Меню

Автомобильные генераторы как их можно еще использовать

Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора

В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.

Функции генератора

При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).

Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.

Виды генераторов

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

  • постоянного тока;
  • переменного тока.

Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:

  • малая мощность и эффективность;
  • необходимость в постоянном контроле и обслуживании;
  • небольшой срок службы.

Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.

Устройство генератора переменного тока

Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.

Генератор состоит из следующих основных элементов:

  • привод со шкивом, подшипниками и валом;
  • ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
  • статор с сердечником и обмоткой;
  • корпус, состоящий из двух крышек;
  • регулятор напряжения;
  • выпрямительный блок или диодный мост;
  • щеточный узел.

Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.

Корпус

В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.

В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.

Привод

Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.

Ротор

На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кольца. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Через контактные кольца на обмотку возбуждения поступает питание от аккумулятора. Контакты обмотки припаяны к кольцам.

На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом крепится крыльчатка вентилятора. Их может быть две. Они нужны для охлаждения внутренних деталей генератора. Также на обоих концах ротора установлены необслуживаемые шариковые подшипники.

Статор

Конструктивно статор имеет форму кольца. Это основная деталь, служащая для создания переменного тока от магнитного поля ротора. Состоит из обмотки и сердечника. В свою очередь, сердечник состоит из соединённых стальных пластин, в которых образуются 36 пазов. В пазы навивается три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Может быть две схемы соединения обмоток: «звезда» и «треугольник». По схеме «звезда» концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. По схеме «треугольник» концы обмоток выводятся отдельно.

Выпрямительный блок или диодный мост

Выпрямительный блок выполняет задачу по преобразованию переменного тока генератора в постоянный, который необходим для питания бортовой сети автомобиля. Другими словами, он выдает напряжение стабильной и одинаковой величины.

Блок также называют диодным мостом, который состоит из двух радиаторных пластин (положительной и отрицательной) и диодов. На каждую фазу приходится по два диода. Сами диоды герметично вмонтированы в пластины. Диодный мост имеет форму подковы.

С обмотки статора ток поступает на диодный мост, затем «выпрямляется», и подается на выводной контакт на задней крышке.

Через диоды ток проходит только в одном направлении, при этом отсекаются токи обратной полярности. Диодный мост может находиться в корпусе генератора, а может быть вынесен за корпус. Но чаще всего он крепится на внутренней стороне задней крышки.

Регулятор напряжения

Регулятор поддерживает напряжение генератора в определенных пределах. В современных моделях применяются полупроводниковые электронные регуляторы напряжения. Они устанавливаются сверху блока щеткодержателей.

Регулятор напряжения и щеточный узел

Когда двигатель работает на больших оборотах, то напряжение на обмотке статора может доходить до 16В. Такое напряжение не должно поступать в бортовую сеть. Чтобы это исключить, регулятор напряжения, получая ток от АКБ, будет снижать его значение. Малый ток на обмотке ротора будет создавать такое же малое магнитное поле. Это значит, что на обмотке статора будет понижаться напряжение.

Щеточный узел

Щеточный узел в современных генераторах объединен с регулятором напряжения в один неразборный механизм. Он передает ток возбуждения на медные контактные кольца ротора. Это простая конструкция, которая состоит из щеткодержателя, двух графитовых щеток и прижимающих пружин.

Принцип работы

Теперь разберем подробнее работу генератора переменного тока в автомобиле. При включении зажигания, на щеточный узел подается ток от аккумуляторной батареи. Через щеточный узел он попадает на медные контактные кольца, а затем на обмотку возбуждения ротора. Напомним, что ротор, по сути, является электромагнитом, который создает магнитное поле. Коленчатый вал через шкив и ременную передачу начинает вращать ротор. Вокруг ротора расположен статор, который от вращения начинает вырабатывать переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.

Через диодный мост переменный ток “выпрямляется” и преобразуется в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Так автомобильный генератор обеспечивает питание потребителей и подзаряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при возрастании частоты вращения ротора. Таким образом поддерживается стабильная нагрузка.

В салоне автомобиля на приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает состояние устройства. Например, лампа может загореться при обрыве ремня. Тогда питание сети будет идти только через аккумулятор. Продолжительность работы в этом случае будет зависеть от уровня заряда АКБ.

Параметры генератора

Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:

  • номинальный ток и номинальное напряжение;
  • номинальная частота возбуждения;
  • частота самовозбуждения;
  • коэффициент полезного действия (КПД).

Номинальное напряжение для бортовой сети автомобиля от генератора 12В или 24В. Токоскоростная характеристика показывает зависимость силу тока от частоты вращения генератора.

Характеристика генератора

Напряжение генератора можно измерить мультиметром. При всех выключенных потребителях без нагрузки на холостом ходу мультиметр должен показывать напряжение в пределах 14,3В – 15,5В. Если напряжение после запуска двигателя свыше 14В, то это может говорить о разряде АКБ и зарядке его генератором. При поочередном включении потребителей (фары, подогрев, кондиционер и т.д.) напряжение уменьшается примерно на 0,2 после каждого включения. Но в итоге напряжение не должно снижаться ниже 12,8В. Если значение меньше, то аккумулятор начнет разряжаться. Если напряжение, наоборот, сильно высокое (14В и выше), то это может привести к выходу АКБ из строя. При этом на выходе самого аккумулятора напряжение должно быть в пределах 12,6В – 12,7В.

Напряжение генератора под нагрузкой может отличаться от номинальных значений 12В. После включения всех потребителей тока значение должно быть в пределах 13,5В – 14В. Если ниже, то это может указывать на неисправность устройства. Допустимым пределом считается 13В.

