Generador automático El dispositivo y como funciona

Generador en coche

El generador apareció en la industria automotriz a principios del siglo XX junto con la batería, que requería una recarga constante. Estos eran nodos DC enormes que requerían un mantenimiento constante. Los generadores modernos se han vuelto compactos, la alta fiabilidad de las piezas individuales se debe a la introducción de nuevas tecnologías de producción. A continuación, analizamos el dispositivo, el principio de funcionamiento y el mal funcionamiento típico del generador con más detalle. 

¿Qué es un generador de automóviles?

Un generador de automóvil es una unidad que convierte la energía mecánica en energía eléctrica y realiza las siguientes funciones:

• proporciona una carga de batería constante y continua cuando el motor está en funcionamiento;
• proporciona energía a todos los sistemas durante el arranque del motor, cuando el motor de arranque consume una gran cantidad de electricidad.

El generador está instalado en el compartimiento del motor. Debido a los soportes, está unido al bloque del motor, impulsado por una correa de transmisión desde la polea del cigüeñal. Un generador eléctrico está conectado en un circuito eléctrico en paralelo con la batería de almacenamiento.

La batería se carga solo cuando la electricidad generada excede el voltaje de la batería. La potencia de la corriente generada depende de las revoluciones del cigüeñal, respectivamente, el voltaje aumenta con las revoluciones de la polea con una progresión geométrica. Para evitar la sobrecarga, el generador está equipado con un regulador de voltaje que ajusta la cantidad de voltaje de salida, proporcionando 13.5-14.7V.

¿Por qué un automóvil necesita un generador?

En un automóvil moderno, casi todos los sistemas están controlados por sensores que registran sus diferentes modos de operación. Si todos estos elementos funcionaran debido a la carga de la batería, entonces el automóvil ni siquiera tendría tiempo de calentarse, ya que la batería está completamente descargada.

Para que durante el funcionamiento del motor, cada sistema no sea alimentado por una batería, se instala un generador. Funciona exclusivamente cuando el motor de combustión interna está encendido y es necesario para:

1. Recargue la batería;
2. Proporcionar energía suficiente para cada unidad del sistema eléctrico de la máquina;
3. En modo de emergencia o con carga máxima, realice ambas funciones, alimente la batería y proporcione energía al sistema eléctrico del vehículo.

La batería debe recargarse porque solo se usa la energía de la batería al arrancar el motor. Para evitar que la batería se descargue durante la conducción, no se recomienda encender muchos consumidores de energía.

Por ejemplo, en invierno, algunos conductores, al calentar la cabina, encienden el sistema de climatización del automóvil y los calentadores de vidrio, y para que este proceso no se vuelva aburrido, también cuentan con un potente sistema de audio. Como resultado, el generador no tiene tiempo para generar tanta energía y se toma parcialmente de la batería.

Conducir y montar

Este mecanismo es impulsado por una transmisión por correa. Está conectado a la polea del cigüeñal. Muy a menudo, el diámetro de la polea del cigüeñal es mayor que el del generador. Debido a esto, una revolución del eje del mecanismo de manivela corresponde a varias revoluciones del eje del generador. Tales dimensiones permiten que el dispositivo genere más energía para diferentes elementos y sistemas consumidores.

El generador está montado muy cerca de la polea del cigüeñal. La tensión de la correa de transmisión en algunos modelos de automóviles se realiza mediante rodillos. Los autos económicos tienen un montaje de generador más simple. Tiene una guía sobre la que se fija el cuerpo del dispositivo con pernos. Si la tensión de la correa está floja (bajo cargas, se deslizará sobre la polea y chirriará), entonces esto se puede corregir moviendo la carcasa del generador un poco más lejos de la polea del cigüeñal y fíjela.

Dispositivo y características de diseño

Los generadores automotrices realizan la misma función, funcionan según el mismo principio, pero difieren en tamaño, en el diagrama de la implementación de los componentes, en la polea, en las características de los rectificadores y reguladores de voltaje, en presencia de refrigeración (a menudo se utilizan líquidos o aire en los motores diesel). El generador consta de:

• cuerpo (portada y contraportada);
• estator
• rotor
• puente de diodos;
• polea
• conjunto de cepillo;
• regulador de voltaje.

viviendas

La gran mayoría de los generadores tienen una carcasa que consta de dos cubiertas que están interconectadas por pernos y apretados con tuercas. El rendimiento de la pieza está hecho de aleación de aluminio, que tiene un buen disipador de calor y no está magnetizado. La carcasa tiene aberturas de ventilación para la transferencia de calor.

