Auto gerador. O dispositivo e como funciona

Gerador no carro

O gerador apareceu na indústria automotiva no início do século 20, junto com a bateria, que exigia recarga constante. Estes eram enormes nós DC que exigiam manutenção constante. Os geradores modernos tornaram-se compactos, a alta confiabilidade de peças individuais se deve à introdução de novas tecnologias de produção. Em seguida, analisamos o dispositivo, o princípio de operação e as falhas típicas do gerador em mais detalhes. 

O que é um gerador de carro

Um gerador de carro é uma unidade que converte energia mecânica em energia elétrica e executa as seguintes funções:

• fornece uma carga constante e contínua da bateria quando o motor está funcionando;
• fornece energia a todos os sistemas durante a partida do motor, quando o motor de partida consome uma grande quantidade de eletricidade.

O gerador é instalado no compartimento do motor. Devido aos suportes, ele é preso ao bloco do motor, acionado por uma correia de transmissão da polia do virabrequim. Um gerador elétrico é conectado em um circuito elétrico paralelo à bateria de armazenamento.

A bateria é carregada apenas quando a eletricidade gerada excede a tensão da bateria. A potência da corrente gerada depende das revoluções do virabrequim, respectivamente, a tensão aumenta com as revoluções da polia com uma progressão geométrica. Para evitar sobrecarga, o gerador é equipado com um regulador de tensão que ajusta a quantidade de tensão de saída, fornecendo 13.5-14.7V.

Por que um carro precisa de um gerador?

Em um carro moderno, quase todos os sistemas são controlados por sensores que registram seus diferentes modos de operação. Se todos esses elementos funcionassem devido à carga da bateria, o carro nem teria tempo de aquecer, pois a bateria está totalmente descarregada.

Para que durante o funcionamento do motor, cada sistema não seja alimentado por bateria, é instalado um gerador. Funciona exclusivamente quando o motor de combustão interna está ligado e é necessário para:

1. Recarregue a bateria;
2. Fornece energia suficiente para cada unidade do sistema elétrico da máquina;
3. No modo de emergência ou com carga máxima, execute ambas as funções - e alimente a bateria e forneça energia para o sistema elétrico do veículo.

É necessário recarregar a bateria, pois apenas a energia da bateria é utilizada na partida do motor. Para evitar que a bateria descarregue durante a condução, não é recomendável ligar muitos consumidores de energia.

Por exemplo, no inverno, alguns motoristas ligam o sistema de climatização do carro e aquecedores de vidro ao aquecer a cabine, e para que esse processo não fique chato, eles também contam com um potente sistema de áudio. Com isso, o gerador não tem tempo para gerar tanta energia e é retirado parcialmente da bateria.

Dirija e monte

Este mecanismo é acionado por uma correia. Ele é conectado à polia do virabrequim. Na maioria das vezes, o diâmetro da polia do virabrequim é maior do que o do gerador. Devido a isso, uma revolução do eixo do mecanismo de manivela corresponde a várias revoluções do eixo do gerador. Essas dimensões permitem que o dispositivo gere mais energia para diferentes elementos e sistemas consumidores.

O gerador é montado próximo à polia do virabrequim. A tensão da correia de transmissão em alguns modelos de automóveis é realizada por rolos. Os carros econômicos têm um gerador mais simples. Possui uma guia na qual o corpo do dispositivo é fixado com parafusos. Se a tensão da correia estiver frouxa (sob cargas, ela escorregará na polia e range), isso pode ser corrigido movendo a carcaça do gerador um pouco mais longe da polia do virabrequim e fixando-a.

Recursos de dispositivo e design

Os geradores automotivos desempenham a mesma função, trabalham com o mesmo princípio, mas diferem em tamanho, no diagrama da implementação dos componentes, na polia, nas características dos retificadores e reguladores de tensão e na presença de resfriamento (líquido ou ar são frequentemente usados ​​em motores a diesel). O gerador consiste em:

• corpo (capa e contracapa);
• estator;
• rotor;
• ponte de díodos;
• polia;
• escova de montagem;
• regulador de voltagem.

habitação

A grande maioria dos geradores possui um alojamento composto por duas tampas que são interconectadas por pinos e apertadas com porcas. O desempenho da peça é feito de liga de alumínio, que possui um bom dissipador de calor e não é magnetizado. No caso, existem aberturas de ventilação que permitem a troca de calor.