На картинке ниже показана подробная схема подключения генератора в автомобиле.

Схема подключения генератора

Мощность автогенератора

Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.

Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р – мощность, I – сила тока, U – напряжение.

Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В – 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.

По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.

Основные неисправности

Устройство довольно надежное и должно работать продолжительное время, но некоторые компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Неисправности могут иметь механический или электрический характер.

Механические неисправности

Главной возможной поломкой может быть обрыв приводного ремня. В этом случае вращение от коленвала на ротор не будет передаваться. Всю нагрузку на себя берет аккумулятор, который начнет разряжаться. Это покажет контрольная лампа в салоне автомобиля. Чтобы избежать обрыва ремня, нужно периодически проверять его состояние и натяжение.

Также может случиться простой износ графитовых щеток. В этом случае надо менять весь щеточный узел.

Электрические неисправности

Неполадки с электрикой в генераторе случаются нередко, и заметить их трудно. Может возникнуть замыкание в обмотках возбуждения ротора или статора, обрыв обмотки. Может выйти из строя регулятор напряжения, что чревато большими проблемами для всей электроники и АКБ. Также случается так называемый пробой диодного моста по различным причинам. Нельзя отключать генератор или АКБ во время работы двигателя. Также нужно следить за надежностью соединений, чистить клеммы и т.д.

Каждому водителю нужно знать устройство и принцип работы автомобильного генератора. Это поможет избежать многих проблем, которые могут возникнуть с устройством. Нужно регулярно следить за компонентами генератора. Проверять натяжение и состояние приводного ремня, крепление устройства, напряжение и другое. При правильной эксплуатации устройство прослужит исправно долгие годы.

Источник

Генератор автомобильный: характеристики, схема подключения, устройство, принцип работы

Автомобильный генератор – это устройство, преобразующее механическую энергию вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания в электрическую. Генератор с регулятором напряжения называется генераторной установкой.

Читайте также:  Генератор с авторазбора для тойота

Генератор в автомобилях появился в 10-х годах ХХ века. Агрегат являлся основным источником электрического тока для бесперебойной работы электрооборудования и подзарядки аккумулятора, поддерживал определённый уровень напряжения при работающем двигателе. Это были большие и ненадёжные устройства. Когда изобрели кремниевые и селеновые выпрямители, то в автомобили стали устанавливать генераторы переменного тока. Современные трёхфазные автогенераторы производят переменный ток, при малых габаритах обладают хорошей мощностью и доступной ценой.

В стандартной схеме автомобиля имеется 2 источника питания – генератор и аккумулятор (АКБ). Их различие в том, что генератор вырабатывает электроэнергию, а батарея – накапливает.

Автомобильный генератор — это своеобразная миниэлектростанция для автомобиля

С годами принцип работы генератора остался прежним: чтобы на обмотке статора появилась электроэнергия, внутри него должен вращаться ротор и создавать магнитное поле. Механическую энергию устройство получает от коленчатого вала двигателя и превращает её в электрическую силу.

К стабильности устройства предъявляются самые строгие требования, потому что устройство обеспечивает постоянную работу практически всех компонентов автомобиля. Мощность современного генератора в обычном легковом автомобиле составляет почти 1 кВт.

В статье всё про автомобильный генератор: что это такое, назначение, характеристики, виды, устройство, принцип работы, неисправности и полезные советы.

Что это такое

Электрическое оборудование автомобиля постоянно нуждается в электроэнергии. И если на этапе запуска двигателя достаточно только заряда аккумуляторной батареи, то при включении в работу всех потребителей, накопленной энергии хватит ненадолго.

Самый первый генератор переменного тока был разработан американской компанией «Невиль» в 1946 году, который устанавливали на автобусы и военное авто. В его конструкцию входили все детали, характерные для устройств этого типа: сам генератор переменного тока, обмотка возбуждения, реле обратного тока, блок селеновых выпрямителей, ограничитель тока, ключевой стабилизатор напряжения и ограничитель тока. Мощность устройств была 4 кВт, а по массе они были в 2,5 раза меньше, чем автогенераторы постоянного тока.

Кстати в переводе на английский язык генератор называется alternator — это производное от alternating current (переменный ток). Вот почему на приборной панели иностранных авто амперметр обозначали словом ALT.

В СССР в 1954 г. были впервые представлены генераторы переменного тока со стабилизатором напряжения и селеновыми выпрямительными диодами. В 1960 г. в США компанией «Крайслер» был представлен улучшенный генератор с кремниевыми выпрямителями и начался их серийный выпуск. В СССР в 1967 г. выпустили конкурента крайслеровского генератора под названием Г250.

Автомобильный генератор Г250

Генератор для автомобиля – не просто источник, но и единственный производитель электрического тока. Это миниэлектростанция для автомобиля. Её главное назначение заключается в обеспечении бесперебойной работы бортовой сети автомобиля при работающем двигателе. Автовладельцы этот прибор называют также «гена».

Поддерживаемого генератором напряжения должно хватать не только на питание для электрооборудования, но и для восполнения заряда в АКБ. При неисправном устройстве аккумулятор быстро разрядится, и автомобиль лишится сразу двух источников энергии. Придётся в этом случае «прикуривать» своё авто или искать новый источник электроэнергии.