Estator

Tiene una forma de anillo, instalada dentro de la caja. Es una de las partes principales que sirve para crear corriente alterna debido al campo magnético del rotor. El estator consta de un núcleo, que se ensambla a partir de 36 placas. En las ranuras del núcleo hay un devanado de cobre, que sirve para generar corriente. Muy a menudo, el devanado es trifásico, según el tipo de conexión:

• estrella: los extremos del devanado están interconectados;
• triángulo: los extremos del devanado salen por separado.

rotor

Do giratorio, cuyo eje gira sobre rodamientos de bolas de tipo cerrado. Se instala un devanado de excitación en el eje, que sirve para crear un campo magnético para el estator. Para garantizar la dirección correcta del campo magnético, se instalan dos núcleos de polo con seis dientes para cada uno sobre el devanado. Además, el eje del rotor está equipado con dos anillos de cobre, a veces latón o acero, a través de los cuales fluye corriente desde la batería a la bobina de excitación.

Puente de diodos / bloque rectificador

También es uno de los componentes principales, cuya tarea es convertir la corriente alterna en directa, proporcionando una carga estable de la batería del automóvil. El puente de diodos consta de una tira de radiador positivo y negativo, así como diodos. Los diodos están soldados herméticamente al puente.

La corriente se suministra al puente de diodos desde el devanado del estator, se rectifica y se suministra a la batería a través del contacto de salida en la cubierta posterior. 

Polea

La polea, a través de la correa de transmisión, transmite par al generador desde el cigüeñal. El tamaño de la polea determina la relación de transmisión, cuanto mayor sea su diámetro, menos energía se necesita para hacer girar el generador. Los automóviles modernos se están moviendo hacia una rueda libre, cuyo objetivo es suavizar las oscilaciones en la rotación de la polea, mientras se mantiene la tensión y la integridad de la correa. 

Conjunto de cepillo

En los automóviles modernos, las escobillas se combinan en un nodo con un regulador de voltaje, solo cambian en el ensamblaje, ya que su vida útil es bastante grande. Los cepillos se utilizan para transmitir voltaje a los anillos de contacto del eje del rotor. Los pinceles de grafito son presionados por resortes. 

Regulador de voltaje

El regulador de semiconductores asegura el mantenimiento del voltaje requerido en los parámetros dados. Ubicado en el bloque del portaescobillas o se puede mostrar por separado.

Los principales parámetros del generador.

La modificación del generador se adapta a los parámetros del sistema de a bordo del vehículo. Estos son los parámetros que se tienen en cuenta al seleccionar una fuente de energía:

• El voltaje que produce el dispositivo es de 12 V en el estándar y 24 V para sistemas más potentes;
• La corriente generada no debe ser inferior a la requerida por el sistema eléctrico del automóvil;
• Las características de la velocidad actual son un parámetro que determina la dependencia de la fuerza de la corriente en la velocidad del eje del generador;
• Eficiencia: en la mayoría de los casos, el modelo produce un indicador del 50 al 60 por ciento.

Estos parámetros deben tenerse en cuenta cuando se actualiza un vehículo. Por ejemplo, si se instala un refuerzo de sonido o un aire acondicionado más potente en un automóvil, el sistema eléctrico del automóvil consumirá más energía de la que puede producir el generador. Por esta razón, debe consultar a un electricista de automóviles sobre cómo elegir la fuente de alimentación adecuada.

Cómo funciona el generador automático

El esquema de operación del generador es el siguiente: cuando se gira la llave en el interruptor de encendido, se enciende la fuente de alimentación. El voltaje de la batería se suministra al regulador, que, a su vez, lo transmite a los anillos colectores de cobre, el consumidor final es el devanado de excitación del rotor.

Desde el momento en que gira el cigüeñal del motor, el eje del rotor comienza a girar a través de la transmisión por correa, se crea un campo electromagnético. El rotor genera una corriente alterna, cuando se alcanza una cierta velocidad, el devanado de excitación se alimenta desde el propio generador y no desde la batería.

