Генератор что это такое в машине


Что такое генератор в машине

Генератор в автомобиле (автомобильный генератор) представляет собой устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. В конструкции транспортных средств автогенератор является генератором переменного тока и выполняет следующие функции:

  • обеспечение зарядки АКБ;
  • питание всех электросистем в авто после запуска ДВС;

Автомобильный генератор зачастую расположен в подкапотном пространстве, так как приводится в действие от коленвала двигателя. По этой причине решения устанавливаются спереди по отношению к силовому агрегату. На большинстве современных авто привод генератора выполнен в виде ременной передачи. Модели транспортных средств, которые оснащены гибридным двигателем, а также некоторые авто с системой start-stop, имеют особое устройство генератора, так как в подобных машинах он одновременно является стартером.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое автомобиль гибрид. Из этой статьи вы узнаете о принципе работы и конструктивных особенностях силовой установки на гибридных авто. 

Устройство автомобильного генератора: особенности конструкции

Генераторы в автомобилях могут отличаться по размерам и схемам реализации тех или иных устройств (корпус генератора, привод и т.д.). Также под капотом решение может иметь различные места установки. Общими в устройстве являются следующие элементы:

  • ротор;
  • статор;
  • наличие щеточного узла;
  • выпрямительный блок;
  • регулятор напряжения;

Указанные составные части находятся в корпусе. Ключевыми параметрами генераторов для автомобилей являются следующие номинальные показатели: напряжение, ток, частота вращения, самовозбуждение на определенной частоте, КПД устройства.

Показатель номинального напряжения может составлять от 12 до 24 В, что зависит от устройства электросистемы транспортного средства. Номинальным током считается максимальный ток, который устройство отдает при условии номинальной частоты вращения на отметке 6 тыс. об/мин. Данные особенности представляют так называемую токоскоростную характеристику. Параллельно с номинальными показателями при выборе следует учитывать:

  • минимально возможную рабочую частоту вращения, а также минимальный ток;
  • максимальную частоту вращения и максимальный ток;

Теперь о самом устройстве. Корпус является парой крышек, которые стягиваются болтами. Наиболее частым материалом изготовления крышек является алюминиевый сплав, который не магнитится, обеспечивает малый вес и хорошее рассеивание тепловой энергии (теплоотдачу). В корпусе дополнительно выполнены отдельные прорези для вентиляции, а также имеется крепежный элемент для установки и фиксации генератора.

  1. Задачей ротора является то, что он создает магнитное поле, которое вращается. Данная функция реализуется путем размещения на валу ротора специальной обмотки (обмотка возбуждения), которая находится между двух полюсных половин. Параллельно с этим на каждой из указанных половин выполнены выступы. На вал ротора также установлена пара контактных колец, которые выполнены из меди, латуни или стали. Через указанные кольца питание подается на обмотку, а сами контакты обмотки прикреплены к кольцам посредством пайки. Необходимо добавить, что вал ротора также является местом установки вентилятора-крыльчатки и приводного шкива. Сам ротор вращается на подшипниках. Подшипники могут быть как шарикового, так и роликового типа в области контактных колец, что зависит от индивидуальных особенностей конструкции.
  2. Следующим элементом конструкции генератора в машине является статор. Данное решение имеет стальной сердечник, набранный из пластин, а также обмотки. Статор создает переменный электроток. Обмотки наматываются в специальные пазы сердечника. Так как обмоток статора три, это позволяет создать трехфазное соединение. Обмотки могут быть уложены в пазы различными способами: так называемой «петлей» или «волной». Что касается соединения между собой, концы обмоток могут соединяться в одном месте, в то время как другие играют роль выводов. Вторым вариантом является кольцевое соединение обмоток последовательно, что позволяет получить выводы в точках соединения.
  3. Давайте взглянем на щеточный узел (щетки). Данный элемент позволяет передать на контактные кольца ток возбуждения. Элемент состоит из пары графитовых щеток, прижимных пружин щеток и устройства для фиксации щеток (щеткодержателя). Отметим, что сегодня на «свежих» машинах ставят щеткодержатель, который образует единую конструкцию с еще одним элементом. Речь идет о конструкции, которая предполагает совмещение регулятора напряжения и щеткодержателя.
  4. Выпрямительный блок является преобразователем напряжения. Указанный блок преобразует синусоидальное напряжение, которое производит генератор, в напряжение постоянного тока. Выпрямитель состоит из пластин, задачей которых является отвод тепла. На пластинах выпрямителя также установлены специальные диоды, которые являются полупроводниковыми. Диоды устанавливаются по паре на фазы, а также по одному на «пюсовой» и «минусовой» выводы генератора. Всего получается 6 силовых диодов.
  5. Регулятор напряжения обеспечивает подачу тока со стабильным напряжением. Напряжение ограничено заданными рамками. Отметим, что генераторы на современных моделях авто имеют электронный регулятор напряжения. Такие регуляторы дополнительно делятся на гибридные и интегральные. Постоянно меняющаяся частота вращения коленвала и нагрузка в процессе эксплуатации двигателя требует постоянной стабилизации напряжения. Напряжение стабилизируется в автоматическом режиме посредством того, что оказывается влияние на ток, протекающий в обмотках возбуждения. Задачей регулятора является то, что устройство управляет импульсами электротока, точнее, частотой указанных электрических импульсов. Также регулятор определяет время (продолжительность) импульсов.

Еще одной функцией регулятора напряжения является изменение напряжения, которое необходимо для эффективной подзарядки АКБ с учетом наружной температуры. С понижением температуры за бортом устройство подает больше напряжения на аккумулятор.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как проверить реле регулятор генератора. Из этой статьи вы узнаете о доступных способах проверки устройства в том случае, если аккумулятор не заряжается от генератора или наблюдаются различные сбои в процессе зарядки АКБ.

Что касается привода генератора, данное решение представляет собой ременную передачу (с использованием клиновых или поликлиновых ремней), посредством которой вращается ротор. Ротор генератора по частоте вращения крутится до 3 раз быстрее самого коленвала. Добавим, что на современных авто используется поликлиновый ремень.

Также следует отметить, что на некоторых моделях автомобилей может быть установлен генератор индукторного типа. Индукторный генератор означает то, что в его устройстве отсутствуют щетки, местом установки обмотки является статор. Ротор такого генератора без щеток изготовлен из железных пластин небольшой толщины. Материалом для изготовления пластин выступает трансформаторное железо. Работает индукторный генератор по принципу того, что происходить изменение магнитной проводимости в воздушном зазоре, который присутствует между статором и ротором.

Как работает генератор автомобиля

Детальное рассмотрение функций отдельных составных элементов  в устройстве генератора позволяет получить представление о принципах работы всего устройства. Водитель осуществляет поворот ключа в замке зажигания, после чего электричество от аккумулятора проходит через щетки генератора и контактные кольца, попадая на обмотку возбуждения. В результате на обмотке создается магнитное поле.

Стартер автомобиля начинает вращать коленчатый вал двигателя. От коленвала через ременной привод начинает вращаться и ротор генератора. Магнитное поле в области ротора усиливается на обмотках статора. В результате на выводах указанных обмоток отмечается возникновение переменного напряжения. Когда ротор генератора раскрутится до определенной частоты, генератор начнет работать в режиме самостоятельного возбуждения. Другими словами, после запуска двигателя, что вызывает необходимое раскручивание ротора генератора, обмотка возбуждения начинает питаться уже от генератора, а не от АКБ.