Назначение

Главные функции автомобильного генератора:

  • Держит непрерывный и постоянный заряд АКБ при работающем моторе;
  • Помогает бесперебойно работать всем потребителям энергии в нормальных условиях (система зажигания, бортовой компьютер, светотехника, система диагностики и др.) при пуске двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно в этот момент стартер потребляет немалое количество энергии;
  • С аккумулятором обеспечивает бесперебойную работоспособность всех потребителей вместе в экстремальных условиях;
  • Восстанавливает заряд АКБ после пуска мотора при помощи стартера. Причём электрическое напряжение в бортовой сети пребывает в диапазоне, которое больше электрохимического потенциала пластин аккумулятора.

Автомобильный генератор подключается к электрической цепи параллельно АКБ. А заряд аккумуляторной батареи происходит в тот момент, когда вырабатываемая электроэнергия больше напряжения АКБ.

Схема подключения автомобильного генератора

Мощность тока, который вырабатывает автогенератор, зависит от оборотов коленвала. Поэтому напряжение растёт при увеличении оборотов шкива в геометрической прогрессии. Чтобы не допустить перезаряд, в генераторе имеется регулятор напряжения. Он контролирует количество напряжения на выходе – оно должно составлять от 13,5 до 14,7 вольт.

Если генератор выйдет из строя, то потребители тока смогут работать за счёт аккумулятора. Чтобы продлить жизнь АКБ следует отключить все ненужные энергопотребители: кондиционер, отопитель, радио. Когда аккумулятор полностью разрядится, то автомобиль может ещё какое-то время проехать, а потом мотор заглохнет (в современных авто).

Основные характеристики и мощность генератора

Возможности генератора должны совпадать с потребностями автомобиля. При любом режиме движения, производимой устройством энергии должно хватать на прогрессивную зарядку аккумулятора, а напряжение должно быть стабильным, чтобы не повредилось устройство бортовой сети.

Основным показателем генераторной установки является токоскоростная характеристика. Она демонстрирует зависимость силы тока от частоты вращения ротора при постоянной величине напряжения.

Для любого электрического генератора важны следующие характеристики:

  1. КПД – коэффициент полезного действия (% — проценты);
  2. Выдаваемый ток (А — амперы);
  3. Напряжение (В — вольты);
  4. Мощность (Вт – ватты);
  5. Частота вращения ротора (оборотов в минуту).

Автомобильный генератор должен отвечать следующим характеристикам:

  1. Напряжение – его должно быть достаточно, как при неработающих, так и при включённых энергопотребителях автомобиля. Обычно напряжение составляет 12В-24В. Чтобы определить, какое напряжение должен выдавать автомобильный генератор в легковом авто, достаточно провести простой тест с его измерением: на холостом ходу при отключённых электронных приборах, оно должно быть в пределах 14,3В — 15,5В. Если всё включать по очереди, напряжение будет постепенно снижаться (по 0,2В), но ниже 12,8В оно опускаться не должно. Снижение показателя менее 12,8В вызовет разрядку аккумулятора. Если напряжение после запуска ДВС более 14В, то это может вызвать поломку АКБ. По ГОСТу 52230-2004 напряжение у всех генераторов может быть от 7,14 до 28 вольт. К примеру, напряжение бортовой сети в легковых авто составляет 12В, а в мощных машинах – 24В. Максимум тока отдаётся при частоте вращения ротора в 6000 оборотов в минуту.
    На фото проверка напряжения генератора
  2. Сила тока – для легкового авто хватает 80А. Но у разных типов машин этот показатель достигает 140А. Сила тока влияет на мощность автогенератора, поэтому гнаться за большими значениями тут не стоит. Слишком мощная генераторная установка создаёт запредельную нагрузку для электроники автомобиля.
  3. Мощность – её можно рассчитать самостоятельно: силу тока умножить на напряжение (P = I * U). К примеру, при силе тока в 80А и напряжении в 13,5В мощность равно 13,5В*80А=1080 Вт или 1,08 кВт. Полученное значение генератор будет выдавать при 3000 об/мин. и выше, а на холостом ходу – ¾ от возможного максимума. Если одновременно включить все энергоёмкие потребители, то генератор может не справиться с возникшей нагрузкой. В этом случае ему на помощь придёт АКБ, который будет отдавать часть недостающей мощности. Если использовать более мощный генератор, то бортовая сеть может не выдержать такой нагрузки. Средняя мощность генератора составляет 1380 Вт.

Ещё одна важная характеристика генератора – КПД. У современных агрегатов коэффициент полезного действия равен 50-60%.

Главные требования, предъявляемые к автомобильному генератору:

  • Выходные параметры устройства должны быть такими, чтобы при всех режимах движения авто не было прогрессивного разряда АКБ;
  • Генератор должен обеспечивать стабильное напряжение в бортовой сети при любых нагрузках.

Классификация генераторных установок основана на том, какой ток вырабатывает автомобильный генератор. Сегодня известны 2 разновидности агрегата:

Тип Принцип работы Особенности
Генератор постоянного тока Устройство работает без выпрямителя и вырабатывает постоянный ток. Данный вид генератора капризный и маломощный, имеет ограниченный срок службы. Сегодня генератор постоянного тока потерял актуальность, его применяли до 60-х годов прошлого века.
Генератор переменного тока Популярный вид современных автогенераторов производит переменный ток. На выходе имеет полупроводниковый выпрямитель. Первые генераторы переменного тока появились в 1946 году. Они были в несколько раз меньше по массе и показывали более высокую производительность.

Генератор постоянного тока

Генераторы постоянного тока применялись на таких автомобилях как ГАЗ-51, ГАЗ-69, ГАЗ-М-20 «Победа», а также на железной дороге вплоть до 1960-х гг. Со временем автогенераторы постоянного тока были заменены трёхфазными переменными генераторами.

