Circuito generador automotriz: principio de funcionamiento.

El artículo describe una estructura detallada y un diagrama de un generador de automóvil, así como su principio de funcionamiento. Se proporciona un diagrama de las conexiones del sistema de generador VAZ 2110 y 2106.

Una máquina eléctrica que convierte energía mecánica en corriente eléctrica se llama generador de automóvil. La función del generador en un automóvil es cargar la batería y alimentar el equipo eléctrico con el motor en marcha. Un alternador sirve como generador de vehículos.

El generador está ubicado en el motor, con mayor frecuencia en su parte delantera, impulsado por el cigüeñal. En los vehículos híbridos, el alternador hace el trabajo del alternador de arranque, y se usa una disposición similar en algunos otros sistemas de arranque y parada. Denso, Delphe y Bosch son actualmente los principales generadores del mundo.

Hay dos tipos de diseños de alternadores automotrices: compactos y tradicionales. Las diferencias que caracterizan a estos tipos consisten en la diferencia en la disposición del ventilador, difieren en el diseño de la carcasa, unidad rectificadora y polea motriz, dimensiones geométricas. Los parámetros comunes que se encuentran en ambos tipos de generadores de automóviles son:

• Rotor;
• Estator;
• Cuadro;
• Regulador de voltaje;
• Unidad rectificadora;
• Conjunto de cepillo.

Diagrama de un generador de automóvil VAZ 2106:

Diagrama de un generador de automóvil VAZ 2110:

Diagrama de cableado del sistema de generador:

1 - generador; 2 - diodo negativo; 3 - diodo adicional; 4 - diodo positivo; 5 - lámpara de control para descarga de batería; 6 - grupo de instrumentos; 7 - voltímetro; 8 - bloque de montaje; 9 - resistencias adicionales de 100 Ohm, 2 W; 10 - relé de encendido; 11 - interruptor de encendido; 12 - batería de almacenamiento; 13 - condensador; 14 - bobinado del rotor; 15 - regulador de voltaje

La principal tarea del rotor. - crear un campo magnético giratorio, para ello, el devanado de excitación se encuentra en el eje del rotor. Encaja en dos mitades de polo, cada mitad de polo tiene seis protuberancias, se llaman picos. También hay anillos colectores en el eje, hay dos, y es a través de ellos que se alimenta el devanado de excitación. Los anillos suelen estar hechos de cobre; los anillos de acero o latón son bastante raros. Los cables del devanado de excitación se sueldan directamente a los anillos, se colocan uno o dos impulsores del ventilador en el eje del rotor (su número depende del diseño) y la polea motriz accionada es fija. Dos cojinetes de bolas libres de mantenimiento forman el conjunto de cojinetes del rotor. En el lado de los anillos colectores, también se puede colocar un rodamiento de rodillos en el eje.

El estator es necesario para crear una corriente eléctrica alterna, combina un núcleo metálico y devanados, el núcleo está formado por placas, son de acero. Tiene 36 ranuras para enrollar los devanados, los devanados se colocan en estas ranuras, hay tres de ellos, forman una conexión trifásica. Hay dos formas de colocar los devanados en las ranuras: el método de onda y el de bucle. Los devanados están conectados entre sí de acuerdo con los esquemas "estrella" y "delta".

¿Cuáles son estos esquemas?

• "Estrella": algunos extremos de los devanados están conectados en un punto y los otros extremos son cables;
• "Triángulo" - una conexión circular de los extremos de los devanados en secuencia, las conclusiones provienen de los puntos de conexión.

La mayoría de los elementos estructurales del generador se encuentran en la carcasa. Consta de dos cubiertas: delantera y trasera. La parte delantera está ubicada en el lado de la polea de transmisión, la parte trasera está ubicada en el lado de los anillos deslizantes. Las cubiertas están atornilladas. La fabricación de tapas se practica con mayor frecuencia a partir de una aleación de aluminio. No es magnético, liviano y capaz de disipar el calor fácilmente. Hay ventanas de ventilación en la superficie de las cubiertas y dos o una patas de fijación. Dependiendo del número de patas, el montaje del generador se llama una pata o dos patas.

El conjunto de escobillas sirve para asegurar la transferencia de la corriente de excitación a los anillos de contacto. Consta de dos cepillos de grafito, muelles que los presionan y un portaescobillas. En los generadores de máquinas modernas, el portaescobillas está ubicado con un regulador de voltaje en una sola unidad no separable.

La unidad rectificadora realiza la función de convertir la tensión sinusoidal, que es generada por el generador, en la tensión continua de la red de a bordo del vehículo. Se trata de placas que actúan como disipadores de calor con diodos montados. El bloque contiene seis diodos semiconductores de potencia, para cada fase hay dos diodos, uno para la salida "positiva" y el otro para la salida "negativa" del generador.