Создаваемое генератором переменное напряжение превращается в постоянное благодаря работе выпрямительного блока.  Электрический ток от генератора питает бортовую сеть автомобиля, обеспечивает работу системы зажигания и других энергопотребителей.  Также от генератора поступает ток для зарядки аккумулятора. В случае изменения частоты вращения коленвала и нагрузки подключается регулятор напряжения, определяя то время, на которое необходимо включить обмотки возбуждения с учетом тех или иных условий. Если частота вращения генератора растет и нагрузка падает, тогда временной промежуток активации обмотки возбуждения сокращается. При увеличении нагрузки и уменьшении оборотов регулятор увеличивает время включения обмоток.

Необходимо добавить, что если потребители используют больше электричества, чем способен выработать автомобильный генератор, тогда автоматически задействуется аккумулятор. Следить за состоянием генератора можно при помощи лампы контроля заряда на приборной панели. Указанная лампа чаще всего представляет собой пиктограмму в виде АКБ. Загорание лампы указывает на то, что батарея от генератора не заряжается. Возможными причинами может быть обрыв поликлинового ремня, выход из строя реле-регулятора генератора и т.д.

krutimotor.ru

Принципы работы автомобильного генератора

Генератор автомобиля прнято считать одним из самых незаметных в работе устройств, однако важность его не поддаётся переоценке. Хотя бы потому, что без него аккумуляторная батарея казалась бы практически бесполезной: её заряда хватило бы на несколько дней работы, после чего её пришлось бы подзаряжать вне автомобиля. А это по вполне понятным причинам для большинства горожан – недоступная функция. Но если взять любой современный автомобиль, то окажется, что без генератора его работоспособность также окажется парализованной, ведь мозги авто, бортовой компьютер, работает именно от генератора. Что уж говорить о массе других устройств, требующих подключения к бортовой сети. Так что сведения о том, из каких компонентов состоит генератор и каковы принципы его функционирования окажутся полезными для большинства автолюбителей.

Принципы работы и устройство автомобильного генератора.

Назначение генератора автомобиля

Зачем нужен генератор в машине? О двух его основных функциях мы уже упоминали – это питание бортовой электросети и подзарядка АКБ. В сущности, энергия аккумулятора используется только в момент пуска силового агрегата, а затем все функции по снабжению автомобиля электричеством взваливает на свои плечи генератор. Технические характеристики этого устройства должны обеспечивать подзарядку АКБ при любых режимах работы двигателя, не допуская его прогрессивного разряда ни при каких обстоятельствах. Не менее важной является способность автогенератора обеспечивать работу потребителей электроэнергии в достаточно обширном диапазоне нагрузок. Дело в том, что большинство приборов, в том числе и аккумуляторная батарея, крайне чувствительны к показателю стабильности входного напряжения. Так что генератор в машине нужен и для обеспечения выравнивая выходных параметров по току и напряжению в заданных пределах, с чем он справляется очень хорошо.

  • Автогенератор в принципе – очень надёжное устройство, однако его эксплуатационный ресурс зависим от целого ряда факторов:
  • ёмкости аккумулятора, его выходного ампеража;
  • качества заводского изготовления;
  • совокупной электронагрузки (количества потребителей);
  • стиля вождения автовладельца;
  • сезонности эксплуатации ТС.

Найти устройство в моторном отсеке достаточно просто – генератор расположен в машине в передней части подкапотного пространства, крепясь к мотору болтами, прикручиваемыми к кронштейнам.

Устройство автомобильного генератора

Обязательная компонента любого автогенератора – статор, который монтируется между фронтальной/задней крышками. Фронтальная крышка выходит к приводной части, задняя расположена со стороны установки контактных колец. Обе крышки, как правило, изготавливаются из облегчённых алюминиевых сплавов и снабжены вентиляционными отверстиями, через которые вентилятор прогоняет воздух внутри автогенератора, охлаждая его. На задней крышке монтируется щёточный и выпрямительный узлы, которые подсоединены к регулятору напряжения. Типовая конструкция устройства – статор, расположенный между крышками, удерживаемый посредством 3-4 длинных винтов.

Статор представляет собой неподвижно закреплённую обмотку, внутри которой находится вращающийся ротор. Его конструкция более сложна, он состоит из ряда обмоток, контактных колец, приводного вала. Кольца, изготовляемые из меди или латуни, подключаются одной стороной к обмотке возбуждения, другой – к щёткам, на которые в момент пуска силового агрегата подается напряжение от АКБ. Некоторые модели генераторов характеризуются бесщёточным исполнением, что увеличивает их ресурс (и надёжность), но достигается это за счёт увеличения веса устройства и показателей шумности при работе электрогенераторной автомобильной установки. Следствием вращения ротора является изменение величины и направленности магнитного потока в статоре, что в итоге приводит к генерации тока переменного напряжения. Но поскольку подавляющее большинство бортовых потребителей современного автотранспортного средства рассчитано на работу с постоянным напряжением, электрогенератор автомобиля состоит также из выпрямителя, задача которого – преобразовывать напряжение из переменного в постоянное.

Регуляторы напряжения обычно встраиваются в электрогенератор, конструктивно соединяясь со щёточным узлом. Их задача – влияние на ток возбуждения с целью его изменения посредством манипулирования временем включения обмоток к электросети. Некоторые модели регуляторов напряжения умеют изменять номинал напряжения, учитывая текущую температуру воздуха в моторном отсеке, что позволяет обеспечить наиболее оптимальные характеристика зарядка АКБ. Генераторы автомобиля устроены и производятся либо в компактном (с парой внутренних вентиляторов), либо в классическом исполнении (с вентилятором, находящимся у шкива). Рассмотрим особенности конструкции отдельных компонентов электрогенератора.

Статор

От конструкции этого неподвижного элемента во многом зависит ресурс работы генератора. Статор изготовляется по следующей технологии:

  • в качестве основы для монтажа обмотки используются штампованные пластины, изготавливаемые из специального трансформаторного металла толщиной около одного миллиметра;
  • определённое количество таких пластин (обычно 36) посредством клёпки или сварки собирается в пакеты, которые по всему периметру изолируются, покрываясь полимерной плёнкой (более современный вариант) или эпоксидкой;
  • в пакеты укладывается обмотка стартера, фиксируясь с помощью клиньев.

Именно стартер является местом, где вырабатывается переменное электричество, которое после обработки на других узлах генератора поступают в бортовую сеть или к аккумулятору.

Ротор

Состоит из вала, производимого из легированной стали или других материалов с аналогичными характеристиками, и обмотки возбуждения (катушки), также покрываемой полностью диэлектрическим лаком. На катушки монтируются полюсные магнитные половинки, характерной особенностью которых является:

  • клювообразный вид, напоминающий корону;
  • наличие шести лепестков;
  • изготовление методом литья или штамповки.

Вал ротора крепится на подшипниках качения (в этом случае вал подвергается закалке), на одном его конце имеется паз для шпонки, посредством которой крепится приводной шкив. Вместо шпонки может использоваться гайка, у которой имеется головка, рассчитанная под шестигранный ключ, что позволяет избежать проворачивания вала, если потребуется демонтаж генератора или снятие шкива. Вращаясь, ротор обеспечивает генерацию электроэнергии статором, поэтому это также один из основных элементов устройства.

Токосъёмный узел

Автогенератор щёточного типа комплектуется токосъёмным узлом, конструкция которого предусматривает скольжение щёток по кольцам коллектора, через которые и поступает ток на статорную обмотку возбуждения. Классические щётки изготавливаются из меди и графита. Им на смену пришли электрографитные компоненты, которые отличаются меньшим износом, однако при их использовании наблюдается эффект падения напряжения на полукольцах коллектора. Последние изготавливают из латуни/нержавейки, дабы уменьшить степень электрохимического окисления. Токосъёмный узел работает в режиме усиленного трения его деталей, поэтому кольца и щётки причисляются к категории расходных материалов – они изнашиваются на порядок быстрее других узлов. Поэтому конструкция автогенератора предусматривает наличие облегчённого доступа к щёткам для возможности проведения их периодической замены.