У генераторов постоянного тока имелось множество минусов:

  • малая мощность;
  • не совсем удобная схема подключения;
  • невысокий КПД;
  • большой размер и вес прибора;
  • нуждался в частом техническом обслуживании.

Поскольку в настоящее время в автомобилях применяется только генератор переменного тока, изучим его устройство более подробно.

Устройство генератора переменного тока

Генератор представлен специальным устройством, способным преобразовать механическую энергию, вырабатываемую мотором, в электрическую. Совместно с другим элементом цепи – регулятором напряжения, образуется генераторная установка.

Всего бывает 2 вида генераторов переменного тока: стандартный и компактный, но их общее устройство одинаковое. Стандартное устройство гораздо больше, чем компактное.

Краткий принцип действия автомобильного генератора становится понятен при рассмотрении схемы его работы:

  • взаимное передвижение рамки и окружающего её магнитного поля провоцирует образование электродвижущей силы;
  • в качестве электромагнита в генераторе служит статор;
  • электродвижущая сила возникает в якоре и снимается с колец;
  • якорь, находящийся внутри генератора, намагничивается, в обмотках появляется электроэнергия.

Показатели выходящего с элемента напряжения действуют на магнитную силу и скорость вращения.

Устройство генератора переменного тока

На современных машинах используют приборы переменного напряжения, именно они по большей степени соответствуют всем заявленным требованиям. Рассмотрим, из чего состоит генератор переменного тока.

Генератор располагается над мотором. В корпусе устройства располагаются элементы источников тока, и они выступают основой для обмотки. При выпуске берут лёгкие сплавы, для охлаждения используются специальные сквозные соустья, отводящие температуры от обмотки.

У основной части защитного кожуха расположены подшипники с прикреплённым ротором – элементом источника энергии. Внутри кожуха находятся все части устройства, а сам корпус представлен двумя крышками, находящимися с двух сторон. Один конец совмещён с приводным валом, а второй с контрольными кольцами. Концы совмещены болтами из алюминиевого сплава. Они лёгкие и довольно тонкие, поэтому они способны рассеивать тепло.

Какой ток выдаёт автомобильный генератор – переменный, а затем диодный мост преобразует его в постоянный.

Важным компонентом цепи является щёточный узел, переносящий напряжение на контактные кольца и запускающий функционирование узла. Его компоненты примитивны: графитные щётки, пружины и щёткодержатель. Каждый компонент устройства и принцип работы этой цепи стоит рассмотреть отдельно.

Корпус

Внутри корпуса находятся основные составляющие автомобильного генератора. Корпус включает в себя две крышки, соединённые между собой шпильками или гайками. Элементы корпуса производятся из лёгкого материала, который быстро отводит тепло и не имеет способности намагничиваться.

Крышка не должна быть герметичной, на её поверхности имеются компоненты крепления к мотору (крепёжные лапы) и вентиляционные отверстия для теплоообмена. На обратной стороне присутствует диодный мост, щёткодержатель, встроенный регулятор напряжения и выводной контакт, обеспечивающий движение электрического тока от самого генератора к потребителям энергии.

Привод

Движение от коленчатого вала двигателя передаётся на шкив генераторной установки и запускает движение ротора. Интенсивность вращения шкива заметно больше скорости движения коленвала (в 2-3 раза, зависимо от электрической схемы подключения).

Читайте также:  Небольшой дизельный генератор для дачи

Крутящий момент от мотора переходит за счёт ремённой передачи. Она представляет поликлиновой ремень и клиновой (зависит от конструкции). В современных машинах применяют последний вариант, потому что считают его более надёжным, безопасным и долговечным.

Этот компонент необходим для передачи вращения от коленчатого вала ДВС к ротору генератора при помощи ремня. Чем больше размер шкива, тем меньше энергии нужно для вращения генератора. В современных авто имеются обгонная муфта, которая сглаживает колебания вращения шкива и сохраняет ресурс ремня.

Как выглядит шкив для генератора

Ротор

Это вал из стали с двумя втулками. У вала ротора расположена обмотка возбуждения, создающая магнитное поле. Если рассмотреть принцип работы ротора, то это обыкновенный электромагнит, располагающийся между сердечников. Полюсные половины необходимы для регулировки и концентрированного направления магнитных полей, каждая из частей состоит из шести выступов, которые называют «клювы».

Где находится ротор генератора

Кроме этого на валу ротора расположены 2 медных контактных кольца. Иногда для их производства используют сталь или латунь. Через контактные кольца на обмотку ротора поступает заряд от аккумулятора. К кольцам припаяны выводы обмотки. На концах ротора с двух концов установлены шариковые подшипники.

От того, сколько полюсов у автомобильного генератора, зависит количество герц, полученных за оборот на катушке зажигания. Количество оборотов ротора в автомобильном генераторе составляют 700-1200 оборотов минуту на холостом ходу, а при разгоне от 5000 до 7000 об./мин.

Статор

По внешнему виду элемент представлен в форме кольца из стальных листов, изолированных эпоксидкой. Он установлен внутри корпуса. Это очень важная деталь, которая служит для создания переменного тока, исходящего от магнитного поля ротора. Состоит он из двух основных частей – сердечника и обмотки.

Статор автомобильного генератора

Сердечник включает в себя стальные пластины, в которых формируется 36 отверстий. В пазах есть тройная медная обмотка, обеспечивающая выработку мощности генератора. Есть и другие популярные схемы, например звезда и треугольник. В обмотке типа звезда компоненты соединяются в одной точке, а в треугольнике концы обмоток выходят отдельно.