Estator

Tem uma forma de anel, instalada dentro do gabinete. É uma das partes principais que serve para criar corrente alternada devido ao campo magnético do rotor. O estator consiste em um núcleo, que é montado a partir de 36 placas. Nas ranhuras do núcleo há um enrolamento de cobre, que serve para gerar corrente. Na maioria das vezes, o enrolamento é trifásico, de acordo com o tipo de conexão:

• estrela - as extremidades do enrolamento estão interligadas;
• triângulo - as extremidades do enrolamento são produzidas separadamente.

Rotor

Rotating do, cujo eixo é girado em rolamentos de esferas de um tipo fechado. Um enrolamento de excitação é instalado no eixo, o que serve para criar um campo magnético para o estator. Para garantir a direção correta do campo magnético, dois núcleos de pólos com seis dentes para cada um são instalados acima do enrolamento. Além disso, o eixo do rotor é equipado com dois anéis de cobre, às vezes de latão ou aço, através dos quais a corrente flui da bateria para a bobina de excitação.

Ponte de diodo / bloco retificador

Também um dos principais componentes, cuja tarefa é converter corrente alternada em direta, fornecendo uma carga estável da bateria do carro. A ponte de diodos consiste em uma tira de radiador positiva e negativa, além de diodos. Os diodos são soldados hermeticamente na ponte.

A corrente é fornecida à ponte de diodos pelo enrolamento do estator, retificada e fornecida à bateria através do contato de saída na contracapa. 

Polia

A polia, através da correia de transmissão, transmite torque ao gerador a partir do virabrequim. O tamanho da polia determina a relação de transmissão, quanto maior seu diâmetro, menos energia é necessária para girar o gerador. Os carros modernos estão se movendo para uma roda livre, cujo objetivo é suavizar as oscilações na rotação da polia, mantendo a tensão e a integridade da correia. 

Montagem da escova

Nos carros modernos, as escovas são combinadas em um nó com um regulador de tensão, elas apenas mudam de montagem, pois sua vida útil é bastante grande. As escovas são usadas para transferir a tensão para os anéis de contato do eixo do rotor. Escovas de grafite são pressionadas por molas. 

Regulador de tensão

O regulador de semicondutores fornece a tensão necessária nos parâmetros fornecidos. Localizado no porta-escovas ou pode ser exibido separadamente.

Os principais parâmetros do gerador

A modificação do gerador é compatível com os parâmetros do sistema de bordo do veículo. Aqui estão os parâmetros levados em consideração ao selecionar uma fonte de energia:

• A tensão que o dispositivo produz é de 12 V no padrão e 24 V para sistemas mais potentes;
• A corrente gerada não deve ser inferior à necessária para o sistema elétrico do carro;
• As características da velocidade da corrente são um parâmetro que determina a dependência da força da corrente na velocidade do eixo do gerador;
• Eficiência - na maioria dos casos, o modelo produz um indicador de 50-60 por cento.

Esses parâmetros devem ser levados em consideração ao atualizar o veículo. Por exemplo, se um reforço de som ou ar condicionado mais potente for instalado em um carro, o sistema elétrico do carro consumirá mais energia do que o gerador pode produzir. Por esse motivo, você deve consultar um eletricista para saber como escolher a fonte de alimentação certa.

Como o gerador automático funciona

O esquema de operação do gerador é o seguinte: quando a chave é girada na ignição, a fonte de alimentação é ligada. A tensão da bateria é fornecida ao regulador, que, por sua vez, a transmite aos anéis coletores de cobre, o consumidor final é o enrolamento de excitação do rotor.

A partir do momento em que o virabrequim do motor gira, o eixo do rotor começa a girar através da correia de transmissão, um campo eletromagnético é criado. O rotor gera uma corrente alternada, quando uma determinada velocidade é atingida, o enrolamento de excitação é alimentado pelo próprio gerador e não pela bateria.

