Главная ОтзывыВозврат
Главная/MINI/Cooper S Clubman/MINI Cooper S Clubman I (2007-2010)/Руководство по ремонту/Система зарядки электрооборудования/Зарядка - обзор
Содержание Электросхемы Раздел: Система зарядки электрооборудования Все разделы

Зарядка - обзор MINI Cooper S Clubman I

Система зарядки электрооборудования 22 иллюстрации ~10 мин чтения

Назначение системы тарификации

Целью системы зарядки является преобразование механической энергии двигателя в электрическую, которая используется для подзарядки аккумулятора и питания электрических аксессуаров. При первом запуске двигателя батарея (и) подает весь ток, необходимый системам запуска и зажигания.

По мере того, как продолжается истощение батареи и увеличивается частота вращения двигателя, система зарядки способна вырабатывать большее напряжение, чем может выдавать батарея. Когда это происходит, электроны из зарядного устройства могут течь в обратном направлении через положительный вывод батареи. Теперь зарядное устройство обеспечивает требования электрической системы к нагрузке и подзаряжает аккумулятор.

Система зарядки состоит из:

  1. Аккумулятор
  2. Генератор
  3. Приводной ремень
  4. Выпрямитель в сборе
  5. Регулятор напряжения
  6. Индикатор заряда
  7. Замок зажигания
  8. Кабели и жгуты проводов
Схема №1

Аккумулятор

Батарея является основным источником ЭДС в автомобиле. Автомобильный аккумулятор - электромеханическое устройство, обеспечивающее разность потенциалов (напряжение). Аккумулятор не запасает электрическую энергию. Он запасает химическую энергию, которая преобразуется в электрическую по мере разряда.

Генератор

Генератор производит свободные электроны, необходимые для зарядки аккумулятора. Поток электронов создается через индуктивность, намагниченный ротор, вращающийся внутри статора. Генератор вырабатывает напряжение переменного тока, которое преобразуется в напряжение постоянного тока или выпрямляется.

В MINI используется генератор щеточного типа с воздушным охлаждением.

ПримечаниеВ попытке стандартизировать терминологию в промышленности термин генератор переменного тока заменяется на генератор. Часто генератор переменного тока называют генератором переменного тока.

Генератор Brush Type состоит из следующих основных компонентов:

  1. Корпус генератора
  2. Сборка статора
  3. Ротор в сборе

Корпус генератора

Корпус изготовлен из двух кусков литого алюминия. Алюминий используется потому, что он немагнитный, легкий по весу и обеспечивает хорошее рассеивание тепла.

Подшипники для опоры ротора в сборе смонтированы в переднем и заднем корпусах.

Как собрать статор

Статор закреплен на корпусе генератора и не поворачивается. Он содержит три основных набора обмоток, обернутых в пазы вокруг ламинированного, круглого железного каркаса. Каждая из трех обмоток имеет такое же количество катушек, как и ротор имеет пары северных и южных полюсов. Катушки каждой обмотки равномерно разнесены вокруг сердечника.

Три набора обмоток чередуются и перекрываются при прохождении через сердечник, чтобы получить требуемые фазовые углы.

Каждая группа обмоток занимает одну треть статора, или 120 градусов окружности.

Напряжение, вырабатываемое каждой петлей статора, находится под разным фазовым углом, в результате выход статора делится на три фазы.

Два общих способа соединения обмоток:

  1. Соединение Y
  2. Дельта-соединение

Параллельный путь соединения Delta делает доступным больший ток.

Схема №2
Схема №3

Ротор в сборе

Узел ротора состоит из вала ротора, обмотки вокруг железного сердечника, двух полюсных наконечников и токосъемных колец.

Вал ротора запрессовывают в сердечник, затем на валу против каждого конца сердечника обмотки собирают шестипалые ковкие железные полюсные наконечники.

Полюсные наконечники размещаются так, чтобы пальцы зацеплялись, но не соприкасались. При пропускании постоянного тока через обмотку катушки возбуждения пальцы становятся попеременно северным и южным полюсами.

В результате такого расположения полюсов линии магнитного потока будут перемещаться в противоположных направлениях между соседними полюсами.

ПримечаниеЛинии потока всегда движутся с Севера на Юг.

Такая конструкция обеспечивает пересечение статора несколькими переменными магнитными полями при вращении ротора.

Схема №4
Схема №5

Контактное кольцо, напрессованное на вал ротора, соединено с двумя концами обмотки возбуждения. Две щетки прижимаются пружинами к контактным кольцам. Одна щетка подключается через выключатель к аккумулятору В +, другая - к регулятору напряжения. Щетки проводят только ток возбуждения (от 2 до 5 ампер).