Ток со статора выпрямляется полупроводниковыми диодами и преобразуется в постоянный пульсирующий. Дальше выпрямленный ток идёт к бортовой сети.

Выпрямительный блок или диодный мост

От того, какой выпрямитель устанавливается в автомобильном генераторе, зависит качество его работы и долговечность. Выпрямительное устройство по схеме Ларионова выполняет главную задачу: он преобразует переменный ток в постоянный, который обеспечивает работоспособность всей бортовой системы машины. Диодный мост в форме подковы уравнивает показатели, делая их постоянными и стабильными.

Компонент включает две радиаторные пластины, с положительным и отрицательным зарядом. На каждой из них находится по два герметично впаянных диода. По форме элемент представлен в виде классической подковы. Всего объединяется 6 мощных диодов.

Диодный мост автомобильного генератора

На элемент ток поступает с обмотки статора, потом показатель выпрямляется и переходит на выводной контакт. Сквозь диоды ток поступает только в одном направление. При другой полярности действие отсекается. Элемент находится внутри корпуса самого генератора или выносится за его пределы. В современных машинах его размещают на внутренней стороне задней крышки.

Всего бывает 2 типа диодных мостов:

  • таблеточные, которые припаяны к системе охлаждения;
  • силовые, которые запрессованы в теплоотводящие пластины.

Регулятор напряжения

Регулятор корректирует напряжение генератора и удерживает значения в необходимом диапазоне при смене нагрузки, частоты вращения ротора автогенератора и температуры воздуха. Современные модели, устанавливаемые на авто позднее 2010 года, работают с полупроводниковыми электронными регуляторами. Они расположены поверх блока щёткодержателя, либо выводятся отдельно.

Если двигатель работает на больших оборотах, напряжение на обмотке способно достигать критических отметок, вплоть до 16В. Задача полупроводникового регулятора – предотвратить попадание такого тока в сеть бортового компьютера и не допустить замыкания. Низкий ток на обмотке способен создавать слабое магнитное поле и провоцировать снижение отметок напряжения.

Фото регулятора напряжения

Основное предназначение регулятора напряжения – коррекция подаваемого напряжения на бортовые системы и клеммы аккумулятора. Это необходимо для соблюдения рекомендуемых показателей вольт. В случае с автомобильным генератором, отметки должны находиться в пределе от 14,8 до 14,5 Ватт. Регулятор также способен выпрямлять напряжение на обмотке возбуждения.

Даже автомобилист с внушительным опытом езды на машине не может контролировать и обеспечивать равные обороты двигателя на отдельных отрезках времени и участках дороги. Коленчатый вал двигателя, передающий крутящий момент к генератору, всегда вращается с разной интенсивностью. В результате компонент вырабатывает разное напряжение, что опасно для электроники в авто.

Щёточный узел

Съёмный пластмассовый компонент объединяется по цепи с регулятором напряжения, это целостный, неразборной механизм. Задача щёточного узла – передача тока возбуждения на медные контактные кольца ротора. Такая конструкция включает прижимающие пружины (меднографитовые или электрографитовые), сам щёткодержатель и графитовые щётки.

Принцип работы

В основе работы генератора лежит принцип электромагнитной индукции. При прохождении магнитного потока сквозь электромагнитную катушку в ней возникнет электрический ток. Это можно увидеть, подсоединив к её концам гальванометр. Если рядом с этой катушкой вращать магнит, то с витками катушки будет проходить по очереди северный и южный полюс магнита. В катушке возникнет переменный ток. Мы получили простейший генератор.

А как этот принцип происходит в автомобильном генераторе? Из листов электротехнической стали изготавливают статор. Во все его пазы укладываются электромагнитные катушки. Эти катушки соединены друг с другом в электрическую цепь. Она называется обмотка статора.

Ключевой узел состоит из 3 обмоток, совмещённых между собой на магнитопроводе. Напряжения в обмотках смещаются по отношению друг к другу на 120 градусов и собираются в двух вариантах – треугольник и звезда. В первом случае фазные токи будут ниже напряжения отдаваемого генератором почти вдвое (1,7 раз). Теперь понятно, как соединены обмотки автомобильного генератора и для чего это сделано.

Схемы подключения треугольник и звезда

Если снова провести магнитом внутри обмотки статора, то в ней возникнет электрический ток. Если скорость вращения магнита будет небольшая, то и напряжение на обмотке будет маленьким и наоборот. Вырабатываемое напряжение меняется в зависимости от скорости вращения магнита. Но в реальных условиях в автомобиле переменное напряжение нам не подходит. Поэтому в автомобиле вместо обычного магнита применяется электромагнит, который поддерживает стабильное напряжение.

Электромагнит – это катушка, в которую подали электрический ток с образованием вокруг неё магнитного поля. Чем сильнее подаётся напряжение на катушку, тем сильнее магнитная сила электромагнита.

А как будет выглядеть настоящий электромагнит, применяемый в автомобильном генераторе? Он выглядит так: на вал устанавливают сердечник и не него наматывают много слоёв проволоки из меди. Её концы соединяются с контактными кольцами. А к ним будут подводиться 2 графитовые щётки. Причём одна из щёток соединена с массой транспортного средства (с минусовой клеммой АКБ), а вторая – с плюсовой клеммой батареи через замок зажигания.

При повороте ключа зажигания электрический ток пойдёт от положительной клеммы АКБ по обмотке статора, и вернётся обратно в батарею. А это значит, что электрическая цепь замкнулась – вокруг обмотки статора появилось магнитное поле.

