, и система зарядки должна будет обеспечить все новые потребности.

Таблица. Типичное потребление электроэнергии электрическими компонентами автомобиля

Постоянные нагрузки Мощность, Вт Ток при 14 В, A Ток при 28 В, А
Зажигание 30 2 1
Инжекторы топлива 70 5 2,5
Топливный насос 70 5 2,5
Приборная панель 10 1 0,5
Итого 180 13 6,5
Продолжительные нагрузки Мощность, Вт Ток при 14 В, A Ток при 28 В, А
Габаритные и задние огни 30 2 1
Огни освещения номера 10 1 0,5
Фары дальнего света 200 15 7
Фары ближнего света 160 12 6
Огни подсветки приборов 25 2 1
Приемник/Магнитофон/CD 15/30 1,0/2,0 0,5/1,0
Итого (при средней нагрузке фар) 260-270 20 10
Кратковременные нагрузки Мощность, Вт Ток при 14 В, A Ток при 28 В, А
Нагреватель 50 3,5 2
Индикаторы 50 3,5 2
Стоп-сигналы 40 3 1,5
Передние стеклоочистители 80 6 3
Задние стеклоочистители 50 3,5 2
Электрические стеклоподъемники 150 11 5,5
Вентилятор охлаждения радиатора 150 11 5,5
Вентилятор обогрева салона 80 6 3
Обогреватель заднего стекла 120 9 4,5
Лампы внутреннего освещения 10 1 0,5
Звуковые сигналы 40 3 1,5
Задние противотуманные фонари 40 3 1,5
Фонари заднего хода 40 3 1,5
Дополнительные лампы 110 8 4
Прикуриватель 100 7 3,5
Очиститель передних фар 100 7 3,5
Регулировка сидения 150 11 5,5
Подогрев сидения 200 14 7
Мотор привода люка в крыше 150 11 5,5
Электрические приводы зеркал 10 1 0,5
Итого 1,7 кВт 125,5 63,5

Кратковременные нагрузки возникают нечасто, а некоторые потребители энергии, вроде обогрева задних стекол и нагревателей сидений, как правило оснащаются реле с таймером. Поэтому ради упрощения дальнейших вычислений к полной сумме требуемой мощности применен коэффициент 0,1. Предполагается, что транспортное средство будет использовать такую мощность при нормальных условиях движения.

Требование потребителей к генератору переменною тока — сумма постоянных нагрузок, длительных нагрузок и кратковременных нагрузок (с примененным коэффициентом). В этом примере:

180 + 260 + 170 = 610 Вт (43 А при 14 В).

Следовательно, требования, предъявляемые к системе зарядки, весьма значительны. Эта нагрузка является дополнительной к току, требуемому для подзарядки батареи.

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?

Читайте также  Зачем нужен абсорбер в автомобиле?

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.

Электрика автомобиля: краткое обучение для автолюбителя

Электрический ток

Современный автомобиль не может работать без электричества. При помощи электрического тока происходит зажигание рабочей
смеси в бензиновых двигателях, пуск двигателя стартером, приводятся в действие световая и звуковая сигнализация, контрольно-измерительные
приборы, освещение и дополнительное оборудование. Кроме того, тенденции мирового автомобилестроения в последнее время направлены на все более
широкое применение электрической тяги в автомобилях (гибридные силовые установки, топливные элементы и электромобили).

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока- генератор и аккумуляторную батарею.
Аккумулятор используется для пуска двигателя и для питания электроприборов при неработающем двигателе. Генератор питает электрооборудование автомобиля при работающем двигателе, и, кроме того, подзаряжает аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию от вращения коленвала в электрическую, а аккумулятор- химическую энергию в электрическую.

Генератор и аккумулятор относятся к источникам электрического тока, все остальные электроприборы автомобиля являются его потребителями. Источники и потребители электрического тока соединяются между собой с помощью проводников, в качестве которых, как правило, служит медный провод. Провод обязательно должен находиться в изоляции во избежание замыкания с другими проводниками и, как следствие, перегорания электроприборов.