Схема №6

Приводной ремень

Функцией Приводного ремня является передача вращающейся энергии от двигателя к генератору. Приводной ремень вращает ротор, вращая магнитное поле. Ослабленный ремень может снизить эффективность системы зарядки, а слишком туго натянутый ремень вызывает ранний отказ подшипника.

Выпрямитель в сборе

Выпрямительная сборка состоит из шести диодов, по паре диодов на каждую обмотку статора.

Каждая пара содержит один диод с положительным смещением и один диод с отрицательным смещением. При использовании пары диодов, которые имеют обратное смещение относительно друг друга, достигается выпрямление обеих сторон синусоидального колебания переменного тока. Диоды с отрицательным смещением позволяют проводить ток с отрицательной стороны синусоидальной волны переменного тока и вводить этот ток в цепь как положительный ток.

Использование диодов с положительным и отрицательным смещением обеспечивает выпрямление полной волны, поскольку используются обе половины синусоидальной волны.

Регулятор напряжения - многофункциональный контроллер

Электронный регулятор предотвращает чрезмерно высокое напряжение на выходе генератора. Чрезмерное напряжение может привести к повреждению батареи (из-за перезаряда), лампочек, двигателей и особенно чувствительных электронных компонентов.

Регуляторы напряжения монтируются внутри по направлению к задней части генератора в сборе. Он предотвращает повреждение компонентов, изменяя количество времени, в течение которого катушка возбуждения находится под напряжением. Рабочий цикл стороны заземления катушки возбуждения изменяется в зависимости от требований, предъявляемых к электрической системе.

Электронный регулятор напряжения сравнивает напряжение питания тока возбуждения (от обмоток статора через диодное трио) с установленным уровнем напряжения (с помощью стабилитрона).

Когда напряжение питания тока возбуждения превышает напряжение пробоя стабилитрона, ток возбуждения на ротор отключается. Когда напряжение тока возбуждения на ротор выключено, генератор не вырабатывает напряжение. Быстрое переключение тока возбуждения позволяет поддерживать фиксированное выходное напряжение. Дополнительные диоды в регуляторе, предотвращают протекание тока при выключенном зажигании предотвращая слив батареи.

Сигнал нагрузки генератора

Этот «датчик» - специальный выход генератора, определяющий уровень электрической нагрузки. Генератор переменного тока должен вырабатывать больший ток при включении электрических нагрузок, таких как фары, размораживатель заднего окна. При этом генератор переменного тока создает большую нагрузку на двигатель.

Сигнал от генератора подвергается широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Рабочий цикл варьируется между 0% и 100% и пропорционален нагрузке генератора. Однако сигнал слишком низкий, чтобы компенсировать возмущения, возникающие на холостых оборотах. Сигнал позволяет регулировать частоту вращения холостого хода.

Индикатор заряда

Цель индикатора заряда состоит в том, чтобы сообщить водителю, что электрическая система автомобиля не работает с пиковой эффективностью и обслуживание должно быть выполнено.

Индикатор заряда работает на основе противоположных напряжений. Если выхода через диодное трио нет, то цепь лампы замыкается на массу через поле ротора.

Диодный выход подает напряжение на ранее заземленную сторону колбы, выключая колбу (Нет протекания тока при равном напряжении с обеих сторон колбы).

Схема №7

Замок зажигания

Переключатель зажигания обеспечивает начальное питание цепи возбуждения генератора переменного тока, сокращая время, необходимое для поля для создания магнитного поля. В зависимости от того, какой тип регулятора используется, выключатель зажигания подает питание на индикатор заряда для проверки целостности колбы.

Кабели и жгуты проводов

Кабели и жгуты проводов используются для подачи напряжения, создаваемого генератором, на аккумулятор для хранения и на системы автомобиля для дополнения напряжения аккумулятора.

Принципы работы системы тарификации

Зарядные Системы используют принцип электромагнитной индукции для выработки электроэнергии. Электромагнитная индукция возникает в генераторе при вращении магнитного поля внутри неподвижного проводника. Магнитное поле может генерироваться постоянными магнитами или как в случае автомобильного генератора мощными электромагнитами.

Прохождение электрического тока через провод или обмотку заставляет магнитное поле окружать провод или обмотку. Число витков в обмотке и величина тока, протекающего по обмотке, определяют напряженность магнитного поля.

