Автомобильный генератор: устройство и принцип работы

В любом автомобиле имеется навесное оборудование. Это узлы и механизмы, без которых его работа не представляется возможной. К навесному оборудованию относится стартер, насос гидроусилителя, компрессор кондиционера, впускной и выпускной коллектор, сцепление. Но также в этот список входит и автомобильный генератор. Именно он позволяет поддерживать стабильное напряжение в бортовой сети. Мало кто знает устройство автомобильного генератора и его принцип работы. А ведь эта информация будет полезна для каждого водителя. Что же, давайте рассмотрим, как устроен и действует данный навесной элемент.

Характеристика

Генератор – это электрический двигатель, который служит для преобразования механической энергии в ток.

Используется данный элемент для питания электрического оборудования при работающем ДВС, а также для зарядки аккумулятора автомобиля. На всех современных машинах применяется автомобильный генератор переменного тока.

Где находится

Зачастую данный механизм находится в передней части двигателя. Работает он от коленчатого вала посредством ремня (ручейкового или зубчатого типа). Обычно автопроизводители располагают генератор в максимально верхней точке относительно двигателя. Однако встречаются модели, где механизм крепится чуть ли не в районе картера ДВС. Почему важно расположить механизм в максимально верхней точке? Дело в том, что автомобильный генератор сильно боится воды. Попадание даже небольшого количества влаги может вывести его из строя. Поэтому производители стараются исключить возможность проникновения воды и иных жидкостей на поверхность данного механизма. Чем выше расположен данный элемент, тем это для него безопаснее.

Устройство

В конструкцию генератора входят:

• Обмотка статора.
• Передняя крышка.
• Обмотка возбуждения.
• Щеточный узел.
• Задняя крышка.
• Контактные кольца.
• Полюсные половины.
• Выпрямительный блок.
• Шкив приводной.
• Крыльчатка вентилятора.

Также отметим, что данный узел может иметь разную компоновку:

• Традиционную.
• Компактную.

Отличия заключаются в строении вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. В остальном же устройство и работа автомобильного генератора идентичны. И традиционный, и компактный механизм состоят из ротора, выпрямительного блока, щеточного узла, регулятора напряжения и статора. Для чего служат все эти компоненты, рассмотрим далее.

Ротор

Данный механизм служит для создания магнитного поля в генераторе. На валу ротора предусмотрена обмотка возбуждения. Последняя помещается в специальные полюсные пластины, каждая из которых имеет шесть выступов. Кроме этого, на валу располагается контактное кольцо. Оно служит для питания обмотки возбуждения. Обычно кольца изготавливают из меди (реже – из латуни). К данным элементам припаиваются выводы обмотки возбуждения.

Также на валу ротора находится одна или две крыльчатки вентилятора. Они обеспечивают охлаждение обмотки во время работы генератора. Вращающийся механизм ротора являет собой два шариковых необслуживаемых подшипника.

Статор

Его функция – создание переменного тока. Автомобильный генератор обязательно оснащается данным элементом. Статор конструктивно объединен с обмоткой и сердечником. Последний представляет собой набор из нескольких пластин. В 36 пазах обмотки находятся еще по три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Производители используют два типа укладки обмоток:

• Волновой.
• Петлевой.

Само соединение осуществляется по разным технологиям:

• Схема «треугольник». В данном случае концы обмотки соединены последовательно.
• Схема «звезда». Здесь концы обмотки соединены в единой точке.

Корпус

В нем находится большинство составных элементов генератора. Состоит корпус из двух крышек: задней и передней. Первая находится со стороны контактных колец, вторая – со стороны приводного шкива.

Между собой эти части стянуты длинными болтами. Сами крышки изготавливаются из немагнитного алюминиевого сплава. В корпусе также предусмотрены вентиляционные окна и крепежные лапы в количестве двух штук.

Щетки и выпрямительный блок

Щеточный узел служит для передачи тока от обмотки возбуждения на контактные кольца. Как устроен данный узел? Он являет собой две графитные щетки с пружинами. Вся конструкция объединена с регулятором напряжения автомобильного генератора.