Реле регулятора

Переменный ток, вырабатываемый статором, после преобразования в постоянный поступает на реле регулятора. Его включение в состав генератора вызвано по следующей причине: коленвал силового агрегата может вращаться с разной скоростью, в зависимости от потребностей автовладельца в конкретный момент времени. Однако конструктивно автогенератор не способен формировать одинаковое напряжение в соответствии с временной диаграммой. Реле регулятора и предназначено для осуществления термокомпенсации, то есть отслеживания текущей температуры в подкапотном пространстве с целью искусственного снижения/повышения величины напряжения подзарядки, что положительно сказывается на ресурсе АКБ. Но умолчанию номинал термокомпенсации – 0.1 В/градус. Некоторые модели электрогенераторов, в составе которых нет реле-регулятора, комплектуются переключателями ручного типа лето/зима. Их располагают в салоне (редко) или в моторном отсеке.

Отметим, что в легковых авто регуляторы напряжения подключаются к статору минусовым проводом бортовой электросети, однако существуют и антагонистичные варианты, и они не взаимозаменяемы. Так что при замене генераторов этот момент нужно обязательно отслеживать.

Выпрямительный (диодный) мост

Именно эта компонента автогенератора отвечает за сглаживание переменной амплитуды напряжения в постоянную кривую. Конструктивно такой выпрямитель может изготовляться в двух вариантах:

  • диодный мостик представляет собой отдельный электронный узел, впаиваемый или запрессовываемый в пластинчатые теплоотводы, имеющие вид подковы;
  • выпрямитель впаян на плату, а теплоотводы, характеризующиеся наличием достаточно внушительных рёбер, припаиваются непосредственно к диодам.

В некоторых случаях основной выпрямитель дополняется ещё одним, вторичным диодным мостиком, для улучшения характеристик выходного напряжения. Он представляет собой компактный электронный блок с миниатюрными диодами круглой или вытянутой цилиндрической формы. Подключение дополнительного мостика осуществляется с помощью шинной технологии. Выпрямитель считается наиболее частой причиной выхода из строя генератора, поскольку любой металлический предмет, случайно попадающий в пространство между теплоотводами мостика, может спровоцировать короткое замыкание.

Крепление автогенератора

Как мы уже отмечали, в большинстве случаев автогенераторы устанавливают в передней части подкапотного пространства, что вызвано необходимостью соединения вала ротора с валом коленвала. Делается это с помощью шкива (в древних моделях и на мототехнике для этого применяется цепня передача). На крышках устройства имеется натяжная пружина, крепящаяся посредством лап. Привод автогенератора осуществляется с помощью шкива, идущего от коленвала. Величина оборотов генератора зависит именно от геометрии шкива. На большинстве автомобилей последних поколений в качестве соединительного элемента между генератором и коленвалом выступает поликлиновый ремень. Его характерной особенностью является прекрасная гибкость, а также возможность работы с генераторным шкивом относительного небольшого диаметра. Такая конструкция позволяет получить намного более высокие передаточные значения, позволяя комплектовать автомобили высокооборотистыми генераторными установками. В условиях всё возрастающей насыщенности транспортных средств электрическими и электронными приборами возможность получения тока большего номинала является совсем не лишней.

Принцип работы генератора автомобиля

Промышленность в целом использует два типа генераторов – переменного и постоянного тока. Однако в автомобилестроении последние практически не используются. Распространённость автогенераторов переменного тока вызван простой их конструкции. Для генерации напряжение используется пара ротор-статор, причём вращается только электромагнит, который волнообразно изменяет напряжение магнитного поля (по амплитуде и направлению) в разных точках катушки статора. В результате и вырабатываемая электроэнергия имеет синусообразную природу. Переменный ток генерируется в районе полюсов статора.

При этом конструкция автогенератора позволяет вырабатывать электроэнергию с необходимыми параметрами независимо от скорости вращения приводного шкива. Другими словами, мощности автомобильного генератора хватает для нормальной работы потребителей даже при минимальных оборотах коленвала. Это достигается благодаря использованию большого количества пар ротор-катушка и использованием электромагнита вместо обычного ферримагнитного сплава. Принцип функционирования автомобильных электрогенераторов одинаков для всех марок и моделей. Конструктивные различия проявляются на уровне конкретной реализации. В основном они вызваны особенностями компоновки конкретного силового агрегата. Современный автомобиль имеет две различные по назначению электроцепи:

  • первичная – это, грубо говоря, обмотка генератора;
  • вторичная формирует бортовую сеть, питающую всех потребителей электроэнергии (ЭБУ, климатическую систему, панель приборов, световые устройства. мультимедийный центр и пр.).

Между первичной/вторичной цепью располагается регулятор напряжения, задача которого сводится к осуществлению контроля за номиналом напряжения во вторичной сети и выполнением корректирующих действий в первичной при возникновении такой необходимости. Строго говоря, именно реле-регулятор является тем третейским судьёй, который решает, кому и сколько в конкретный момент времени требуется электроэнергии. Если в бортовой сети наблюдается резкое снижение величины тока, генератор способен зафиксировать это, а реле-регулятор – повысить ток возбуждения на роторе. В результате величина напряжённости магнитного поля растёт, что и приводит к повышению номинала выходного напряжения. При достижении определённого значения регулятор снижает величину поступающего на обмотку возбуждения тока до номинальных значений.

Отметим, что номинальный режим, то есть сколько ампер выдаёт автомобильный генератор, зависит от степени нагрузки мотора и конкретной модели автомобиля. Следует упомянуть, что на холостом ходу генератор автомобиля должен выдавать напряжение порядка 13.50-14.00В. Если отключить всех потребителей, то напряжение автогенератора должно возрасти до 14.30-15.50В, при этом каждый включённый потребитель будет отбирать от этого значения примерно 0.20В. При всех включённых потребителях величина измеряемого напряжения на выходе автогенератора не должно быть ниже 12.8В. Именно это значение является пороговым для нормальной подзарядки аккумуляторной батареи. Если оно ниже – имеет место недозаряд, грозящий полным разряжением АКБ.

Сколько вольт выдает генератор автомобиля в номинальном режиме работы, указывается в руководстве пользователя, однако в большинстве случаев номинальный параметр весьма далёк от реального. Под фактическим напряжением понимают параметр, требуемый для зарядки аккумулятор, но при подключённых потребителях говорят о напряжении под нагрузкой, и это динамическая величина, изменяемая со временем.

Ещё раз отметим, что номинал выдаваемого напряжения автогенератором практически не связан с текущими оборотами двигателя, однако он сильно зависит от количества одновременно подключённых потребителей. Если в бортовой электросети наблюдаются проблемы, это может свидетельствовать о неисправности либо регулятора, либо самого генератора. Искать проблемы в силовом агрегате при этом – пустое занятие. Схематически работу электрогенератора можно представить как трансформацию механической энергии в её электрический аналог. Механическая энергия – это вращение коленвала на работающем моторе, которое посредством ременной передачи с минимальными потерями трансформируется во вращения вала ротора, а дальше уже вступает в действие связка ротор-статор.

Отметим, что технический прогресс остановить невозможно, особенно это касается появления материалов с новыми, более совершенными характеристиками. Их использование при производстве автомобильных генераторов будет способствовать дальнейшему увеличению производительности этих устройств. Но революционного прорыва, по крайней мере в ближайшее десятилетие, ожидать не стоит – все перспективные разработки в данной сфере предполагают эволюционный тип развития.