Чтоб увеличить и определить направление магнитного поля в конструкцию встраиваются два шестиполюсных сердечника. В итоге получается электромагнит или ротор. Во время работы генератора он вращается внутри статора, вырабатывая электрический ток.

Ротор автомобильного генератора

Ротор закрепляется на 2-х шариковых подшипниках, установленных на задней и передней крышке корпуса генератора. Дополнительно в задней крышке имеется щёткодержатель с щётками, к нему подводится провод от замка зажигания. Также в задней крышке генератора выводится контакт.

На внутренней стороне задней крышке автомобильного генератора устанавливается диодный мост. Это так называемый выпрямитель тока. Дело в том, что на обмотке статора вырабатывается переменный ток (поэтому генератор так и называют – переменного тока). Но в электрооборудовании авто применяется постоянный ток. Поэтому в конструкцию генератора внесён выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный. В результате с обмотки статора переменный ток подаётся на диодный мост, ток выпрямляется и на выводной контакт подаётся уже постоянный ток, который пригоден для бортовой сети.

Где расположен диодный мост генератора

В щёткодержателе расположены 2 графитовые щётки. Их постоянно поджимают мягкие пружины к контактным кольцам. Сверху установлен регулятор напряжения. Для чего он нужен? Когда мотор работает с максимальными оборотами, то ротор вращается с высокой частотой. В этом случае напряжение на обмотке статора может достичь 16 вольт. Это плохо скажется на работе электроники, в частности, 12-вольтовые лампы накаливания будет часто перегорать. Чтобы это исключить, в конструкцию генератора встроили регулятор напряжения. Он, получая ток от замка зажигания, будет уменьшать его значение. Небольшой ток в обмотке статора будет создавать малое магнитное поле. То есть, на обмотке статора будет снижаться напряжение.

А каким образом вращается ротор? Ведь он сам по себе не может начать вращение. Для его вращения на вал ротора устанавливается клинообразный шкив. Крутящий момент будет передаваться на шкив ротора при помощи похожего шкива коленчатого вала ДВС, а сама передача будет происходить при помощи клинового ремня.

Вот как работает генератор в автомобиле:

  1. При включении зажигания от АКБ подаётся ток на щёточный узел. Через него ток попадает на контактные кольца, а потом на обмотку ротора.
  2. Коленвал через ремённую передачу и шкив вращает ротор.
  3. Вокруг ротора находится статор, который от вращения ротора-электромагнита начинает вырабатывать переменный ток.
  4. Когда ротор начинает вращаться с определённой частотой, обмотка возбуждения получает питание от самого генератора.
  5. Переменный ток, проходя через диодный мост, выпрямляется в становится постоянным – пригодным для питания бортовой сети автомобиля. Благодаря генератору в авто работают энергопотребители и подзаряжается аккумулятор.
  6. Регулятор напряжения служит для изменения обмотки возбуждения при увеличении частоты вращения ротора, чтобы нагрузка держалась в стабильном режиме.
  7. На приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает его состояние. Если она загорается, то это значит, что генератор неисправен и питание бортовой сети обеспечивает только аккумулятор. Когда он сядет, то вся электрика в авто перестанет работать.

Принцип работы автомобильного генератора

Это наглядное видео поможет вам хорошо понять принцип работы генератора:

Чтобы лучше понять, как работает основной источник электроэнергии, надо рассмотреть принцип его действия в разных режимах:

  1. В момент пуска двигателя основным элементом электрической энергии является стартер. При создании высокой нагрузки, после поворота ключа зажигания, обеспечивается снижение напряжения, передаваемого на АКБ. Потребители цепи получают ток исключительно с аккумулятора, заряд которого стремительно убывает. По этой же схеме проявляется зависимость от температуры воздуха, потому АКБ зимой разряжается быстрее.
  2. После запуска мотора именно автомобильный генератор становится источником питания. Устройство передаёт напряжение, необходимое для подзарядки АКБ. После полного заряда уровень тока падает, а генератор вновь берет на себя функцию основного источника питания.
  3. При подключении дополнительных нагрузок в виде кондиционера и обогрева салона, скорость вращения ротора заметно падает, генератор не может в полной мере покрыть потребности авто в электропитании. Часть нагрузок берет на себя аккумулятор, функционирующий параллельно с источником питания. Это приводит к его постепенной разрядке.

Какое напряжение выдаёт автомобильный генератор – на выходе сила тока составляет 13,2-14,5В, при пересчёте это 80-140А, соответственно среднее значение — 100А.

То, сколько выдаёт автомобильный генератор ампер на аккумулятор – величина непостоянная, она зависит от характеристик работы машины. Если подключены дополнительные источники, а обороты мотора малы, АКБ не станет заряжаться, она будет «помогать» генератору обеспечивать все заданные функции. Когда обороты мотора увеличиваются, то генератор будет сам питать все потребители, а избыток мощности будет идти на зарядку аккумулятора. Когда АКБ будет заряжена полностью, то регуляторное реле снизит ток возбуждения, чтобы не допустить увеличения напряжения в бортовой сети, что может быть опасно.

