Схемы генераторов с возбуждением от выхода генератора — Схемы без дополнительных диодов

Схема автомобильного генератора, это схема самого генератора, схема соединенного с ним регулятора напряжения и схема цепи возбуждения генератора. Генератор с регулятором напряжения иногда называют – генераторная установка.

Автомобильный генератор — это трехфазная синхронная машина. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Смысл явления состоит в том, что в обмотке индуктируется электродвижущая сила, если вокруг нее действует изменяющееся магнитное поле. Значит, генератор должен состоять из обмотки и вращающегося магнита. Обмотка наматывается на кольцевой сердечник, а внутри обмотки вращается ротор. Процесс намагничивания ротора, называется возбуждением генератора. Для намагничивания ротора в нем есть своя обмотка, в которую ток попадает через щетки. Ток, намагничивающий ротор, называется ток возбуждения, а обмотка ротора называется обмотка возбуждения.

По принципу действия синхронный генератор, создает переменное напряжение, а для зарядки аккумулятора и для работы всего электрооборудования, нужно постоянное напряжение, поэтому в любой автомобильный генератор, входит выпрямитель — трехфазный диодный мост. Переменный ток генератора выпрямляется диодным мостом и во внешних цепях действует постоянное напряжение и протекает постоянный ток.

Регулятор напряжения – обязательный элемент схемы, он поддерживает необходимый уровень выходного напряжения генератора.

Регулятор напряжения включается в цепь возбуждения. Его задача управлять током возбуждения. Он работает в режиме открыто – закрыто, то есть, он все время включает и выключает ток возбуждения. Напряжение генератора повышается, он отключает ток возбуждения — напряжение снижается, он снова включает ток возбуждения и напряжение повышается. Таким образом, он не дает напряжению вырасти выше заданного значения, которое должно быть 13,8 — 14,2 Вольта. Такое напряжение необходимо поддерживать для нормальной зарядки аккумулятора и нормальной работы всех приборов электрооборудования.

Автомобильный генератор первоначально возбуждается от аккумулятора. Как только включается зажигание, выходной транзистор регулятора открывается, через него идет ток возбуждения и ротор намагничивается. Когда завелся двигатель и генератор заработал, возбуждение происходит уже от самого генератора. ЭДС генератора становится выше, поэтому генератор становится источником, а аккумулятор начинает заряжаться.

Применяются два принципа подачи тока возбуждения от генератора на собственную обмотку возбуждения.

1. Схема возбуждения от выхода генератора

Ток возбуждения идет от выхода генератора, через замок зажигания, выход генератора всегда связан с аккумулятором.

1. Схема возбуждения через дополнительные диоды

В этом случае, ток возбуждения выпрямляется отдельным выпрямителем, цепь возбуждения отключена от выхода генератора и, значит, от аккумулятора. Ток возбуждения идет только внутри генератора и не использует внешнюю цепь. Аккумулятор используется только для первоначального возбуждения.

Схемы генераторов с возбуждением от выхода генератора

Эти простые схемы применялись для автомобилей 60-х 70-х годов выпуска. «Жигули», «Москвичи», ЗиЛ, Газ, Уаз. Много таких автомобилей до сих пор остается в эксплуатации.

Регулятор напряжения может быть внешним и встроенным. Внешний регулятор это отдельная коробочка, которая соединяется с генератором проводами и стоит в стороне от генератора. Встроенный регулятор, входит в состав генератора, крепится внутри или снаружи корпуса, обычно, встроенный регулятор сделан вместе со щетками.

На выходе регулятора напряжения стоит мощный транзистор, это может быть биполярный, и может быть полевой транзистор. Он работает в ключевом режиме, то есть, открыт — закрыт. Открыт транзистор – ток возбуждения проходит, закрыт транзистор — ток не проходит.

Есть три варианта включения транзистора – с общим Эмиттером, общей Базой и с общим Коллектором. Поэтому ключи на транзисторах бывают с ОЭ, ОБ, ОК. Для каждого варианта транзисторного ключа есть свои особенности применения.

В регуляторах напряжения используются транзисторные ключи с ОЭ и ОК. Если заземлен транзистор, то это ключ с ОЭ, если заземлена щетка. то это ключ с ОК. Регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют A — Circuit , регуляторы выполненные по схеме с ОЭ называют В — Circuit .