Основные неисправности

Даже сааме надёжные и технически совершенные устройства не вечны. Тем более нельзя говорить о супернадёжности тех устройств, конструкция которых предусматривает наличие вращающихся/трущихся узлов. Генератор, конечно же, относиться именно к этой категории. Но большинство проблем с работоспособностью «бортовой электростанции» вызваны либо естественным старением (выработкой ресурса), либо неправильной эксплуатацией транспортного средства, либо поломкой электрической компоненты. Первичная диагностика генератора заключается в проведении визуального и акустического осмотра на предмет выявления очевидных неисправностей, после чего имеет смысл проверить входные/выходные параметры тока/напряжения мультиметром. Все основные неисправности автогенератора сведены в следующую таблицу:

Неисправность Причина Способ устранения
Появление свиста, при надавливании на педаль акселератора – потеря мощности Поломка втулки/подшипника, провисание ремня с проскальзыванием Замена деталей, натяжка ремня
Недозаряд АКБ Вышел из строя регулятор Замена реле
Перезаряд АКБ Поломка регулятора Замена узла
Вал ротора имеет заметный люфт Поломка втулки/подшипника Замена детали
Падение выходного напряжения Пробой диода выпрямителя Замена диода
Генератор не функционирует Обрыв провода от аккумулятора, зависание щёток, отсутствие вращения ротора из-за его заклинивания в статоре, обрыв обмоток ротора, подгорание клемм коллектора Устранение обнаруженных поломок

Во время тестирования генератора мультиметром следует измерять выходное напряжение на всех режимах работы силового агрегата, с минимальной и максимальной потребительской нагрузкой.

drivertip.ru

Принцип работы генератора автомобиля

Что такое автомобильный генератор - источник энергии, который в свою очередь в рабочем состоянии после пуска двигателя обеспечивает не только постоянную зарядку аккумулятора, но и снабжает электрической энергией все электрооборудование автомобиля. В случае неисправности данного устройства аккумулятор разрядиться в считанное время.

При запуске двигателя, работающего на светлых нефтепродуктах, будь то бензин или дизель, пусковой ток аккумулятора расходуется только на крутящий момент стартера. Далее вступает в работу электрический генератор автомобиля в режиме подзарядки батареи. В случае полной зарядки, величина выходного тока снижается до штатного уровня, необходимого для собственных нужд автомобиля.

Рисунок 1 – Автомобильный генератор

Если, после запуска непрогретого двигателя (к примеру, в зимнее время при отрицательных температурах), использовать световые приборы автомобиля, обогрев, включение обдува, включение света фар, то в этот момент потребление электроэнергии превышает вырабатываемый ток генератора на холостых оборотах мотора. В этом случае часть энергии будет компенсироваться током от аккумулятора - режим разрядки.

Принцип работы автомобильного генератора

В основу принципа работы автомобильного генератора положен закон электрической магнитной индукции. Поворотом ключа, установленного в замок зажигания производится подача питания - электрического токаот аккумулятора на обмотку возбуждения генератора. В последней в свою очередь производится наводка магнитного поля, что под воздействием электрической движущей силы - ЭДС приведет во вращение подвижную часть устройства, называемую ротором.

В конечном результате на выводных проводниках возникнет напряжение. И за счет специального устройства - выпрямительного блока, величина напряжения на выходе будет постоянной во времени. Данный блок выполняет важную роль - стабилизирует напряжение в тяжелых условиях эксплуатации и переменного числа оборотов мотора.

На рисунке 2 изображен классический регулятор напряжения автомобильного генератора. Если даже предположить выход из строя данной детали, то на выходной клемме будет напряжение напрямую зависеть от числа оборотов двигателя и достигать несколько десятков вольт. Этого будет достаточно для вывода из строя внешних осветительных ламп или другого оборудования приборной панели.

Рисунок 2 - Регулятор напряжения

Как работает автомобильный генератор

Приводной механизм автогенератора устроен так, что за счет ременной передачи от коленчатого вала происходит вращение ротора устройства. В разных модификациях автомобилей присутствуют различные способы привода: ручейковым ремнем либо поликлиновым.

Рабочее колесо - шкив генератора приводится во вращение посредством кинетической энергии, которая передается от работающего двигателя. Сердечник генератора, приведенный во вращение, порождает в обмотке статора электрическую движущую силу. В результате на выходной клемме автогенератора будет напряжение.

Устройство атомобильного генератора

Автомобильный генератор устроен из большого числа составляющих деталей, которые взаимосвязаны между собой в одном устройстве.

Абсолютно любой генератор, используемый в автомобилях, состоит из передней и задней крышек корпуса. Последняя, в свою очередь, стягивают неподвижную часть, называемую статором генератора.

Как правило, генераторы крепятся в передней части моторного отсека через отверстия в крышках устройства непосредственно к двигателю. Крышки изготавливаются из алюминиевого сплава в специальных отливочных формах и имеют вентиляционные отверстия, предназначенные для охлаждения генератора при его работе.

Рисунок 3 – Устройство автомобильного генератора

На корпусе крышке со стороны контактов выводов, как правило, устанавливается щеточный механизм, который собирается совместно со стабилизатором напряжения.

Статор собирается из тонкого стального проката толщиной до 1 мм. Есть варианты статоров, которые выполняются навивочным способом. Однако с целью экономии материала при изготовлении неподвижной части, он собирается из сегментов в виде подков.

Ротор генератора изготовлен из мягких марок сталей в случае работы его на шарикоподшипниковых опорах. По своей сути это электромагнит, который расположен на валу генератора. В случае применения роликовых подшипников вал изготавливается из легированной стали. На конце в месте посадочного места шкива выполнен на роторе специальный паз для надежного его крепления.

На рисунке 3 видно, что шкив генератора закручивается на резьбу вала ротора, в торцевой части которого имеется специально отфрезерованное под шестигранник отверстие. Данное отверстие предназначено для стопорения вала генератора в случае закручивания (отвинчивания) гайки крепления шкива.

Щеточный аппарат автогенератора - это графитно - медные контакты, которые прижимаются специальными пружинками к контактным кольцам.

Выпрямительный узел выполнен в форме диодного моста. Данный узел достаточно ответственный в генераторе и покрыт слоем изоляции для того, чтобы избежать короткого замыкания в результате случайно попавшей грязи, влаги или другого инородного дела в цепь аккумулятора. В данном случае возникает риск возникновения пожара и, к сожалению, такие случаи не редкость сегодня.

Подшипники генератора применяются простейшего типа, как правило, это шариковые и являются расходным материалом( как и щеточный аппарат), то есть с течением времени производят их замену. Устанавливаются на специальные посадочные места ротора в направлении по оси.

Охладитель генератора автомобиля выполнен традиционно воздухом (рисунок 4). Со стороны противоположной шкиву генератора на его вал установлен небольшой вентилятор, заключенный в кожух для защиты рабочего колеса.

Рисунок 4 - Вентилятор генератора

На сегодняшний день существует множество различных модификаций автомобильных генераторов. Большинство современных генераторов комплектуются электронными стабилизаторами напряжения с выдачей сигнала на панель водителя. Однако, в тех или иных случаях, принцип работы у всех моделей аналогичен вышеупомянутому.

Видео: как работает автомобильный генератор

Видео: генератор авто

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.Средний рейтинг: 5 из 5.

principraboty.ru

Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи.

А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 – 14,2 вольта.