A corrente alternada então flui para a ponte de diodo, onde ocorre o processo de “equalização”. O regulador de tensão monitora o modo de operação do rotor, se necessário, altera a tensão do enrolamento de campo. Assim, desde que as peças estejam em bom estado, é fornecida à bateria uma corrente estável, que fornece à rede de bordo a tensão necessária. 

O indicador de bateria é exibido no painel dos carros mais modernos, o que também indica o status do gerador (acende quando a correia quebra ou recarrega). Carros como VAZ 2101-07, AZLK-2140 e outros "equipamentos" soviéticos têm um comparador, amperímetro ou voltímetro, para que você possa sempre monitorar o status do gerador.

Para que serve um regulador de tensão?

Situação: quando o motor está funcionando, a carga da bateria diminui acentuadamente ou ocorre uma recarga. Primeiro você precisa verificar a bateria e, se estiver funcionando, o problema está no regulador de tensão. O regulador pode ser remoto ou integrado ao conjunto da escova.

Em altas velocidades do motor, a tensão do gerador pode aumentar para 16 volts e isso afeta adversamente as células da bateria. O regulador “remove” o excesso de corrente, recebendo-o da bateria, e também regula a tensão no rotor.

Resumidamente sobre a carga que o gerador deve fornecer:

Qual deve ser a carga do carro? DISCUTIR

Regras prejudiciais para a operação do gerador (de acordo com Oster)

A seguir estão as etapas da rubrica “como matar um gerador em duas etapas”:

• regra da “polaridade reversa” - troque os fios da bateria e você terá um flash brilhante incomum no gerador, bem como uma nuvem de luz saindo dele. Ao mesmo tempo, você sentirá um prazer acústico inesquecível, ouvindo cliques e assobios, além do cheiro incrível de fios queimados e, o mais importante, uma queima de 1 a 3 graus, dependendo de suas ambições. Tal "truque" desativa parcialmente a ponte de diodos, o estator e o regulador, felizmente, um incêndio no carro tem uma chance de 1: 1000. Dos "efeitos colaterais", o painel de instrumentos, o computador de bordo, o gravador de rádio e outros componentes da rede de bordo podem ser desativados. Dignidade - dominada por iniciantes sem longas teorias;
• regra de lavagem - lave a unidade de potência com a maior frequência e cuidado possível, bastante água e espuma, especialmente no alternador e inicial. O principal é que o fluxo de água lave abundantemente o gerador por dentro, é estritamente proibido secá-lo, ligamos imediatamente o motor, ligamos todos os consumidores de energia e observamos os efeitos. Se não, repita o procedimento. Dignidade - o "gene" queimado ficará limpo;
• método antiquado - puxar o fio do terminal “+” para verificar a carga do motor em funcionamento, essa é a regra principal! A probabilidade de falha de todos os tipos de relés é de 50:50, o principal é fornecer muitas faíscas para o efeito, e também ligar tudo que for movido a eletricidade;
• Nós “voamos” pelas poças - muitos nem percebem que usam essa regra na chuva. O principal é sempre ter certeza de que seu carro está além da comparação com a resistência à água de um submarino, quanto mais profunda a poça, mais brilhante o efeito. É importante escolher uma velocidade em que entre mais água no compartimento do motor, o principal é jogar fora todas as caixas plásticas e proteções! A principal vantagem é que o truque pode ser repetido onde quer que haja água (mesmo córregos e rios) sem sair do carro;
• “amante da música” - você precisa instalar o gravador de rádio mais caro e, de preferência, dois, o máximo de alto-falantes possível, pelo menos algumas dezenas, amplificadores e alguns subwoofers, ligue sua música favorita no volume máximo com o motor funcionando, se a fumaça não sair por baixo do capô, mas o ar permanecer limpo - significa que você comprou um equipamento muito barato;
• “bateria velha” - o método requer algum conhecimento de física, pelo menos a lei de Ohm. Pegamos a bateria mais antiga e, quanto mais velha, mais provável será um banco fechado. Talvez a bateria dê sinais de funcionamento violento, com certeza consumirá uma quantidade descontrolada de energia, mas o funcionamento do injetor ficará instável e você pode esquecer o farol alto. O principal é explorar mais a bateria velha - o efeito não o deixará esperando. 