В автомобильных схемах генераторов применяются обе схемы – и A — Circuit , и В- Circuit

Схемы с внешним регулятором напряжения

Такая схема применялась на автомобилях Жигули ранних выпусков 2101 — 2106

Такая схема применялась для автомобилей Волга, Газ, Зил, УАЗ. Генераторы Серий 16 3701 и 19.3771.

Эта схема применяется для автомобилей Крайслер и Додж. По этой схеме сделан генератор на двигатели Крайслер для автомобилей Волга и Газель.

Генераторы со встроенными регуляторами напряжения

Регулятор напряжения можно установить снаружи и внутри генератора. Такая конструкция получается более компактной и надежной, она позволяет отказаться то проводов для соединения генератора и регулятора напряжения.

При установке регулятора снаружи корпуса генератора, появляется возможность замены регулятора не снимая генератор.

Генераторы такой конструкции, со встроенным регулятором, установленном на корпусе, широко применяется для автомобилей выпускавшихся в недавнее время и находящиеся в эксплуатации — Валдай, КАМАЗ, МАЗ, УАЗ

Все приведенные схемы используют принцип питания обмотки возбуждения от выхода генератора. Генератор часть своего выпрямленного тока отдает на собственное возбуждение.

Путь тока возбуждения: Плюс генератора, плюс аккумулятора, контакты замка зажигания, вход регулятора напряжения, обмотка (или наоборот), обмотка возбуждения, минус — масса.

Недостаток Схемы с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора.

В генераторах с питанием обмотки возбуждения от выхода генератора, весь ток возбуждения проходит через контакты замка зажигания. Этот ток для получения достаточной мощности генератора должен быть быть 3 — 5 Ампер. Такой ток требует качественного зажима всех контактов и достаточно толстого провода, при размыкании контактов дает сильную искру и изнашивает контакты, снижая надежность системы зарядки и системы зажигания, которая питается через эти же контакты.

Аккумулятор в любой схеме всегда подключен к плюсовому выводу генератора, это необходимо для того, чтобы генератор и аккумулятор могли работать как источники заменяя друг друга — двигатель не работает — источник аккумулятор, двигатель заработал — источник генератор. Когда генератор не работает, аккумулятор, прямо подключенный к нему, не может разрядиться через генератор, потому, что диодный мост не пропускает ток в обратном направлении, но, через обмотку возбуждения, аккумулятор может разрядиться.

Если двигатель не завелся, генератор не заработал, а зажигание осталось включено, то через обмотку ротора идет ток от аккумулятора (а это 3 – 5 Ампер). По разным причинам такие ситуации иногда возникают и тогда, через несколько часов, двигатель не заведется. То есть, в схемах, в которых обмотка возбуждения запитана от выхода генератора и, значит, подключена непосредственно к аккумулятору, может неожиданно разрядиться аккумулятор.

Схема с дополнительными диодами несколько сложнее, но она обеспечивает питание обмотки возбуждения, прямо внутри генератора минуя замок зажигания, обмотка возбуждения не имеет прямой связи с аккумулятором, поэтому такая схема исключает случайную разрядку аккумулятора при невыключенном зажигании.

В схемах с дополнительными диодами, первоначальное возбуждение также происходит от аккумулятора, но очень маленьким током чрез ограничительные сопротивления или через специальную лампочку. После запуска генератора ток возбуждения идет уже по отдельной цепи, не связанной с аккумулятором, через дополнительный выпрямитель. (доп диоды)

Схема подключения автомобильного генератора

Автомобиль хотя и работает на бензине, но содержит в себе множество устройств работающих от электричества. Главным источником электрической энергии в машине является автомобильный генератор. По сути дела это внутренняя электростанция, которая преобразует вращение коленвала двигателя внутреннего сгорания в электричество. Этим электричеством питаются все электроприборы автомобиля, в том числе за счет этого подзаряжается аккумуляторная батарея, также представляющая собой источник электричества при неработающем двигателе.

Схема подключения автомобильного генератора представлена на следующем рисунке.