Устройство автомобильного генератора

Основные части генератора Генератор в разрезе Статор и ротор

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор – вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения – на статоре. Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Диодный мост и регулятор напряжения Конструкция и привод генераторов

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор (“таблетка”) и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, – они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях – “классическом”, с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как “компактные” генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости (“помпой”). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

  • энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
  • передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
  • габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена “иномарочного” генератора отечественным потребует замены кронштейна;
  • электрические схемы генераторных установок аналогичны.

Неисправности автомобильного генератора

ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА ПРИЧИНА СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ
Контрольная лампа заряда не горит при включении зажигания Разряжен либо неисправен аккумулятор Зарядить или заменить аккумулятор
Перегорела лампа на приборной панели Заменить
Нет контакта провода массы с задней частью генератора Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы
Нарушение целостности провода между выводом подключения лампы на генераторе и приборной панелью Проверить вольтметром или омметром по электрической схеме
Не подсоединены разъемы между генератором и приборной панелью Проверить и, если требуется, заменить разъемы
Щетки неплотно прилегают к контактным кольцам (“зависли” либо износились) Проверить длину (min=5 мм) и свободу перемещения щеток в щеткодержателе
Дефект регулятора напряжения Заменить регулятор напряжения
Сильный износ роторных колец Проверить и, если требуется, заменить роторные кольца
Обрыв обмоток ротора генератора Проверить ротор, при необходимости заменить.
Контрольная лампа заряда гаснет при увеличении оборотов двигателя, но на аккумуляторе зарядки нет Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Обрыв диодов диодного моста Проверить и заменить диодный мост
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и аккумулятором имеет плохой контакт Проверить и заменить провод, после чего проверить диодный мост в генераторе.
Контрольная лампа заряда не гаснет при увеличении оборотов двигателя Ослабло натяжение клинового ремня Натянуть клиновой ремень
Неисправность диодного моста или обмотки статора Проверить и заменить диодный мост или обмотку
Дефект регулятора напряжения Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
Провод между генератором и контрольной лампой имеет контакт с массой Найти и устранить замыкание или заменить жгут проводов, после чего проверить диодный мост в генераторе
Контрольная лампа заряда горит при выключенном зажигании Короткое замыкание диода Проверить диоды, и заменить диодный мост
Аккумулятор выкипает Неисправность реле регулятора напряжения Заменить реле регулятор и проверить диоды, при необходимости заменить диодный мост

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

И напоследок несколько “вредных” советов, как быстро и без проблем “сжечь” генератор:

  1. Самый лучший и быстрый способ – “Переплюсовка”. Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени – подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор – 60%, реле-регулятор – 20%, провода – 10%, автомобиль целиком – 0,01%! Способ очень эффективен при “прикуривании”. Возможны побочные эффекты – выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс – не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.
  2. Способ “Мойка”. Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок – весь свет, обогрев, музыку. Если эффект не произошел – повторите попытку. Эффект появится, поверьте!!! Плюс – сгоревший генератор будет чистым.
  3. “Дедовский” метод – сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки – главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок – свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное – верить, что так и будет!
  4. “Лужа” – способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет – лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс – способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!
  5. Способ “Меломан”. Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше – тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки – случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет – значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!
  6. “Аккумуляторный” способ – наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому – используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше – тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни – заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное – не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!

avtonov.info

Схема автомобильного генератора: принцип работы

Электрическая машина, служащая для преобразования механической энергии в электрический ток, называется автомобильным генератором. Функция генератора, которую он выполняет в автомобиле – это зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования при двигателе, находящемся в рабочем состоянии. В качестве автомобильного генератора служит генератор переменного тока.Располагается генератор в двигателе чаще всего в его передней части, приводится от коленного вала. На гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, подобная же схема используется и в некоторых других конструкциях системы стоп-старт. В настоящее время фирмы Denso, Delphe и Bosch занимают первые места в мире по выпуску генераторов.Существует два вида конструкций автомобильных генераторов: ком-пактная и традиционная. Отличия, характеризующие эти виды, состоят из разницы в компоновке вентилятора, разнятся устройством корпуса, выпрямительным узлом и приводным шкивом, геометрическими размерами. Общие параметры, имеющиеся в обоих видах автомобильных генераторов, это:
  • Ротор;
  • Статор;
  • Корпус;
  • Регулятор напряжения;
  • Выпрямительный блок;
  • Щёточный узел.
1 – поджимная втулка 14 – вывод «67»
2 – втулка 15 – штекер нулевого провода
3 – буферная втулка 16 – шпилька крепления генератора
4 – задняя крышка 17 – крыльчатка вентилятора
5 – винт крепления выпрямительного блока 18 – шкив
6 – выпрямительный блок 19 – пластины
7 – вентиль (диод) 20 – кольцо
8 – задний подшипник 21 – передний подшипник
9 – контактные кольца 22 – обмотка ротора
10 – вал ротора 23 – ротор
11 – щетки 24 – обмотка статора
12 – вывод «30» 25 – статор
13 – щеткодержатель 26 – передняя крышка
1 – кожух 17 – шкив
2 – вывод «В+» для подключения потребителей 18 – гайка
3 – помехоподавляющий конденсатор 2,2 мкФ 19 – вал ротора
4 – общий вывод дополнительных диодов (присоединяется к выводу «D+» регулятора напряжения) 20 – передний подшипник вала ротора
5 – держатель положительных диодов выпрямительного блока 21 – клювообразные полюсные наконечники ротора
6 – держатель отрицательных диодов выпрямительного блока 22 – обмотка ротора
7 – выводы обмотки статора 23 – втулка
8 – регулятор напряжения 24 – стяжной винт
9 – щеткодержатель 25 – задний подшипник ротора
10 – задняя крышка 26 – втулка подшипника
11 – передняя крышка 27 – контактные кольца
12 – сердечник статора 28 – отрицательный диод
13 – обмотка статора 29 – положительный диод
14 – дистанционное кольцо 30 – дополнительный диод
15 – шайба 31 – вывод «D» (общий вывод дополнительных диодов)
16 – конусная шайба  
1 - генератор; 2 - отрицательный диод; 3 - дополнительный диод; 4 - положительный диод; 5 - контрольная лампа разряда аккумуляторной батареи; 6 - комбинация приборов; 7 - вольтметр; 8 - монтажный блок; 9 - дополнительные резисторы по 100 Ом, 2 Вт; 10 - реле зажигания; 11 - выключатель зажигания; 12 - аккумуляторная батарея; 13 - конденсатор; 14 - обмотка ротора; 15 - регулятор напряженияГлавная задача ротора – создать вращающееся магнитное поле, для этой цели на валу ротора и расположена обмотка возбуждения. Она помещается в две половины полюса, в каждой полюсной половине имеется шесть выступов – они называются клювами. Ещё на валу имеются контактные кольца, их два, и именно через них идёт питание обмотки возбуждения. Кольца, чаще всего, изготавливаются из меди, достаточно редко встречаются стальные кольца или латунные. Непосредственно к кольцам припаяны выводы обмотки возбуждения. На валу ротора размещается одна либо две крыльчатки вентилятора (их количество зависит от конструкции) и закреплён ведомый приводной шкив. Два шариковых необслуживаемых подшипника составляют подшипниковый узел ротора. Со стороны контактных колец на валу также может быть расположен роликовый подшипник.Статор необходим для создания переменного электрического тока, объединяет металлический сердечник и обмотки, сердечник набран из пластин, они изготовлены из стали. Имеет 36 пазов для навивки обмоток, в этих пазах укладываются обмотки, количество их три штуки, они образуют трёхфазное соединение. Есть два способа укладки обмоток в пазы – волновой способ и петлевой. Между собой обмотки соединяются по схемам «звезда» и «треугольник».
  • «Звезда» – одни концы обмоток соединяются в одной точке, а другие концы – это выводы;
  • «Треугольник» – кольцевое соединение концов обмоток в последовательности, выводы исходят из точек соединения.
Большинство конструктивных элементов генератора размещено в корпусе. Он представляет собой две крышки – переднюю и заднюю. Передняя расположена со стороны приводного шкива, задняя расположена со стороны контактных колец. Между собой крышки стягиваются болтами. Изготовление крышек практикуется чаще всего из сплава алюминия. Он немагнитный, лёгкий и способен легко рассеивать тепло. На поверхности крышек есть вентиляционные окна, и две либо одна крепёжные лапы. В зависимости от количества лап крепление генератора называется однолапным или двухлапным.Щёточный узел служит для обеспечения передачи тока возбуждения на кольца контакта. Он состоит из двух графитных щёток, пружин, которые их прижимают, и щёткодержателя. В генераторах современных машин щёткодержатель находится с регулятором напряжения в едином неразборном узле.Выпрямительный блок выполняет функцию преобразования синусоидального напряжения, который вырабатывает генератор, в напряжение постоянного тока бортовой сети автомобиля. Это пластины, которые выполняют роль теплоотводов, со смонтированными диодами. В блоке – шесть силовых полупроводниковых диодов, на каждую фазу – по два диода, один на «положительный», а другой на «отрицательный» вывод генератора. На многих генераторах обмотка возбуждения подключается через отдельную группу, которая состоит из двух диодов. Эти выпрямители препятствуют прохождению тока разряда аккумуляторной батареи через обмотку при неработающем двигателе. Когда обмотки соединены по принципу «звезда», на нулевом выводе устанавливается два силовых диода дополнительно, позволяя увеличивать мощность генератора до 15 процентов. Выпрямительный блок выключается в схему генератора на специальных монтажных площадках посредством пайки, сварки, или соединения болтами.