Como testar um alternador de carro

Embora o gerador deva ser reparado por especialistas, você mesmo pode verificar o desempenho. Em carros antigos, motoristas experientes verificaram o desempenho do gerador da seguinte maneira.

Ligue o motor, acenda os faróis e, com o motor funcionando, desconecte o terminal negativo da bateria. Quando o gerador está funcionando, ele gera eletricidade para todos os consumidores, para que quando a bateria for desconectada, o motor não pare. Se o motor parar, significa que o gerador precisa ser levado para reparo ou substituído (dependendo do tipo de avaria).

Mas em carros novos é melhor não usar esse método. A razão é que os alternadores modernos para esses veículos são projetados para uma carga constante, parte da qual é compensada pela recarga constante da bateria. Se for desligado enquanto o gerador estiver funcionando, pode danificá-lo.

A maneira mais segura de testar o gerador é com um multímetro. O princípio da verificação é o seguinte:

• Com o motor desligado, a tensão da bateria é medida. Com uma boa bateria, este parâmetro deve ser de 12.7 volts.
• O motor liga e todos os consumidores desligam (ventilador da cabine, faróis, aquecimento dos vidros, etc.)
• Mais uma vez, as pontas de prova do multímetro são conectadas aos condutores de descida da bateria. Dependendo do modelo do carro, a tensão nos terminais deve ser de 13.8 a 14.8 volts.
• Os consumidores de eletricidade estão ligados - tanto quanto possível.
• A tensão é medida novamente. Se o gerador estiver funcionando corretamente, este indicador cairá para 13.8-14 volts. Uma leitura abaixo disso é um sinal de falha do alternador.

Alternador defeituoso

O gerador tem falhas mecânicas e elétricas.

Falhas mecânicas:

• quebra da correia de transmissão - é necessária a substituição;
• alisamento das nervuras da polia, devido ao qual a correia gira;
• desgaste de escova;
• danos ao alojamento do gerador;
• falha no rolamento.

Elétrico:

• desgaste de anéis coletores devido ao atrito;
• falha do regulador de tensão;
• fechamento da alça do estator;
• queima de diodos de ponte retificadora;
• queima dos fios finais da carga;
• queima do enrolamento do rotor.

A falha de qualquer parte do gerador leva a uma carga insuficiente ou vice-versa. Na maioria das vezes, o regulador de tensão e os rolamentos falham, a correia de transmissão muda de acordo com os regulamentos de manutenção.

A propósito, se você quiser instalar rolamentos aprimorados e um regulador, preste atenção às suas características, caso contrário, é muito provável que a substituição da peça não dê o efeito desejado. Todas as outras avarias requerem a remoção do gerador e sua desmontagem, o que é melhor deixar para um especialista. A principal coisa a lembrar é que, se você não seguir as regras de Oster, há todas as chances de uma operação longa e sem problemas do gerador.

Aqui está um pequeno vídeo sobre a conexão entre a energia do gerador e a bateria:

AKBshnik # 11: Energia do gerador ao escolher uma bateria

Dificuldade em dar partida no motor

Embora o motor seja alimentado apenas pela bateria para dar partida, uma partida difícil pode indicar fuga de corrente ou que a bateria não está carregando corretamente. Vale a pena considerar que viagens de curta duração consumirão muita energia e, durante esse período, a bateria não recuperará sua carga.

Se a cada dia o carro começa cada vez pior e as viagens são longas, você deve prestar atenção ao gerador. Mas um mau funcionamento do gerador também pode estar associado não apenas à subcarga, mas também à sobrecarga da bateria. Neste caso, é necessário substituir o relé-regulador, que é responsável por manter uma tensão de saída específica.

Faróis fracos ou piscando

Durante a operação, o gerador deve fornecer energia totalmente a todos os consumidores que estão no carro (exceto dispositivos externos potentes, cuja presença não é fornecida pelo fabricante). Se durante uma viagem o motorista perceber que os faróis ficaram mais escuros ou piscando, isso é um sintoma de um gerador com defeito.

Esse gerador pode produzir uma carga normal, mas pode não ser capaz de lidar com um aumento de carga. Um mau funcionamento semelhante pode ser notado pela luz trêmula ou fraca da luz de fundo do painel de instrumentos.