Напряженность поля дополнительно увеличивается за счет окружения катушки полюсными наконечниками. Полюса примут полярность (Север или Юг) стороны катушки, к которой они касаются, или тех, к которым они ближе всего. Объединенные обмотки (катушка возбуждения) и полюсные наконечники называют ротором. Выход генератора регулируют путем регулирования напряженности катушки возбуждения.

Исследование генерирования однофазного переменного напряжения поможет в понимании генерирования 3 фазного переменного напряжения.

Примечания:

Генерация однофазного переменного напряжения

Для генерации однофазного переменного напряжения требуется один каркас статора с обмотками и одно магнитное поле (северный и южный полюсные наконечники).

Схема №8

По мере приближения северного полюса полюсного наконечника ротора к обмотке статора уровень индуцированного напряжения в статоре начинает повышаться. Чем ближе северный полюс подходит к обмотке статора, тем выше индуцированное напряжение. Когда северный полюс достигает 90 ° к обмотке статора, максимальное количество линий магнитного потока действует на обмотку, индуцированное напряжение имеет самое высокое положительное значение (1/4 оборота).

Схема №9

Ротор продолжает вращаться, и северный полюс отходит дальше от обмотки. Напряжение падает, пока через статор не индуцируется напряжение 0 (1/2 оборота).

Схема №10

С приближением теперь Южного полюса напряжение обмотки начинает возрастать отрицательно. Когда южный полюс достигает 90 ° к обмотке, снова максимальное количество линий магнитного потока действует на обмотку, и индуцированное напряжение имеет наибольшее отрицательное значение (3/4 оборота).

Схема №11

Южный полюс продолжает двигаться дальше от обмотки, уменьшая отрицательное значение напряжения до тех пор, пока снова не будет достигнуто напряжение 0 (1 полный виток).

Это включает в себя один цикл или вращение магнитного поля на 360 °.

Схема №12

Синусоидальная волна, создаваемая одной обмоткой статора во время одного оборота одной пары полюсных наконечников, называется однофазным напряжением.

Генерация трехфазного переменного напряжения

В большинстве генераторов переменного тока используется либо двенадцати-, либо четырнадцатиполюсный ротор. Каждая пара полюсов (Северный и Южный) производит одну полную синусоидальную волну в каждой обмотке за один оборот.

Схема №13

Напряжение каждой обмотки статора суммируется для создания трехфазного напряжения.

За один оборот четырнадцатиполюсный ротор произведет семь синусоидальных волн. (Статор имеет одну обмотку (катушку) для каждой пары роторов.)

Ротор генерирует три перекрывающихся цикла синусоидального напряжения в статоре (один ротор три набора обмоток в статоре).

Общий выход составит двадцать один цикл синусоидальной волны на оборот. (3 комплекта обмоток статора, в каждом по 7 катушек).

Схема №14

Синусоидальный цикл четырнадцатиполюсного ротора и трехфазного статора.

Выпрямление напряжения

Батарея и электрическая система не могут хранить или использовать 3-фазное переменное напряжение, вырабатываемое генератором, оно должно быть выпрямлено или преобразовано в постоянное напряжение.

Для осуществления преобразования используется диодный выпрямительный мост.

Диод подобен невозвратному или однопутевому клапану, который обеспечивает прохождение текучей среды или газа только в одном направлении.

В простом преобразовании выпрямительный диод подавляет отрицательные полуволны и пропускает только положительные полуволны.

Для использования отрицательного значения полуволн применяют полное выпрямление.

Полное выпрямление отрицательных полуволн инвертирует их в положительные полуволны.

В результате получается выпрямленный пульсирующий постоянный ток.

Схема №15
Схема №16

Выпрямление трехфазного напряжения

Для достижения трехфазного выпрямления переменного напряжения используются шесть диодов. Три диода имеют положительное смещение, а три - отрицательное смещение.

Положительные полуволны проходят через диоды с положительным смещением, а отрицательные полуволны - через диоды с отрицательным смещением.

Диодное выпрямление отрицательных полуволн инвертирует их в положительные полуволны.

При полном выпрямлении напряжение постоянного тока, подаваемое на автомобиль генератором, не является идеально плавным, но проявляет небольшую пульсацию. Эта пульсация дополнительно сглаживается батареей, которая подключена параллельно генератору.

Выпрямительные диоды в генераторе не только преобразуют ток, но и предотвращают разряд батареи через 3 фазные обмотки статора. Протекание тока может происходить только от генератора к аккумулятору.

Схема №17
Схема №18
Схема №19

Регулирование напряжения

Электронный регулятор использует стабилитрон, который блокирует протекание тока до получения заданного напряжения.