Регулятор напряжения – его предназначение поддерживать напряжение генератора в определённых пределах. В настоящее время генераторы оснащены полупроводниковыми электронными (или интегральными) регуляторами напряжения.

  • гибридное исполнение – использование радиоэлементов и электронных приборов в электронной схеме вместе;
  • интегральное исполнение – все компоненты регулятора (не считая выходного каскада) исполнены с помощью тонкоплёночной микроэлектронной технологии.
Стабилизация напряжения, которая необходима при изменении частоты вращения коленчатого вала нагрузки и двигателя, производится автоматически воздействием на ток в обмотке возбуждения. Регулятор осуществляет управление частотой импульсов тока и продолжительностью импульсов.Регулятор напряжения производит изменение напряжения, подводимого для заряжания аккумуляторной батареи термокомпенсацией напряжения (зависимостью от t воздуха). Чем выше температура воздуха, тем меньшее напряжение идёт к аккумуляторной батарее.Привод генератора происходит с помощью ременной передачи, обеспечивает вращение ротора со скоростью, превышающей частоту вращения коленчатого вала в два-три раза. В разных конструкциях генератора может использоваться поликлиновый или же клиновый ремень:
  1. Клиновый ремень имеет предпосылки для быстрого изнашивания, (это зависит от определённого диаметра шкива) так как область применения клинового ремня ограничивается размерами ведомого шкива.
  2. Поликлиновый ремень считается более универсальным, применим при небольших диаметрах ведомого шкива, с его помощью реализуется большее передаточное число. Современные модели генераторов имеют в своих конструкциях поликлиновый ремень.
Есть генератор, который называется индукторный, то есть бесщёточный. Он имеет ротор, состоящий из набора спрессованных тонких пластин, сделанных из трансформаторного железа, так называемый ротор из магнитомягкой пассивной ферромассы. На статоре помещается перемотка возбуждения. Путём изменения магнитной проводимости воздушного зазора между статором и ротором в таком генераторе получается электродвижущая сила.Когда в замке зажигания поворачивается ключ, на обмотку возбуждения поступает ток через щёточный узел и контактные кольца. В обмотке наводится магнитное поле. Ротор генератора начинает двигаться с вращением коленчатого вала. Обмотки статора пронизываются магнитным полем ротора. На выводах обмоток статора возникает переменное напряжение. С достижением определённой частоты вращения, обмотка возбуждения запитывается непосредственно от генератора, то есть, генератор переходит в режим самовозбуждения.Переменное напряжение преобразуется выпрямительным блоком в постоянное. В этом состоянии генератор занимается обеспечением требуемого тока для зарядки питания потребителей и аккумуляторной батареи.Регулятор напряжения включается в работу при изменении нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Он занимается регулировкой времени включения обмотки возбуждения. Время включения обмотки возбуждения уменьшается при уменьшении внешней нагрузки и возрастании частоты вращения генератора. Время увеличивается при увеличении нагрузки и уменьшении частоты вращения. Когда же потребляемый ток превышает возможности генератора, включается в работу аккумуляторная батарея. На панели приборов имеется контрольная лампа, контролирующая работоспособное состояние генератора.
  • номинальное напряжение;
  • номинальная частота возбуждения;
  • номинальный ток;
  • частота самовозбуждения;
  • КПД (коэффициент полезного действия).
Номинальное напряжение составляет 12 либо 24 В, величина напряжения зависит от конструкции электрической системы. Номинальным током считается максимальный ток отдачи при номинальной частоте вращения (она составляет 6 000 оборотов в минуту).

Токоскоростная характеристика – это зависимость силы тока от частоты вращения генератора.

Кроме номинальных значений, токоскоростная характеристика имеет и другие точки:
  • минимальный ток и минимальную рабочую частоту вращения (40-50% от номинального тока составляет минимальный ток);
  • максимальный ток и максимальную частоту вращения (не более чем на 10% максимальный ток превышает номинальный).

ТегиВАЗ

Авто схемы В статье расписано подробное строение и схема автомобильного генератора, а также его принцип работы. Дана схема соединений системы генератора ВАЗ 2110 и 2106.

Интересные статьи:

fastmb.ru

Принцип работы автомобильного генератора, схема

Генератор — один из главных элементов электрооборудования автомобиля, обеспечивающий одновременное питание потребителей и подзаряд аккумуляторной батареи.

Принцип действия устройства построен на превращении механической энергии, которая поступает от мотора, в напряжение.

В комплексе с регулятором напряжения узел называется генераторной установкой.

В современных автомобилях предусмотрен агрегат переменного тока, в полной мере удовлетворяющий всем заявленным требованиям.

Устройство генератора

Элементы источника переменного тока спрятаны в одном корпусе, который также является основой для статорной обмотки.

В процессе изготовления кожуха применяются легкие сплавы (чаще всего алюминия и дюрали), а для охлаждения предусмотрены отверстия, обеспечивающие своевременный отвод тепла от обмотки.

В передней и задней части кожуха предусмотрены подшипники, к которым и крепится ротор — главный элемент источника питания.

В кожухе помещаются почти все элементы устройства. При этом сам корпус состоит из двух крышек, расположенных с левой и с правой стороны — около приводного вала и контрольных колец соответственно.

Две крышки объединяются между собой с помощью специальных болтов, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот металл отличается незначительной массой и способностью рассеивать тепло.

Не менее важную роль играет щеточный узел, передающий напряжение на контактные кольца и обеспечивающий работу узла.

Изделие состоит из пары графитных щеток, двух пружин и щеткодержателя.