G – генератор;
Ph1…Ph3 – обмотки трёхфазного статора;
VD+ – силовой выпрямитель, положительные диоды;
VD1- – силовой выпрямитель, отрицательные диоды;
C – конденсатор, выравнивающий высокочастотные всплески напряжения;
B+ – положительный силовой выход гeнeрaтopнoй устaнoвки;
VD1d+ – элементы oбмoтки вoзбуждeния;
Ex – вoзбуждающая обмотка;
VR – вольт-рeгулятop нaпpяжeния;
Accu – aккумулятoрнaя бaтaрeя;
+ – положительный выхoд aккумулятopнoй бaтaрeи;
IgnSw – переключатель зажигания;
H – индикaтop зapядa;
D+ – выxод «D+» гeнeрирующей устaнoвки;
DF – выхoд упрaвлeния возбуждающей oбмoткoй;
R – потребляющие устройства.

Схема подключения автомобильного генератора и принцип его работы аналогичен для любых автомобилей. Отличия связаны только с качеством производства, мощностью и компоновкой узлов в моторе. На все современные машины устанавливаются генераторные установки переменного тока, включающие сам генератор и регулятор напряжения. Регулятор нормирует силу тока в обмотке вoзбуждeния, за счет этого варьируется мощность генераторной установки при неизменном напряжении на силовых выходных клеммах.

Современные автомобили дополнительно оснащаются электронным блоком на регуляторе напряжения, помощью чего бортовой компьютер контролирует величину нагрузки на генераторную установку.

В основе схемы автомобильного генератора лежит принцип электромагнитной индукции. Если катушку из медного провода вращать в магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами или обмоткой возбуждения питаемой от аккумулятора, то в медном проводе образуется (индуцируется) электрический ток. Как правило, обмотка в которой генерируется рабочее напряжение электрического тока располагается в статоре. Обмотка возбуждения располагается на роторе (вращающемся вале).

Схемы подключения ДГУ к сети

Безопасность эксплуатации ДГУ в качестве резервного или аварийного источника электропитания напрямую зависит от того, насколько грамотно реализована схема подключения дизель-генератора к сети. На практике применяют решения решений, которые обеспечивают переход на автономное электроснабжение в ручном или автоматическом режиме.

Варианты схем подключения ДГУ

Если схема переключения между дизель-генераторами и центральной сетью разработана и собрана неправильно, возрастает риск подачи электроэнергии с обоих источников. Это приводит к выходу из строя не только ДГУ, но и потребителей, которые в текущий момент были подключены к сети.

В стандартные комплекты документации обычно входят электрические схемы дизель-генераторов и несколько вариантов подключения к сети. Но если отсутствует опыт в чтении подобной документации и навыки электромонтажа, то работы по этому направлению следует доверить специалисту.

Включение ДГУ в ручном режиме

В бытовых резервных и аварийных системах энергоснабжения в большинстве случаев реализован переход на автономный источник в ручном режиме. Самое простое решение, к которому прибегают, подключение установки к ближайшей доступной розетке, благодаря чему запитывается вся домовая сеть. Следует понимать, что такая схема управления ДГУ не считается наиболее эффективной, а в отдельных случаях она таит большую опасность. Это связано со следующими факторами:

Требуется обязательное отключение входных автоматов или выкручивание пробок, в противном случае при возобновлении центрального электроснабжения электроэнергия будет поступать из двух источников.

Через розетку, к которой подключена установка, проходит значительный ток при подсоединении нескольких потребителей, это вызывает ее выход из строя. В отдельных случаях возможно повреждение участков проводки, не рассчитанных на подобную нагрузку.

Более правильной считается схема подключения непосредственно в сеть после счетчика с установкой дополнительного автомата на выходе генератора. В этом случае при отключении централизованного электроснабжения отключается сетевой автомат, запускается ДГ, после чего подключается нагрузка. Но и в этом случае при нарушении очередности включения/отключения существует риск подачи питания с двух источников.

Поэтому для ручного запуска следует использовать схему с применением перекидного или спаренного рубильника с блокировкой или реверсивного переключателя. Конструкция этих устройств предотвращает одновременное подключение центрального и автономного источника электроснабжения. Благодаря этому и обеспечивается безопасность эксплуатации.