Все материалы по электропроводности делятся на проводники и непроводники (изоляторы). Не вдаваясь в дебри физики, просто отметим, что в проводниках
находится большое количество свободных электронов, которые хаотично движутся. При приложении электрического напряжения к проводнику свободные электроны начинают двигаться в одном направлении, создавая электрический ток. В изоляторах же свободных электронов практически нет, поэтому и ток создавать нечем. К проводникам относится большинство металлов, уголь, водные растворы щелочей и кислот. К изоляторам- резина, пластмассы, стекло и т.п.

Замкнутая и разомкнутая цепь

Если источник тока, провода и потребители соединить между собой в замкнутый контур, то мы получим электрическую цепь, по которой потечет электрический ток. Характерной особенностью электрической цепи на автомобиле является то, что одним из проводов служит масса (металлические части кузова автомобиля), а другим проводом служат изолированные провода. Поэтому такая электрическая цепь называется однопроводной.

Между полюсами (выводами) любого источника тока существует электрическое напряжение (обозначается U), измеряемое в вольтах. Сила электрического тока (обозначается I) измеряется в амперах. Всякий проводник и потребитель создает сопротивление электрическому току (обозначается R), которое измеряется в омах. Между этими тремя величинами существует зависимость, которую выражает знаменитый закон Ома: I = U / R. Работа электрического тока, выполненная за 1 секунду, называется мощностью. Мощность измеряется в ваттах и обозначается P. Мощность можно рассчитать по формуле P = U * I. Электрический ток, проходящий через проводник, нагревает его. Количество выделяемого при этом тепла зависит от силы тока, сопротивления и времени прохождения тока.

Читайте также  Что такое trade in при покупке автомобиля?

Однопроводная электрическая цепь автомобиля

На автомобилях приборы электрооборудования питаются постоянным током. Постоянным называется ток, который движется в проводнике только
в одном направлении, в отличие от переменного тока, который движется в проводнике попеременно то в одном, то в другом направлении.
В каждом источнике постоянного тока различают два полюса: положительный (+) и отрицательный (-). Условно считают, что постоянный ток в цепи движется
от положительного полюса к отрицательному. На автомобилях отрицательный полюс источника тока соединяют с массой (если, конечно, кузов металлический).

Потребители или источники тока могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. При последовательном соединении отрицательный полюс одного источника тока соединяют с положительным полюсом другого. В результате такого соединения общее напряжение будет равно сумме напряжений всех источников тока. При параллельном соединении источников тока соединяют между собой одноименные полюса- положительные с положительными, отрицательные с отрицательными. При таком соединении общее напряжение будет таким же, как у одного источника тока, а сила тока увеличится во столько раз, сколько источников тока соединены между собой.

При последовательном соединении потребителей весь ток проходит через каждый потребитель. Если выйдет из строя один из потребителей, обесточивается вся цепь. При параллельном соединении ток, разветвляясь, поступает к каждому потребителю отдельно. В этом случае выход из строя любого потребителя не влияет на работоспособность остальных.

Последовательное соединение источников Параллельное соединение источников

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).

Простейший электромагнит

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.

Обозначения на электрических схемах

Обозначения на схемах электрооборудования автомобиля, как правило, интуитивно понятны. Но, для общего развития, не мешает знать и некоторые специфические условные обозначения.

Обозначения на электрических схемах

Какое напряжение в автомобиле постоянное или переменное?

Резервная емкость аккумуляторной батареи

Для аккумулятора машины характерен такой параметр, как резервная емкость, который указывает на то, сколько продержится автомобиль в том случае, если у него внезапно откажет генератор. При этом машина должна будет эксплуатироваться:

Резервная емкость, как правило, составляет примерно двадцать пять ампер при зарядке аккумулятора. Этот параметр приблизительно равняется току, потребляемому бензиновым двигателем автомобиля, при этом самым лучшим аккумулятором считается тот, который выдает резервную емкость в сто десять минут. На этой резервной мощности машина сможет преодолеть не менее, чем сотню километров за два часа, даже, если у нее полностью откажет генератор.