La corriente alterna luego fluye hacia el puente de diodos, donde tiene lugar el proceso de "ecualización". El regulador de voltaje monitorea el modo de operación del rotor, si es necesario, cambia el voltaje del devanado de campo. Así, siempre que las piezas estén en buen estado, se suministra una corriente estable a la batería, proporcionando a la red de a bordo el voltaje requerido. 

El indicador de batería se muestra en el tablero de instrumentos de los automóviles más modernos, que también indica el estado del generador (se ilumina cuando el cinturón se rompe o se recarga). Tales autos como VAZ 2101-07, AZLK-2140 y otros "equipos" soviéticos tienen un indicador de cuadrante, amperímetro o voltímetro, por lo que siempre puede monitorear el estado del generador.

¿Para qué sirve un regulador de voltaje?

Situación: cuando el motor está funcionando, la carga de la batería disminuye bruscamente o se produce una recarga. Primero debe verificar la batería, y si está funcionando, entonces el problema está en el regulador de voltaje. El regulador puede ser remoto o integrado en el conjunto del cepillo.

A altas velocidades del motor, el voltaje del generador puede aumentar a 16 voltios, y esto afecta negativamente a las celdas de la batería. El regulador "elimina" el exceso de corriente, recibiéndolo de la batería, y también regula el voltaje en el rotor.

Brevemente sobre la carga que debería dar el generador:

¿Qué carga debería tener el coche? DISCUTIR

Reglas perjudiciales para operar el generador (según Oster)

Los siguientes son los pasos de la rúbrica "cómo matar un generador en dos pasos":

• Regla de "polaridad inversa": cambie los cables de la batería y obtendrá un destello brillante inusual en el generador, así como una nube de luz que sale de él. Al mismo tiempo, sentirá un placer acústico inolvidable, escuchando clics y silbidos, así como el increíble olor a cables quemados y, lo más importante, una quemadura de 1 a 3 grados, según sus ambiciones. Tal "truco" desactiva parcialmente el puente de diodos, el estator y el regulador, afortunadamente, el incendio de un automóvil tiene una probabilidad de 1: 1000. De los "efectos secundarios", se pueden desactivar el grupo de instrumentos, la computadora de a bordo, la grabadora de radio y otros componentes de la red de a bordo. Dignidad: dominada por principiantes sin largas teorías;
• regla de lavado - lave la unidad de potencia con la mayor frecuencia y profundidad posible, abundante agua y espuma, especialmente en el alternador y motor de arranque Lo principal es que el flujo de agua enjuaga abundantemente el generador desde el interior, está estrictamente prohibido secarlo, inmediatamente arrancamos el motor, encendemos todos los consumidores de energía y observamos los efectos. Si no, repita el procedimiento. Dignidad: el "gen" quemado estará limpio;
• método antiguo: tirar del cable desde el terminal "+" para verificar la carga en un motor en funcionamiento, ¡esta es la regla principal! La probabilidad de falla de todo tipo de relés es 50:50, lo principal es proporcionar muchas chispas para el efecto y también encender todo lo que funciona con electricidad;
• "Volamos" a través de charcos; muchos ni siquiera se dan cuenta de que usan esta regla bajo la lluvia. Lo principal es estar siempre seguro de que su automóvil no tiene comparación con la resistencia al agua de un submarino, cuanto más profundo es el charco, más brillante es el efecto. Es importante elegir una velocidad a la que entre más agua en el compartimento del motor, ¡lo principal es tirar todas las carcasas de plástico y protección! La principal ventaja es que el truco se puede repetir donde haya agua (incluso arroyos y ríos) sin salir del coche;
• "amante de la música": debe instalar la grabadora de radio más cara, y preferiblemente dos, tantos parlantes como sea posible, al menos un par de docenas, amplificadores y un par de subwoofers, encienda su música favorita a todo volumen con el motor en marcha, si no sale humo por debajo del capó, pero el aire permanece limpio, significa que ha comprado un equipo demasiado barato;
• "batería vieja": el método requiere algunos conocimientos de física, al menos la ley de Ohm. Tomamos la batería más antigua, y cuanto más antigua, más probable es que sea un banco cerrado. Quizás la batería muestre signos de operación violenta, ciertamente consumirá una gran cantidad de energía, pero el funcionamiento del inyector será inestable y puede olvidarse de la luz alta. Lo principal es explotar más la batería vieja: el efecto no lo hará esperar. 