Подключение дизель-генератора с АВР

При ручном управлении приходится постоянно контролировать наличие тока в основной сети, чтобы вовремя отключить ДГУ. Поэтому более совершенным вариантом считается схема подключения дизель генератора с автозапуском. Автомат ввода резерва (АВР) мониторит состояние центральной сети. При его отключении осуществляется запуск дизель-генератора и при выходе на рабочий режим подключается нагрузка без участия обслуживающего персонала (человека).

Такая система получила распространение и в бытовых, и в промышленных сетях. Особенно интересна схема подключения ДГУ с АВР к ВРУ при наличии двух независимых основных вводов или при необходимости резервирования питания по группам потребителей:

В первом случае в дополнении к АВР «сеть–генератор» между основными вводами включается АВР «сеть­–сеть». Система работает по следующему принципу — при отключении первого ввода нагрузка переключается на второй. ДГУ запускается в работу только в том случае, когда отсутствует питание от обоих основных источников.

В целях экономии практикуют разделение потребителей по категориям важности. Выделятся оборудование, отключения которого от сети будет критичным. Такая группа устройств подключается к центральной сети с обеспечением резервирования при помощи ДГУ. При срабатывании АВР «сеть-генератор» происходит переключение нагрузки на автономный источник питания, остальное обслуживаемое оборудование отключается. Такой подход позволяет применять ДГУ меньшей мощности.

На текущий момент схемы подключения дизель-генераторов с АВР считаются наиболее безопасными и эффективными. Основной плюс такого решения — минимизация влияния человеческого фактора, все переключения осуществляются в автоматическом режиме, что снижает риск возможной ошибки.

Как подключить дизель генератор к трехфазной сети

Схема подключения ДГУ к шинам подстанции для обеспечения питания трехфазных потребителей также может отличаться. Она зависит от типа используемого АВР. Среди применяемых вариантов выделим:

При применении четырехполюсного АВР, осуществляющего переключение 3 фазных и нулевого кабеля, линии заводятся в устройство и подсоединяются к соответствующим шинам аппаратуры.

В трехполюсных АВР (наиболее распространенный вариант) фазные кабели подключаются к соответствующим шинам, о нулевой провод соединяется с общим нулем, его переключение не предусматривается.

Если АВР не укомплектован общей шиной для соединения нуля, то соединение этого проводника выполняется на аналогичном устройстве распределительного щита.

Такие решения используют для подключения трехфазных потребителей электрической энергии. Но во многих случаях трехфазная сеть используется для питания однофазных потребителей. Это позволяет распределить нагрузку по отдельным фазам. В такой ситуации допускается подключение однофазного дизель-генератора. Для этого при помощи перемычек на контакторе ДГУ распределяют ток на 3 фазы сети, никакого негативного воздействия на оборудование такой тип подключения не оказывает.

Электрическая схема ДЭС — подключение в разных режимах

В нормативных документах используют отличающиеся обозначения дизель-генератора на схеме. В большинстве случаев ДГУ представлен в виде окружности с размещенной внутри русской буквой «Г» или латинской «G» со значком переменного или постоянного тока.

Электрическая схема дизель-генератора позволит реализовать правильное подключение устройства к сети и нагрузке. На однолинейных изображают силовые линии, необходимые для соединения отдельных элементов.

Кроме обозначения ДГУ, на схеме отображены пульт управления установкой, АВР, коммутационная аппаратура обводного канала (байпаса), распределительный щит, к которому подключаются потребители.

Электрические схемы подключения ДЭС представлены в пакете эксплуатационной документации на каждую установку.

Принципиальная электрическая схема дизель-генератора

Принципиальная схема отличается большей информативностью. Она дает представление об отдельных элементах ДГУ — генератор и приборы контроля панели управления, зарядной системы, необходимой для поддержания АКБ, регуляторы и другие устройства, обеспечивающие работоспособность оборудования.

На схеме дополнительно дана информация о назначении отдельных контактов, что позволит избежать ошибок при подключении к сети и нагрузке. Кроме того, принципиальная схема дает представление о принципе работы оборудования. Она незаменима при выявлении неисправностей и ремонте электрической части генератора. Схема этого типа также представлена в технической документации на установку.