Читайте также:  Замена щеток генератора хендай соната тагаз

Как подключить автомобильный генератор? Вот самая простая схема:

Как подключить автомобильный генератор

Основные неисправности автомобильного генератора

Перечень основных механических и электрических неисправностей, а также простые методы их устранения:

  1. Обрыв ремня генератора. Это самая частая неисправность, при которой двигатель всё равно продолжит свою работу. Шкив коленвала вращается, но это вращение на ротор генератора не передаётся. В приборной панели загорится лампа разряда АКБ. Это указывает на то, что генератор его не заряжает. Как долго можно проехать на одном аккумуляторе? Это будет зависеть от его состояния. Чтобы в дороге ремень не оборвался, необходимо периодически проверять его состояние.
    Как выглядит обрыв ремня генератора
  2. Пробуксовка приводного ремня. Его надо подтянуть, предварительно удостоверившись в абсолютной работоспособности подшипников. При этой неисправности при разгоне может быть слышен свистящий звук. Если происходит проскальзывание ремня, то лучше всего будет его полностью заменить.
  3. Зависание щёток. Щёткодержатель необходимо очистить, удалить всю грязь, усилить пружины.
  4. Износ графитовых щёток. Это приведёт к плохому контакту с медными кольцами. Следует полностью заменить щёточный узел.
    Сравнение новых и старых щёток
  5. Подгорание или износ контактных колец. Элементы надо зачистить и проточить, либо полностью заменить.
  6. Выгорание или коррозия контактов. Нужно проверить работоспособность каждого компонента, найти повреждение, заменить его или очистить от ржавчины.
  7. Неисправность регулятора. Элемент не поддаётся ремонту, его придётся заменить.
  8. Срабатывание защитного реле. Если имеется замыкание, его стоит обнаружить и ликвидировать.
  9. Износ подшипников. Заменять их надо в строгом соответствии, иначе генератор не запустится.
    Развалившийся подшипник генератора
  10. Деформация корпуса генератора. Из-за этого могут повредиться внутренние компоненты устройства.
  11. Витковое замыкание. Генератор разбирают и оценивают состояние обмотки статора, при её повреждении компонент заменяют новым.
  12. Провисание ремня. Его следует подтянуть, при его просадке – сменить. Чтобы проверить его натяжку, надо нажать на середину ремня между шкивами и измерить прогиб. Величину нажатия и прогиба узнаём в инструкции к автомобилю, но, как правило, он должен быть не более 15 мм.
    Проверка натяжения ремня генератора
  13. Пробой (выгорание) диодного моста. Это часто происходит из-за неверных манипуляций автомобилиста. Например, это может произойти, если отключить клеммы АКБ при работающем моторе. Диодный мост придётся менять полностью.
  14. Выгорание конечных проводов. Их необходимо заменить точно такими же проводами (сечение и длина).
  15. Выгорание обмотки ротора. При проверке мультиметром сопротивление обмотки должно составлять 1,8-5 Ом. Если показатель меньше 1,8 Ом, то в витках присутствует короткое замыкание. А если значение сопротивление более 5 Ом, то имеется обрыв обмотки.

Самые частые неисправности генератора: обрыв ремня устройство, поломка регулятора напряжения, износ подшипников. Обнаружить поломку генератора можно по подозрительному шуму из подкапотного пространства, например, стуку или вою. Либо на приборной панели постоянно горит сигнальная лампа разряда АКБ, фары горят тусклым светом или при работе мотора слышен дребезг.

Рекомендуется сразу при снятии автомобильного генератора для ремонтных работ заменить диодный мост, регулятор, щётки и подшипники. Это обеспечит прибору повышенную надёжность.

Как проверить автомобильный генератор своими руками

Для проверки генератора понадобится вольтметр или мультиметр, а также омметр. Новый автомобильный генератор имеет высокий показатель надёжности. Нарушения в работе прибора могут появиться после 100-150 тыс. км пробега. Но на практике генераторы работают дольше, особенно если вовремя менялся щёточный узел.

Поскольку генератор можно легко сломать при его проверке, то нужно следовать следующим правилам:

  • Нельзя проверять генератор методом проверки его «на искру» — способом короткого замыкания.
  • При любых сварочных работах на кузове авто следует отключить провода от генератора и аккумулятора.
  • Недопустимо соединять клемму «B+» («30») с клеммой «D+» («67») или массой.
  • Нельзя включать генератор при его отключении от АКБ.
  • Запрещено осуществлять проверку генератора напряжением более 12 вольт.
  • При замене проводке в конструкции генератора провода должны иметь точное такое же сечение, как и у «родных» проводов.
  • Перед проверкой следует проверить натяжение ремня генератора, качество всех соединений. Хорошая натяжка ремня считается, когда при нажатии большим пальцем на его середину он прогнётся не более, чем на 1-1,5 см.

Проверка генератора при помощи вольтметра

Проверка регулятора напряжения

  1. Подготовьте вольтметр со шкалой от 0 до 15 вольт. Перед проверкой заведите автомобиль, обеспечьте работу двигателя на средних оборотах в течение 15 минут, предварительно включив фары.
  2. Проверьте напряжение между массой генератора и выводом «B+». На вольтметре должно быть нормальное напряжение (в среднем оно бывает 13,5-14,6 вольт). Если показатель напряжения слишком мал или велик, то вероятнее всего придётся менять регулятор.
  3. Дополнительно проверьте регулируемое напряжение. Подключите вольтметр к клеммам аккумулятора, перед этим убедившись в исправности проводки. Мотор должен работать на высоких оборотах, фары и другие потребители энергии тоже должны работать. Показатель напряжения должен быть стабильным, это указывает на то, что генератор отдаёт мощность в полном объёме.
  4. Работающий генератор не должен издавать воющих звуков. Если имеются сомнения, то снимите ремень генератора и прокрутите шкив руками. Вращение ротора должно быть плавным и без посторонних звуков.

