Генератор переменного тока — это тип электрического генератора, используемый в современных автомобилях для зарядки аккумулятора и питания электрической системы при работающем двигателе .
До 1960-х годов в автомобилях использовались динамо- генераторы постоянного тока с коммутаторами . Когда кремниевые диодные выпрямители стали широко доступны и доступны по цене, генератор постепенно заменил динамо-машину. Этому способствовало увеличение электрической мощности, необходимой для автомобилей в этот период, а также увеличение нагрузки от более крупных фар, электрических дворников, подогрева задних стекол и других аксессуаров.
В большинстве легковых автомобилей и легких грузовиков используются генераторы переменного тока Lundahl или конструкции поля с когтевым полюсом. При этом на роторе используется профилированный железный сердечник для создания многополюсного поля из одной обмотки катушки. Полюса ротора выглядят как сцепленные друг с другом пальцы двух рук. Катушка установлена внутри нее аксиально, а ток возбуждения подается с помощью контактных колец и угольных щеток. Обмотки возбуждения и статора этих генераторов охлаждаются осевым потоком воздуха, создаваемым внешним вентилятором, прикрепленным к шкиву приводного ремня. [1]
Современные генераторы переменного тока обычно имеют «компактную» компоновку, что обеспечивает лучшее охлаждение. В этой конструкции корпус имеет характерные радиальные вентиляционные прорези на каждом конце и теперь закрывает вентилятор. Используются два вентилятора, по одному на каждом конце, а воздушный поток является полурадиальным, входит в осевом направлении и выходит радиально наружу. [2] Обмотки статора теперь состоят из плотной центральной ленты, в которой железный сердечник и медные обмотки плотно упакованы, и концевых полос, где обмотки более открыты для лучшей теплопередачи. Меньшее расстояние между сердечниками ротора улучшает магнитную эффективность. Закрытые вентиляторы меньшего размера производят меньше шума, особенно на более высоких скоростях машины. [2] Однако в небольшой части автомобилей вместо генератора с воздушным охлаждением используется генератор с водяным охлаждением .
В более крупных транспортных средствах иногда используется явнополюсный генератор переменного тока, который используется в крупной технике. [3] Бесщеточные версии генераторов этого типа также распространены в более крупной технике, такой как шоссейные грузовики и землеройные машины.
Обмотки трехфазного генератора переменного тока могут быть соединены по схеме треугольника или звезды ( звезда ). [4]
Эффективность автомобильных генераторов ограничена потерями на охлаждение вентилятора, потерями в подшипниках, потерями в железе, потерями в меди и падением напряжения в диодных мостах. Эффективность резко снижается на высоких скоростях, главным образом из-за сопротивления вентилятора. На средних оборотах КПД современных генераторов составляет 70–80%. [5]
Автомобильные генераторы современного типа впервые были использованы в военных целях во время Второй мировой войны для питания радиооборудования на специализированных транспортных средствах , приспособленных для беспроводной связи . После войны другие транспортные средства с высокими требованиями к электричеству, такие как машины скорой помощи и радиотакси, также могли быть оснащены дополнительными генераторами переменного тока. [6]
Генераторы были впервые представлены в качестве стандартного оборудования на серийном автомобиле корпорацией Chrysler на модели Valiant в 1960 году, на несколько лет раньше, чем Ford и General Motors . [6] [7]
В некоторых ранних автомобилях, таких как Ford Model T , использовался другой тип системы зарядки: магнето с приводом от двигателя , которое генерировало переменный ток низкого напряжения, который подавался на катушки тремблера , что обеспечивало высокое напряжение, необходимое для генерации искр зажигания. (Это отличалось от настоящего магнето зажигания , которое напрямую генерирует высокое напряжение.) Поскольку такая система магнето зависела только от движения двигателя для выработки тока, ее можно было использовать даже при запуске двигателя, проворачиваемого вручную, при условии, что кривошип был резко потянут. , чтобы магнето производило достаточный ток для образования хорошей искры в катушках.
Модель Т имела магнето, встроенное в маховик двигателя. В первой модели T использовалось магнето исключительно для зажигания катушки тремблера. Начиная с 1915 модельного года, Форд добавил электрические фары, также работающие от магнето. [8] [9] Схема магнето работала исключительно на переменном токе, без батареи. (На катушках зажигания был переключатель для использования вместо батареи аккумулятора, что могло быть полезно при запуске двигателя в холодную погоду, но компания Ford не предоставила батарею и не поощряла ее использование до того, как в 1919 году представила электрический стартер. Владелец придется самому устанавливать аккумулятор и заряжать его снаружи.)
Начиная с 1919 модельного года, Форд модернизировал Модель Т, включив в нее электростартер, который был стандартным для некоторых моделей и дополнительным для других. Эта стартовая установка также включала батарею, заряжаемую обычной динамо-машиной, и фары теперь питались от батареи. Однако магнето маховика по-прежнему приводило в действие зажигание, и, поскольку модели без стартера не имели аккумулятора, они продолжали использовать фары с магнитным питанием. [10] [11]
Еще один «первый» Chrysler… потрясающий новый генератор переменного тока.