Измеряемый ток от клеммы 2 проходит через термистор к стабилитрону (D2). Когда напряжение системы превышает напряжение пробоя стабилитрона, ток протекает через стабилитрон, включая транзистор 2 (TR2).

При TR2 на транзисторе 1 (TR1) отключается.

Транзистор 1 управляет током возбуждения ротора.

При выключенном TR1 ток не течет к катушке возбуждения, и генератор не имеет выхода.

Падение напряжения ниже напряжения пробоя стабилитрона останавливает ток к TR2, который включается TR1.

На поле снова подается напряжение, позволяющее генератору вырабатывать напряжение.

Схема №20
Схема №21

Система индикации оплаты

Световой индикатор системы зарядки работает по принципу противоположного напряжения. Напряжение аккумулятора подается на одну сторону лампочки, другая сторона лампочки подключается к регулятору напряжения.

При включенном ключе питание подается на лампочку, через к регулятору. Напряжение статором не вырабатывается, поэтому нет напряжения от диодного трио. Это отсутствие напряжения от диодного трио, позволяет напряжению от выключателя зажигания перетекать через регулятор на землю. Это завершает цепь, позволяющую току позволить лампочке индикатора заряда засветиться.

Когда генератор начинает вырабатывать напряжение, выход диодного трио равен напряжению батареи. Это равное напряжение подается на лампочку. При равном напряжении с каждой стороны лампочки ток протекать не может и свет выключается.

ПримечаниеСхема подключения зарядной системы приведена в разделе ЦЕПЬ ЗАРЯДКИ в ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМАХ.

Как продиагностировать генератор

Перед началом любой диагностики генератора убедитесь, что аккумулятор находится в хорошем состоянии и прошел все процедуры тестирования. Слабый или дефектный аккумулятор повлияет на тестирование генератора.

Генератор может быть испытан с использованием:

  1. GT1 или DISPlus
  2. Тестер угольных свай

Как протестировать генератор с DISplus

При использовании GT1 с MIB или DISplus доступны два режима тестирования.

  1. Тестирование с использованием плана тестирования
  2. Тестирование с использованием предустановленных измерений

Как протестировать генератор с использованием плана тестирования

Тестирование системы зарядки с использованием плана тестирования является более полным методом тестирования.

При выборе этого режима тестирования помимо генератора тестируются и другие компоненты в системе зарядки.

Доступны планы тестирования:

  1. Генератор (проверка выходного напряжения и тока)
  2. Проводка от генератора к аккумулятору (выполняет тест на падение напряжения)
  3. Индикаторная лампа заряда (состояние колбы, проводки и сигнала на колбу)
  4. Задержка включения и задержка включения (если применимо)
  5. Проводка цепи со стороны заземления (испытание на падение напряжения)

Дополнительные тесты могут быть доступны с некоторыми из тестирования компонентов.

Использование плана тестирования имеет много преимуществ.

  1. Полное тестирование системы.
  2. Функциональное описание системы на экране.
  3. Надлежащие электросхемы, предоставленные во время тестирования.
  4. Инструкции и примечания по тестированию.
  5. Инструкции по правильной настройке теста.
  6. Отображение номинальных значений.
  7. Решения.

Как протестировать генератор с помощью измерительной системы

Войдите в систему измерений и выберите Предустановленные измерения.

Инструкции по правильному подключению можно получить, нажав кнопку HELP (справка) и выбрав Help using Preset Measurement (справка по предварительно заданным измерениям).

Осциллограф будет отображаться предварительно сконфигурированным для тестирования.

Диагностическая информация, доступная через осциллограф.

  1. График напряжения.
  2. Зарядный ток.
  3. Содержание гармоник.
  4. Скорость вращения (об/мин двигателя).
Схема №22

Рекомендации для СТО

  1. Содержание гармоник - это выражение напряжения переменного тока, содержащегося в напряжении постоянного тока. Чем выше процент содержания гармоник, тем больше величина остаточного напряжения переменного тока в напряжении постоянного тока. Высокое остаточное напряжение переменного тока вызвано слабыми или отказавшими диодами в генераторе. Генераторы, у которых показания содержания гармоник выше указанных (В СДП), должны быть заменены.
  2. Перед началом диагностических процедур на системе тарификации необходимо: Запуск двигателя на холостом ходу в течение примерно 5 минут Выключение всех электрических нагрузок Это делается для того, чтобы аккумуляторная батарея была заряжена до такого уровня, при котором генератор не будет полностью использоваться и что нагрузки, необходимые во время запуска (например, стартер, насос вторичного воздуха), уже будут выключены.

Другие статьи — Электрооборудование