Почему ночью на холостом ходу с фарами и отопителем аккумулятор садится, хотя генератор работает? Включай потребители, меняй обороты и смотри, заряжается АКБ или разряжается.
Генератор крутится от коленвала через ремень и шкивы. Чем быстрее он вращается, тем больший ток может отдать. Регулятор напряжения держит на шине около 28 В: это чуть больше, чем у заряженной батареи (около 25 В), поэтому лишний ток уходит в АКБ. На холостом ходу генератор крутится медленно, а ночью включены фары, отопитель и подогрев топлива. Тогда тока не хватает, и недостающее берется из аккумулятора. Это и называют зарядным балансом.
Как генератор превращает вращение в ток, объясняет тема «Электромагнитная индукция и генератор» в программе физики. Здесь три расчета электрика: как быстро крутится генератор, сходится ли баланс и сколько АКБ потеряет за смену. Числа под формулами берутся из опыта.
Как быстро крутится генератор?
Ремень движется с одной скоростью по обоим шкивам. Маленький шкив генератора делает больше оборотов, чем большой шкив коленвала, во столько раз, во сколько он меньше.
Заряжается или разряжается?
Ток генератора делится между потребителями и аккумулятором. Если генератор дает больше, чем нужно, остаток заряжает АКБ. Если меньше, аккумулятор отдает недостающее.
Сколько АКБ потеряет за смену?
Ток, умноженный на время, это заряд в ампер-часах. Сравни его с емкостью батареи. Если к утру ушло больше половины, мороз и густое масло могут не дать завести машину.
Пока генератор крутится медленно, его напряжение меньше 28 В, и ток в сеть не идет: он не может «перебороть» аккумулятор. Это обороты начала отдачи, около 1000–1200 об/мин генератора.
Дальше ток быстро растет с оборотами. Но у обмоток есть индуктивное сопротивление, которое тоже растет со скоростью, а железо статора насыщается. Поэтому кривая выходит на полку: больше номинального тока генератор не даст, как его ни крути. Номинальный ток пишут на табличке, например 28 В 100 А.
Отсюда главный вывод: на холостом ходу генератор работает в самом начале кривой, где тока еще мало, и баланс почти всегда хуже. Поэтому передаточное число шкивов выбирают так, чтобы уже на холостом ходу хватало хотя бы на основных потребителей.
Самосвал долго стоит в очереди у экскаватора на холостом ходу с фарами, отопителем и подогревом топлива. Если баланс минус, к концу смены АКБ заметно разряжены.
На ТО меряют напряжение на клеммах АКБ при работающем двигателе: 27,5–28,5 В значит регулятор в порядке. Меньше 26 В это недозаряд, больше 29 В перезаряд.
Ослабший или замасленный ремень проскальзывает и свистит, генератор недокручивается. Натяжение ремня проверяют прогибом от усилия пальца или натяжителем.
Добавляешь светодиодную балку, второй кондиционер или подогреватель? Сначала посчитай баланс. Иногда приходится ставить генератор мощнее или менять шкив.
Когда машина стоит долго, ее лучше заглушить, чем держать на холостом: холостой ход изнашивает двигатель, жжет топливо и при большой нагрузке на сеть все равно садит АКБ.
В пробке ночью зимой с печкой, обогревом стекол и фарами баланс у легковушки тоже часто минус. Поэтому после коротких зимних поездок аккумулятор садится.
Характеристика генератора взята как плавная кривая: ток появляется с 1100 об/мин и выходит на номинал к 6000 об/мин; горячий генератор дает на 15 % меньше. Проскальзывание ремня условно снижает обороты генератора на 45 %. Токи потребителей постоянные и посчитаны при 28 В. Ток заряда АКБ зависит только от степени заряда: почти полная батарея берет 2–4 А, разряженная до 18–20 А. Разряд считается при постоянном токе, без учета того, что емкость батареи на морозе меньше. Напряжение на шине при нехватке тока взято примерно: 25–26 В при заряде, 23,5–25 В при разряде. Емкость 400 А·ч соответствует двум параллельным парам батарей по 200 А·ч.