O ícone no painel está ativado

Para alertar o motorista sobre carga insuficiente e outros problemas associados à fonte de alimentação, os fabricantes colocaram um ícone no painel com uma imagem da bateria. Se este ícone acender, significa que o carro tem um sério problema de eletricidade.

Dependendo da condição e do tipo de bateria sem recarregar (apenas na capacidade da bateria), o carro pode percorrer várias dezenas de quilômetros. Em cada bateria, o fabricante indica quanto tempo a bateria vai durar sem recarregar.

Mesmo que todos os consumidores de energia estejam desligados, a bateria ainda estará descarregada, já que a eletricidade é necessária para gerar uma faísca nos cilindros (ou aquecer o ar em uma unidade a diesel). Quando o ícone da bateria acende, você deve ir imediatamente ao serviço de carro mais próximo ou chamar um caminhão de reboque (alguns tipos de baterias instaladas em carros modernos não podem ser restauradas após uma descarga profunda).

Assobios da correia de transmissão

Esse som geralmente aparece imediatamente após a partida do motor em clima úmido ou após superar uma poça profunda. A razão para este efeito é afrouxar a tensão da correia do alternador. Se, após o aperto, o cinto começar a assobiar novamente ao longo do tempo, é necessário estabelecer por que ele se afrouxa rapidamente.

A correia do alternador deve estar bem tensionada, pois quando acionados diferentes consumidores cria mais resistência à rotação do eixo (para gerar mais energia elétrica, como em um dínamo convencional).

Em alguns carros modernos, a tensão da correia é fornecida por um tensor automático. No projeto de carros mais simples, esse elemento está ausente, e a tensão da correia deve ser feita manualmente.

A correia superaquece ou quebra

Calor ou falha prematura da correia de transmissão indica que ela está sendo sobrecarregada. Obviamente, o motorista não precisa verificar a temperatura do acionamento do gerador todas as vezes, mas se o cheiro de borracha queimada for claramente audível e uma leve fumaça aparecer no compartimento do motor, é necessário verificar a condição da correia de transmissão .

Muitas vezes, a correia se desgasta prematuramente devido à falha do rolamento do eixo do gerador ou dos roletes de tensão, se estiverem no projeto. Uma ruptura da correia do alternador, em alguns casos, pode levar à interrupção da sincronização das válvulas devido ao fato da peça ter caído sob a correia dentada.

Som de toque ou farfalhar debaixo do capô

Cada gerador é equipado com rolamentos que proporcionam uma distância constante entre os enrolamentos do rotor e do estator. Após a partida do motor, os mancais ficam em constante rotação, mas, diferentemente de muitas partes do motor de combustão interna, eles não recebem lubrificação. Por causa disso, eles esfriam pior.

Devido ao calor constante e ao estresse mecânico (a correia deve estar sob forte tensão), os rolamentos podem perder a lubrificação e quebrar rapidamente. Se durante a operação do gerador ou com um aumento de carga ocorrer um toque ou farfalhar metálico, os rolamentos devem ser substituídos. Em algumas modificações dos geradores há uma embreagem de roda livre, que suaviza as vibrações de torção. Esse mecanismo também costuma falhar. O alternador precisará ser removido para substituir os rolamentos ou a roda livre.

zumbido elétrico

Este som é semelhante ao som de grandes motores elétricos, como os instalados em trólebus. Quando esse som aparece, é necessário desmontar o gerador e verificar a condição de seus enrolamentos. Basicamente, ele aparece quando o enrolamento do estator se fecha.

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Em conclusão - uma descrição detalhada do princípio de funcionamento de um gerador de carro:

O auto eletricista revelou todos os segredos do gerador e seu mau funcionamento !!!

Perguntas e Respostas:

Para que serve um gerador em um carro? Este mecanismo garante a geração de energia elétrica para que a reserva da bateria não seja desperdiçada. Um gerador converte energia mecânica em eletricidade.

O que alimenta o gerador do carro? Enquanto o motor está funcionando, o gerador gera eletricidade para recarregar a bateria e alimentar todos os equipamentos elétricos do veículo. Sua capacidade depende do número de consumidores.