Диодный мост

  1. Подключите мультиметр или вольтметр к выводу «B+» генератора и к массе. Измерительный прибор должен работать в режиме измерения переменного тока.
  2. Значение переменного тока на диодном мосту не должно быть выше 0,5 вольт. Если показатель выше, то это значит, что диоды не работают.
  3. Если контакты окислились, то диодный мост подлежит замене.

Пробой на «массу»

Это дополнительный метод проверки генератора, если причина неисправности не находится.

  1. Отключите АКБ, а также провод генератора от клеммы «B+».
  2. Подключите вольтметр между клеммой «B+» и отключённым проводом генератора.
  3. Если ток на вольтметре более 0,5 мА, то это указывает на неисправность диодного моста или обмотки.

Сила тока отдачи

Измеряется это значение при помощи зонда в виде зажима, который идёт в дополнение к мультиметру. Этот зажим охватывает провод, чтобы измерить силу тока.

  1. При помощи зажима обхватите провод, который идёт к клемме «30».
  2. Заведите двигатель, и обеспечьте его работу на высоких оборотах.
  3. Поочерёдно включайте потребители энергии и смотрите на показатели на мультиметре.
  4. В конце проверки посчитайте количество показаний.
  5. Затем включите все потребители тока и замерьте значение. Оно не должно быть больше суммы отдельно посчитанных показаний. Допускается расхождение в 5 ампер.
  6. Для того, чтобы проверить ток возбуждения генератора следует завести мотор и обеспечить его работу на высоких оборотах. Зажимом от измерительного прибора обхватите провод, который идёт к клемме «D+» («67»). Если генератор в порядке, то показатель тока возбуждения должен быть в диапазоне от 3 до 7 ампер.

Проверка обмотки

  1. Перед проверкой следует снять регулятор напряжения и щёткодержатель. При необходимости зачистите контактные кольца и проверьте обмотку на обрыв и замыкание «на массу».
  2. Проверка осуществляется омметром. Электроды устройства надо приложить к контактным кольцам.
  3. Сопротивление должно составлять от 5 до 10 Ом.
  4. Подключите один щуп прибора к статору генератора, а второй к контактному кольцу. Омметр должен показывать бесконечно большое сопротивление. Если это не так, то обмотка замыкает «на массу».

Обязательно посмотрите видео про быструю проверку генератора, не устанавливая его на авто:

Как быстро вывести генератор из строя

Нижеуказанные действия помогают быстро уничтожить автомобильный генератор без возможности восстановления. Если нужно быстро «сжечь» автомобильный генератор, стоит соблюдать такие правила:

  1. Быстро сжечь компонент цепи можно, если поменять провода АКБ местами. В 100% случаев моментально сгорит диодный мост, статор и регулятор. В генераторе образуется яркая вспышка, запахнет горящими проводами. Это очень опасно, поскольку можно получить сильный ожог. Также может быть повреждена вся электроника автомобиля.
  2. Помыть переднюю часть двигателя и смочить генератор изнутри, а потом «забыть» просушить. Устройство быстро сгорит, особенно, если сразу после мойки включить все дополнительные элементы: фары, музыку, кондиционер.
  3. Сдёрнуть плюсовую клемму аккумулятора при работающем двигателе, при всех включённых энергопотребителях. Разные реле сгорят с искрами в 50% случаев, но восстановить аппарат возможно.
  4. Заедьте в самую глубокую лужу, которую вы сможете найти. Чем больше воды попадёт в подкапотную область, тем больше вероятность, что генератор может быстро выйти из строя, как и другие важные узлы.
  5. Поставьте в автомобиль самую навороченную автомагнитолу, а лучше парочку. Подключите 20 динамиков и несколько сабвуферов. Включаем музыку на полную громкость и ждём, пока из-под капота не пойдёт дым. Если этого не произошло, то у вас слишком хиленькая аппаратура.
  6. Надо взять самый старый АКБ, который вы сможете найти. Главное, чтобы в нём была замкнута банка. Такой аккумулятор будет потреблять огромное энергии. Работа мотора будет нестабильной, дальний свет загораться не будет. Чем дольше аккумулятор проработает в автомобиле, тем быстрее выйдет из строя генератор.

Многие водители, сами того не подозревая причиняют вред транспортному средству, двигателю автомобиля и его генератору. Сказаться на работоспособности систем не лучшим образом может даже езда по глубоким лужам, особенно если главные электроэлементы не защищены специальными поддонами и ковриками. В ряде случаев может произойти короткое замыкание, из строя выйдет тормозная и топливная системы, коробка передач. Чтобы обеспечить безопасность, лужи по возможности стоит объезжать и минимизировать контакт электронных компонентов с влагой.

Подведём итоги. Автомобильный генератор – это электрический прибор с собственным механизмом работы. Мощность прибора – разная, зависит от устройства, но средняя составляет 1380 Вт. По принципу работы он обеспечивает преобразование механической энергии коленчатого вала двигателя в электрическую.

Генератор используют для питания всех энергопотребителей систем машины: зажигание, светотехника, бортовой компьютер, автомагнитола и др.

Генератор состоит из нескольких элементов: привод, корпус, статор, ротор, обмотка, диодный мост и регулятор напряжения. Такая схема обеспечивает работоспособность электрооборудования автомобиля. В дополнение — именно этот прибор выступает источником питания для аккумулятора и обеспечивает его заряд без подключения. К такому оборудованию надо относиться бережно, контролировать его состояние, особенно приводной ремень. Цена ремонта – высока и иногда восстановление бывает невозможным.

Интересное видео, обо всех секретах работы генератора и его поломок:

Источник

Adblock
detector