Также уделим внимание элементам, расположенным внутри кожуха:

  • Ротор — элемент, имеющий одну обмотку и, по сути, представляющий собой электромагнит. Ротор находится на валу, а сверху обмотки установлен сердечник диаметром на 1,5-2,0 мм больше диаметра стартера. Ток подается с помощью медных колец, которые расположены на валу и объединены с обмоткой через специальные щетки.
  • Обмотка — устройство, изготовленное из медной проволоки и закрепленное в пазы сердечника. Сам сердечник выполнен в форме окружности и изготавливается с применением специального материала, обладающего улучшенными магнитными качествами. В электротехнике металл носит название «трансформаторное железо». У статора есть три обмотки, связанные между собой и объединенные в звезду или треугольник. В точке объединения установлен диодный мост, обеспечивающий выпрямление напряжения. Обмотка изготовлена из специальной проволоки, имеющей двойную термоустойчивую изоляцию, покрытую специальным лаком.
  • Реле-регулятор — ключевой элемент установки, обеспечивающий стабильное напряжение на выходе устройства. Монтаж регулятора может производиться в кожухе генератора или снаружи. В первом случае он находится возле графитных щеток, а во втором — там, где щетки крепятся к щеткодержателю (но в разных моделях авто монтаж может осуществляться по-разному). Ниже представлены реле-регуляторы с щеточным узлом.
  • Выпрямительный мост — элемент, предназначенный для преобразования переменного тока на выходе статора в постоянное напряжение. Выпрямитель состоит из трех пар диодов, которые установлены на токопроводящем основании и попарно объединяются друг с дружкой. В среде автовладельцев и мастеров СТО диодный мост часто называется «подковой» из-за схожести с этим предметом.

Какие требования предъявляются к автомобильному генератору?

К генераторной установке автомобиля выдвигается ряд требований:

  • Напряжение на выходе устройства и, соответственно, в бортовой сети должно поддерживаться в определенном диапазоне, вне зависимости от нагрузки или частоты вращения коленвала.
  • Выходные параметры должны иметь такие показатели, чтобы в любом из режимов работы машины АКБ получала достаточное напряжение заряда.

При этом каждый автовладелец должен особое внимание уделять уровню и стабильности напряжения на выходе. Это требование вызвано тем, что аккумулятор чувствителен к подобным изменениям.

Например, в случае снижения напряжения ниже нормы АКБ не заряжается до необходимого уровня. В итоге возможны проблемы в процессе пуска мотора.

В обратной ситуации, когда установка выдает повышенное напряжение, аккумулятор перезаряжается и быстрее ломается.

Полезно почитать: Взорвался аккумулятор, причины и что делать.

Принцип работы автомобильного генератора, особенности схемы

Принцип действия генераторного узла построен на эффекте электромагнитной индукции.

В случае прохождения магнитного потока через катушку и его изменения, на выводах появляется и меняется напряжение (в зависимости от скорости изменения потока). Аналогичным образом работает и обратный процесс.

Так, для получения магнитного потока требуется подать на катушку напряжение.

Выходит, что для создания переменного напряжения требуются две составляющие:

  • Катушка (именно с нее снимается напряжение).
  • Источник магнитного поля.

Не менее важным элементом, как отмечалось выше, является ротор, выступающий в роли источника магнитного поля.

У полюсной системы узла присутствует остаточный магнитный поток (даже при отсутствии тока в обмотке).

Этот параметр небольшой, поэтому способен вызвать самовозбуждение только на повышенных оборотах. По этой причине по обмотке ротора пропускают сначала небольшой ток, обеспечивающий намагничивание устройства.

Упомянутая выше цепочка подразумевает прохождение тока от АКБ через лампочку контроля.

Главный параметр здесь — сила тока, которая быть в пределах нормы. Если ток будет завышенным, аккумулятор быстро разрядится, а если заниженным — возрастет риск возбуждения генератора на ХХ мотора (холостых оборотах).

С учетом этих параметров подбирается и мощность лампочки, которая должна составлять 2-3 Вт.

Как только напряжение достигает требуемого параметра, лампочка гаснет, а обмотки возбуждения питаются от самого автомобильного генератора. При этом источник питания переходит в режим самовозбуждения.

Снятие напряжения производится со статорной обмотки, которая выполнена в трехфазном исполнении.

Узел состоит 3-х индивидуальных (фазных) обмоток, намотанных по определенному принципу на магнитопроводе.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ:  Все про HTHS моторных масел

Токи и напряжения в обмотках смещены между собой на 120 градусов. При этом сами обмотки могут собираться в двух вариантах — «звездой» или «треугольником».

Если выбрана схема «треугольник», фазные токи в 3-х отмотках будут в 1,73 раза меньше, чем общий ток, отдаваемый генераторной установкой.

Вот почему в автомобильных генераторах большой мощности чаще всего применяется схема «треугольника».

Это как раз объясняется меньшими токами, благодаря которым удается намотать обмотку проводом меньшего сечения.

Такой же провод можно использовать и в соединениях типа «звезда».

Чтобы созданный магнитный поток шел по назначению, и направлялся к статорной обмотке, катушки находятся в специальных пазах магнитопровода.

Из-за появления магнитного поля в обмотках и в статорном магнитопроводе, появляются вихревые токи.

Действие последних приводит к нагреву статора и снижению мощности генератора. Для уменьшения этого эффекта при изготовлении магнитопровода применяются стальные пластины.

Выработанное напряжение поступает в бортовую сеть через группу диодов (выпрямительный мост), о котором упоминалось выше.

После открытия диоды не создают сопротивления, и дают току беспрепятственно проходить в бортовую сеть.

Но при обратном напряжении I не пропускается. Фактически, остается только положительная полуволна.

Некоторые производители автомобилей для защиты электроники меняют диоды на стабилитроны.

Главной особенностью деталей является способность не пропускать ток до определенного параметра напряжения (25-30 Вольт).

После прохождения этого предела стабилитрон «пробивается» и пропускает обратный ток. При этом напряжение на «плюсовом» проводе генератора остается неизменным, что не несет риски для устройства.

К слову, способность стабилитрона поддерживать на выводах постоянное U даже после «пробоя» применяется в регуляторах.

В результате после прохождения диодного моста (стабилитронов) напряжение выпрямляется, становится постоянным.

У многих типов генераторных установок обмотка возбуждения имеет свой выпрямитель, собранный из 3-х диодов.

Благодаря такому подключению, протекание тока разряда от АКБ исключено.

Диоды, относящиеся к обмотке возбуждения, работают по аналогичному принципу и питают обмотку постоянным напряжением.

Здесь выпрямительное устройство состоит из шести диодов, три их которых являются отрицательными.

В процессе работы генератора ток возбуждения ниже параметра, который отдает автомобильный генератор.

Следовательно, для выпрямления тока на обмотке возбуждения достаточно диодов с номинальным током до двух Ампер.

Для сравнения силовые выпрямители имеют номинальный ток до 20-25 Ампер. Если требуется увеличить мощность генератора, ставится еще одно плечо с диодами.

Режимы работы

Чтобы разобраться в особенностях функционирования автомобильного генератора, важно понять особенности каждого из режимов:

  • В процессе пуска двигателя главным потребителем электрической энергии выступает стартер. Особенностью режима является создание повышенной нагрузки, что приводит к уменьшению напряжения на выходе АКБ. Как следствие, потребители берут ток только с аккумулятора. Вот почему при таком режиме батарея разряжается с наибольшей активностью.
  • После завода двигателя автомобильный генератор переходит в режим источника питания. С этого момента устройство дает ток, который необходим для питания нагрузки в автомобиле и подзаряда АКБ. Как только аккумулятор набирает требуемую емкость, уровень зарядного тока снижается. При этом генератор продолжает играть роль главного источника питания.
  • После подключения мощной нагрузки, например, кондиционера, обогрева салона и прочих, скорость вращения ротора замедляется. В этом случае автомобильный генератор уже не способен покрыть потребности автомобиля в токе. Часть нагрузки перекладывается на АКБ, который работает в параллель с источником питания и начинает постепенно разряжаться.