Cómo probar un alternador de coche

Aunque el generador debe ser reparado por especialistas, usted mismo puede verificar su rendimiento. En autos viejos, los automovilistas experimentados verificaron el rendimiento del generador de la siguiente manera.

Arranque el motor, encienda los faros y, con el motor en marcha, desconecte el terminal negativo de la batería. Cuando el generador está funcionando, genera electricidad para todos los consumidores, de modo que cuando se desconecta la batería, el motor no se detiene. Si el motor se para, significa que el generador debe ser reparado o reemplazado (dependiendo del tipo de avería).

Pero en autos nuevos es mejor no usar este método. La razón es que los alternadores modernos para tales vehículos están diseñados para una carga constante, parte de la cual se compensa recargando constantemente la batería. Si se apaga mientras el generador está funcionando, puede dañarlo.

La forma más segura de probar el generador es con un multímetro. El principio de verificación es el siguiente:

• Con el motor apagado, se mide el voltaje de la batería. Con una buena batería, este parámetro debería ser de 12.7 voltios.
• El motor arranca y todos los consumidores se apagan (ventilador de cabina, faros, calefacción de cristales, etc.)
• Una vez más, las sondas del multímetro están conectadas a los conductores de bajada de la batería. Según el modelo de automóvil, el voltaje en los terminales debe ser de 13.8 a 14.8 voltios.
• Los consumidores de electricidad están encendidos, tanto como sea posible.
• Se vuelve a medir el voltaje. Si el generador funciona correctamente, este indicador bajará a 13.8-14 voltios. Una lectura por debajo de esta es una señal de falla del alternador.

Alternador de automóvil defectuoso

El generador tiene fallas mecánicas y eléctricas.

Mal funcionamiento mecánico:

• rotura de la correa de transmisión: se requiere reemplazo;
• alisar las costillas de la polea, por lo que gira la correa;
• desgaste del cepillo
• daño a la carcasa del generador;
• falla del rodamiento.

Electrico:

• desgaste de los anillos colectores debido a la fricción;
• fallo del regulador de voltaje;
• cierre del bucle del estator;
• quemado de diodos de puente rectificador;
• agotamiento de los cables finales de la carga;
• desgaste del devanado del rotor.

La falla de cualquier parte del generador conduce a una carga insuficiente o viceversa. Muy a menudo, el regulador de voltaje y los cojinetes fallan, la correa de transmisión cambia de acuerdo con las regulaciones de mantenimiento.

Por cierto, si en alguna ocasión deseas instalar rodamientos mejorados y un regulador, presta atención a sus características, de lo contrario es muy probable que la sustitución de la pieza no produzca el efecto deseado. Todas las demás averías requieren la extracción del generador y su desmontaje, que es mejor dejarlo en manos de un especialista. Lo más importante que debe recordar es que si no sigue las reglas de Oster, existe la posibilidad de que el generador funcione durante mucho tiempo y sin problemas.

Aquí hay un breve video sobre la conexión entre la potencia del generador y la batería:

AKBshnik # 11: Potencia del generador al elegir una batería

Dificultades al arrancar el motor

Aunque el motor funciona únicamente con la batería para arrancar, un arranque difícil puede indicar una fuga de corriente o que la batería no se está cargando correctamente. Vale la pena considerar que los viajes cortos consumirán mucha energía y durante este tiempo la batería no recuperará su carga.

Si cada día el automóvil arranca peor y los viajes son largos, entonces debe prestar atención al generador. Pero un mal funcionamiento del generador también puede estar asociado no solo con una carga insuficiente, sino también con una sobrecarga de la batería. En este caso, es necesario reemplazar el relé-regulador, que se encarga de mantener un voltaje de salida específico.

Faros tenues o parpadeantes

Durante el funcionamiento, el generador debe proporcionar energía por completo a todos los consumidores que se encuentran en el automóvil (a excepción de los dispositivos externos potentes, cuya presencia no proporciona el fabricante). Si durante un viaje el conductor nota que los faros se han atenuado o parpadean, esto es un síntoma de un generador que funciona mal.