АКБ и ее типы

Итак, как человеческий организм не может функционировать без сердца, так и транспортное средство не заведется без такой детали, как АКБ (аккумуляторная батарея). Этот элемент отвечает за запуск двигателя и обеспечение электроэнергией всех потребителей, которые работают при неисправном генераторе либо незаведенном моторе. Так что значимость этого узла недооценивать нельзя, и поэтому необходимо следить за мощностью автомобильного аккумулятора.

Однако есть и еще одна весьма важная функция, о которой также следует сказать несколько слов. Это поддержка генератора при очень больших нагрузках. Принято считать, что во время работы двигателя батарея заряжается, поэтому емкость необязательно должна быть большой, ведь мы почти не используем электроприборы без работающего мотора. Но когда «сердце» авто внезапно глохнет посередине дороги, сдвинуть нас с места хотя бы на пару метров до обочины может только стартер исключительно за счет тока заряда от АКБ. Вот тут и становится значима емкость, каждый ампер-час на счету.

Вообще, конструкция батареи достаточно проста, и в ней практически нечему ломаться, но неправильная эксплуатация может привести к ухудшению характеристик АКБ. В таких случаях важные технические показатели неумолимо падают, в первую очередь емкость и мощность тока, а значит, она очень скоро будет нуждаться в замене, что приведет к немалым материальным затратам.

Сегодня на мировом рынке существует несколько основных типов АКБ. Так, они бывают сухозаряженными, т.е. не содержащими электролита, и, напротив, наполненными этой жидкостью. К главным достоинствам первых относится возможность длительного хранения, при этом свойства, а главное, емкость, ни капли не ухудшатся. Однако перед использованием этот тип батарей следует привести в рабочее состояние.

Залитые же не нуждаются в дополнительной подготовке, они сразу продаются в рабочем состоянии. Кроме того, в этом случае можно быть уверенным в качестве электролита. К слову, эти батареи будут весить больше за счет этой жидкости. Плюс ко всему такой тип АКБ можно проверить сразу еще в магазине, а вот сухозаряженный только дома, после приведения агрегата в рабочее состояние. Приобретая аккумуляторные батареи, ориентируйтесь на характеристики и маркировку, но о них более конкретно поговорим ниже.


Пошаговый порядок проверки генератора

  1. Включаем зажигания и обращаем внимание на то, чтобы все лампочки приборной панели горели.
  2. Заводим автомобиль, и если генератор работает в штатном режиме, сигнальная лампа АКБ должна погаснуть.
  3. Дожидаемся, пока автомобиль нагреется до своей стандартной рабочей температуры в 90 °С.
  4. Когда он нагрелся, необходимо максимально нагрузить сеть. Для этого запускаем всё, что есть в автомобиле, включая обогрев зеркал, свет, музыку и прочее.
  5. Берём заранее подготовленный мультиметр и переставляем его в режим проверки «вольтажа».
  6. Далее зовём помощника и просим его держать на холостом ходу обороты двигателя (в пределах 3500 – прим.).
  7. Воспользовавшись мультиметром, подключаем его щупы к АКБ, и в тот, момент когда включены все потребители, показания не должны опускаться ниже – 13-13,2 В.

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.

  1. Когда автомобиль заведён, подключаем щупы к его выводам, при этом напряжение должно быть не менее 14-14,3 Вольт.
  2. Далее, при наборе оборотов, следим за показаниями приборов, на котором значения не должны измениться более чем на 0,5 вольт. Если подобного не наблюдается, то это будет означать, что генератор и регулятор напряжения функционируют правильно.

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.

Подключение прибора

Каждому автовладельцу необходимо знать, какой ток утечки должен быть в автомобиле. Перед определением потерь тока прибор необходимо подключить к сети. Устройства, потребляющие заряд батареи, нужно отключить. Мультиметр подключается к системе:

Рекомендуем: Аккумуляторы OPTIMA Batteries (Оптима)

Нельзя подключать устройство к плюсу и минусу батареи одновременно — это может вызвать короткое замыкание. С автомашиной все будет в порядке, но предохранитель быстро сгорит. Если все подключено правильно, на дисплее отображается показатель электрического тока, который постоянно проходит через электрическое устройство.

Если допустимая потеря электричества в машине ниже результата измерений, следует продолжить поиск причины утечки.

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.