Ключевым элементом генераторной установки является регулятор напряжения — устройство, поддерживающее безопасный уровень U на выходе статора.

Такие изделия бывают двух типов:

  • Гибридные — регуляторы, электрическая схема которых включает в себя как электронные приборы, так и радиодетали.
  • Интегральные — устройства, в основе которых лежит тонкопленочная микроэлектронная технология. В современных автомобилях наибольшее распространение получил именно этот вариант.

Не менее важный элемент — контрольная лампа, смонтированная на приборной панели, по которой можно делать вывод о наличии проблем с регулятором.

Зажигание лампочки в момент пуска мотора должно быть кратковременным. Если же она горит постоянно (когда генераторная установка в работе), это свидетельствует о поломке регулятора или самого узла, а также необходимости ремонта.

Тонкости крепления

Фиксация генераторной установки производится при помощи специального кронштейна и болтового соединения.

Сам узел крепится в передней части двигателя, благодаря специальным лапам и проушинам.

Если на автомобильном генераторе предусмотрены специальные лапы, последние находятся на крышках мотора.

В случае применения только одной фиксирующей лапы, последняя ставится только на передней крышке.

В лапе, установленной в задней части, как правило, предусмотрено отверстие с установленной в нем дистанционной втулкой.

Задача последней заключается в устранении зазора, созданного между упором и креплением.

Крепление генератора Audi A8.

А так агрегат крепиться на ВАЗ 21124.

Неисправности генератора и способы их устранения

Электрооборудование автомобиля имеет свойство ломаться. При этом наибольшие проблемы возникают с АКБ и генератором.

В случае выхода из строя любого из этих элементов эксплуатация ТС в нормальном режиме работы становится невозможной или же авто оказывается вовсе обездвиженным.

Все поломки генератора условно делятся на две категории:

  • Механические. В этом случае проблемы возникают целостностью корпуса, пружин, ременным приводом и прочими элементами, которые не связаны с электрической составляющей.
  • Электрические. Сюда относятся неисправности диодного моста, износ щеток, замыкание в обмотках, поломки реле регулятора и прочие.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ:  Обучающий курс вождения по городу

Теперь рассмотрим список неисправностей и симптомы более подробно.

1. На выходе недостаточный уровень зарядного тока:

  • Пробуксовка приводного ремня. Решение — натянуть ремень и проверить подшипники на факт исправности, симптомы – свист ремня генератора.
  • Зависание щеток. Для начала стоит вычистить щеткодержатель и щетки от загрязнений и убедиться в достаточности усилия.
  • Обрыв цепочки возбуждения, подгорание контактных колес. Первая проблема решается путем поиска и устранения обрыва, а вторая — посредством зачистки и проточки контактных колец (если это требуется).
  • Выход из строя регулятора напряжения.
  • Задевание ротором статорного полюса.
  • Обрыв цепочки, объединяющий генератор и АКБ.

2. Вторая ситуация.

Когда автомобильный генератор выдает необходимый уровень тока, но АКБ все равно не заряжается.

Причины могут быть разными:

  • Низкое качество протяжки контакта «массы» между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество контактного соединения.
  • Выход из строя реле напряжения — проверьте и поменяйте его.
  • Износились или зависли щетки — замените или очистите от грязи.
  • Сработало защитное реле регулятора из-за наличия замыкания на «массу». Решение — отыскать место повреждения и убрать проблему.
  • Прочие причины — замасливание контактов, поломка регулятора напряжения, витковое замыкание в обмотках статора, плохое натяжение ремня.

3. Генератор работает, но издает повышенный шум.

Вероятные неисправности:

  • Замыкание между витками статора.
  • Износ места для посадки подшипника.
  • Послабление шкивной гайки.
  • Разрушение подшипника.

Ремонт генератора автомобиля всегда должен начинаться с точной диагностики проблемы, после чего причина устраняется путем профилактических мер или замены вышедшего из строя узла.

Рекомендации по замене

Практика эксплуатации показывает, что поменять автомобильный генератор несложно, но для решения задачи требуется соблюдать ряд правил:

  • Новое устройство должно иметь аналогичные токоскоростные параметры, как и у заводского узла.
  • Энергетические показатели должны быть идентичными.
  • Передаточные числа у старого и нового источника питания должны совпадать.
  • Устанавливаемый узел должен подходить по размерам и с легкостью крепится к мотору.
  • Схемы нового и старого автомобильного генератора должны быть одинаковыми.

Учтите, что устройства, смонтированные на автомобилях зарубежного производства, фиксируются не так, как отечественного, к примеру, как на генератор TOYOTA COROLLA и Лада Гранта .Следовательно, если менять иностранный агрегат изделием отечественного производства, придется установить новое крепление.

Полезные советы в помощь

В завершение рассказа об автомобильных генераторах стоит выделить ряд советов, что необходимо, а чего нельзя делать автовладельцам в процессе эксплуатации.

Главный момент — установка, в процессе которой важно с предельным вниманием подойти к подключению полярности.

Если ошибиться в этом вопросе, выпрямительное устройство поломается и возрастает риск возгорания.

Аналогичную опасность несет и пуск двигателя при некорректно подключенных проводах.

Чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации, стоит придерживаться ряда правил:

  • Следите за чистотой контактов и контролируйте исправность электрической проводки автомобиля. Отдельное внимание уделите надежности соединения. В случае применения плохих контактных проводов уровень бортового напряжения выйдет за допустимый предел.
  • Следите за натяжкой генератора. В случае слабого натяжения источник питания не сможет выполнять поставленные задачи. Если же перетянуть ремень, это чревато быстрым износом подшипников.
  • Отбрасывайте провода от генератора и АКБ при выполнении электросварочных работ.
  • Если контрольная лампочка загорается и продолжает гореть после пуска мотора, выясните и устраните причину.

Отдельное внимание стоит уделить реле-регулятору, а также проверке напряжения на выходе источника питания. В режиме заряда этот параметр должен быть на уровне 13,9-14,5 Вольт.

Кроме того, время от времени проверяйте износ и достаточность усилия щеток генератора, состояние подшипников и контактных колец.

Высота щеток должна измеряться при демонтированном держателе. Если последний износился до 8-10 мм, требуется замена.

Что касается усилия пружин, удерживающих щетки, оно должно быть на уровне 4,2 Н (для ВАЗ). При этом осматривайте контактные кольца — на них не должно быть следов масла.

Также автовладелец должен запомнить и ряд запретов, а именно:

  • Не оставляйте машину с подключенной АКБ, если имеются подозрения поломки диодного моста. В противном случае аккумулятор быстро разрядится, и возрастает риск воспламенения проводки.
  • Не проверяйте правильность работы генератора путем перемыкания его выводов или отключения АКБ при работающем двигателе. В этом случае возможна поломка электронных элементов, бортового компьютера или регулятора напряжения.
  • Не допускайте попадания технических жидкостей на генератор.
  • Не оставляйте включенным узел в случае, если клеммы АКБ были сняты. В противном случае это может привести к поломке регулятора напряжения и электрооборудования авто.
  • Своевременно проводите замену ремня генератора.

Зная особенности работы генератора, нюансы его конструкции, основные неисправности и тонкости ремонта, можно избежать многих проблем с проводкой и АКБ.

Помните, что генератор — сложный узел, требующий особого подхода к эксплуатации.

Важно постоянно следить за ним, своевременно проводить профилактические мероприятия и замену деталей (при наличии такой необходимости).

При таком подходе источник питания и сам автомобиль прослужат очень долго.

autotopik.ru


Смотрите также