Dicho generador puede producir una carga normal, pero es posible que no pueda hacer frente a una carga mayor. Se puede notar un mal funcionamiento similar por la luz parpadeante o tenue de la luz de fondo del panel de instrumentos.

El ícono en el tablero está encendido

Para advertir al conductor de carga insuficiente y otros problemas asociados con la fuente de alimentación, los fabricantes han colocado un ícono con la imagen de una batería en el tablero. Si este ícono se enciende, significa que el automóvil tiene un problema grave con la electricidad.

Dependiendo de la condición y el tipo de batería sin recargar (solo en la capacidad de la batería), el automóvil puede conducir varias decenas de kilómetros. En cada batería, el fabricante indica cuánto durará la batería sin recargar.

Incluso si todos los consumidores de energía están apagados, la batería seguirá estando descargada, ya que se necesita electricidad para generar una chispa en los cilindros (o calentar el aire en una unidad diésel). Cuando se enciende el ícono de la batería, debe ir inmediatamente al servicio de automóviles más cercano o llamar a una grúa (algunos tipos de baterías instaladas en automóviles modernos no se pueden restaurar después de una descarga profunda).

Silbidos de la correa de transmisión

Dicho sonido a menudo aparece inmediatamente después de arrancar el motor en clima húmedo o después de superar un charco profundo. La razón de este efecto es aflojar la tensión de la correa del alternador. Si, después de apretar, el cinturón comenzó a silbar nuevamente con el tiempo, es necesario establecer por qué se afloja rápidamente.

La correa del alternador debe estar bien tensada, ya que cuando se encienden diferentes consumidores, crea más resistencia a la rotación del eje (para generar más electricidad, como en una dínamo convencional).

En algunos automóviles modernos, la tensión de la correa la proporciona un tensor automático. En el diseño de automóviles más simples, este elemento está ausente y la tensión de la correa debe realizarse manualmente.

La correa se sobrecalienta o se rompe

El calor o la falla prematura de la correa de transmisión indica que está siendo sobrecargada. Por supuesto, el conductor no necesita verificar la temperatura de la transmisión del generador cada vez, pero si el olor a goma quemada es claramente audible y aparece un ligero humo en el compartimiento del motor, es necesario verificar el estado de la correa de transmisión. .

A menudo, la correa se desgasta prematuramente debido a la falla del cojinete del eje del generador o de los rodillos tensores, si están en el diseño. Una ruptura de la correa del alternador en algunos casos puede provocar la interrupción de la sincronización de la válvula debido al hecho de que la pieza ha caído debajo de la correa de distribución.

Sonido de timbre o susurro debajo del capó

Cada generador está equipado con rodamientos que proporcionan una distancia constante entre los devanados del rotor y del estator. Después de arrancar el motor, los cojinetes giran constantemente, pero a diferencia de muchas partes del motor de combustión interna, no reciben lubricación. Por eso enfrían peor.

Debido al calor constante y al estrés mecánico (la correa debe estar muy tensada), los rodamientos pueden perder la lubricación y averiarse rápidamente. Si durante el funcionamiento del generador o con un aumento de la carga, se produce un zumbido o un crujido metálico, se deben reemplazar los cojinetes. En algunas modificaciones de los generadores hay un embrague de sobrerrevolucionado, que suaviza las vibraciones torsionales. Este mecanismo también suele fallar. Será necesario quitar el alternador para reemplazar los cojinetes o la rueda libre.

zumbido eléctrico

Este sonido es similar al sonido de los grandes motores eléctricos, como los instalados en los trolebuses. Cuando aparece dicho sonido, es necesario desmontar el generador y verificar el estado de sus devanados. Básicamente, aparece cuando se cierra el devanado del estator.

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En conclusión, una descripción detallada del principio de funcionamiento de un generador de automóviles:

¡El electricista de automóviles reveló todos los secretos del generador y su mal funcionamiento!

Preguntas y respuestas

¿Para qué sirve un generador en un automóvil? Este mecanismo asegura la generación de electricidad para que no se desperdicie la reserva de la batería. Un generador convierte la energía mecánica en electricidad.

¿Qué alimenta el generador en el automóvil? Mientras el motor está funcionando, el generador genera electricidad para recargar la batería y alimentar todos los equipos eléctricos del vehículo. Su capacidad depende del número de consumidores.