En muchos generadores, el devanado de campo está conectado a través de un grupo separado, que consta de dos diodos. Estos rectificadores evitan la descarga de la corriente de descarga de la batería a través del devanado cuando el motor no está funcionando. Cuando los devanados están conectados según el principio de "estrella", se instalan dos diodos de potencia adicionales en el terminal cero, lo que permite aumentar la potencia del generador hasta en un 15 por ciento. La unidad rectificadora se apaga en el circuito del generador en sitios de montaje especiales mediante soldadura, soldadura o atornillado.

Regulador de voltaje - su propósito es mantener el voltaje del generador dentro de ciertos límites. Actualmente, los generadores están equipados con reguladores de voltaje electrónicos (o integrales) semiconductores.

Diseños de reguladores de voltaje:

• diseño híbrido: el uso de elementos de radio y dispositivos electrónicos en un circuito electrónico juntos;
• Diseño integral: todos los componentes del regulador (excluyendo la etapa de salida) se fabrican con tecnología microelectrónica de película delgada.

La estabilización de voltaje, que es necesaria al cambiar la velocidad de la carga y el cigüeñal del motor, se lleva a cabo automáticamente actuando sobre la corriente en el devanado de campo. El regulador controla la frecuencia de los pulsos de corriente y la duración de los pulsos.

El regulador de voltaje cambia el voltaje suministrado para cargar la batería de almacenamiento mediante la compensación de temperatura del voltaje (dependiendo de la temperatura del aire). Cuanto más alta es la temperatura del aire, menos voltaje llega a la batería.

El generador es impulsado por una transmisión por correa; hace girar el rotor a una velocidad que es dos o tres veces mayor que la velocidad del cigüeñal. En diferentes diseños del generador, se puede utilizar una correa poli V o una correa trapezoidal:

1. Correa trapezoidal tiene los requisitos previos para un desgaste rápido (esto depende del diámetro específico de la polea), ya que el campo de aplicación de la correa trapezoidal está limitado por las dimensiones de la polea conducida.
2. Correa acanalada en V se considera más universal, aplicable para pequeños diámetros de la polea conducida, con su ayuda se logra una mayor relación de transmisión. Los modelos de generadores modernos tienen una correa trapezoidal de polietileno en sus diseños.

Hay un generador llamado inductor, es decir, sin escobillas. Tiene un rotor que consta de un conjunto de placas delgadas comprimidas hechas de hierro transformador, el llamado rotor de ferromasa pasiva magnética blanda. El rebobinado de excitación se coloca en el estator. Al cambiar la conductividad magnética del espacio de aire entre el estator y el rotor, se obtiene una fuerza electromotriz en dicho generador.

Cómo funciona un generador de automóvil

Cuando se gira la llave en la cerradura de encendido, la corriente fluye hacia el devanado de campo a través del conjunto de escobillas y los anillos colectores. Se induce un campo magnético en el devanado. El rotor del generador comienza a moverse con la rotación del cigüeñal. Los devanados del estator son penetrados por el campo magnético del rotor. Se produce una tensión alterna en los terminales de los devanados del estator. Cuando se alcanza una cierta velocidad, el devanado de excitación se alimenta directamente desde el generador, es decir, el generador entra en modo de autoexcitación.

La tensión de CA se convierte en CC mediante la unidad rectificadora. En este estado, el generador se dedica a proporcionar la corriente necesaria para cargar la fuente de alimentación a los consumidores y la batería.

El regulador de voltaje se enciende cuando la carga y la velocidad del cigüeñal cambian. Está ocupado en ajustar el tiempo de activación del devanado de excitación. El tiempo para encender el devanado de campo disminuye con una disminución en la carga externa y un aumento en la velocidad del generador. El tiempo aumenta al aumentar la carga y disminuir la velocidad. Cuando la corriente consumida excede las capacidades del generador, la batería de almacenamiento se enciende. Hay una luz de advertencia en el tablero que monitorea la condición de operación del generador.

Los principales parámetros del generador:

• Voltaje nominal;
• frecuencia de excitación nominal;
• Corriente nominal;
• frecuencia de autoexcitación;
• Eficiencia (coeficiente de rendimiento).

La tensión nominal es de 12 o 24 V, el valor de la tensión depende del diseño del sistema eléctrico. La corriente nominal es la corriente de retroceso máxima a la velocidad nominal (es 6.000 rpm).

Característica de velocidad actual Es la dependencia de la intensidad actual de la frecuencia de rotación del generador.

Además de los valores nominales, la característica corriente-velocidad tiene otros puntos:

• corriente mínima y velocidad mínima de funcionamiento (40-50% de la corriente nominal es la corriente mínima);
• corriente máxima y velocidad máxima (no más del 10% de la corriente máxima supera la nominal).