Теперь о выпрямительном блоке. Он необходим для преобразования синусоидального напряжения в постоянный ток бортовой сети. Состоит данный блок из пластин. Они выполняют функцию теплоотвода, а также на них монтируются диоды. Всего в блоке находится шесть полупроводниковых диодов. На каждую фазу приходится по два таких элемента. Один подключается к положительному, а второй – к отрицательному выводу автомобильного генератора. Обычно соединение осуществляется при помощи пайки либо сварки на монтажных площадках.

Регулятор напряжения

Продолжаем изучать устройство автомобильного генератора. В конструкции механизма всегда присутствует регулятор напряжения (на сленге автомобилистов – «шоколадка»). Данный элемент может иметь:

• Гибридное соединение. В таком случае все радиоэлементы и электроприводы используются в схеме с микроэлектронными толстопленочными элементами.
• Интегральное. Здесь все элементы регулятора, за исключением выходного каскада, выполняются путем тонкопленочной микроэлектронной технологии.

Основная задача «шоколадки» состоит в стабилизации напряжения, которое может варьироваться при изменении числа оборотов коленвала и общей нагрузки бортовой сети.

Данная коррекция осуществляется автоматически благодаря воздействию на ток обмотки возбуждения. Регулятор изменяет продолжительность и частоту импульсов тока. Современные генераторы имеют регуляторы с термокомпенсацией. Таким образом, чем ниже температура аккумулятора, тем больше напряжения подается на его заряд.

Привод генератора

На всех автомобилях данное оборудование приводится в действие от коленчатого вала посредством ремня. Последний может быть клинового либо поликлинового типа. Область применения первого существенно ограничена диаметром ведомого шкива. Число оборотов ротора при работе двигателя обычно в два или три раза выше частоты вращения коленвала.

Зачастую на автомобилях используется поликлиновый ремень. Он является более универсальным, поскольку при небольшом диаметре ведомого шкива ремень позволяет реализовать большее передаточное число. Натяжение приводного элемента регулируется при помощи специального ролика.

Принцип работы автомобильного генератора

Как действует данное оборудование? Принцип работы его заключается в следующем. При повороте ключа, через щеточный узел и кольца на обмотку возбуждения поступает ток от АКБ. В обмотке наводится магнитное поле. При вращении коленвала ДВС одновременно работает и ротор генератора. Магнитное поле последнего пронизывает обмотку статора. На выводах образуется переменное напряжение. При определенной частоте вращения генератор начинает самовозбуждаться. Таким образом, обмотка запитывается от самого генератора.

Выпрямительный блок начинает преобразовать данное напряжение в постоянный ток. С изменением нагрузки на двигатель начинает включаться в работу т. н. «шоколадка». Регулятор корректирует периодичность включения обмотки генератора. С ростом числа оборотов время включения уменьшается. И наоборот, при падении нагрузки периодичность увеличивается.

Бесщеточный генератор

На некоторых автомобилях устанавливается бесщеточный механизм. В своей конструкции он имеет ротор со спрессованными пластинами из трансформаторного железа. На статоре размещена обмотка. А электродвижущая сила образуется путем коррекции магнитной проводимости зазора между статором и ротором.

Автомобильный генератор: характеристики

К основным параметрам данного механизма стоит отнести:

• Номинальный ток. Таковым считается пиковый ток отдачи при частоте вращения шесть тысяч оборотов в минуту.
• Номинальное напряжение. В зависимости от типа электросистемы автомобиля, данный параметр составляет 12 или 24 В. На большинстве легковых авто и внедорожников используется 12-вольтовая схема.
• Мощность. Автомобильный генератор может быть как 60-, так и 120-амперным. Все зависит от типа машины и объема самого двигателя. Если говорить о большинстве легковушек, в них зачастую используется 80-амперный генератор.

Диагностика

Можно ли проверить состояние автомобильного генератора своими руками? Специалисты говорят, что продиагностировать элемент можно в гаражных условиях при помощи обычного мультиметра. Но перед этим нужно проверить подключение автомобильного генератора, а также убедиться в работоспособности всех соединений. Открываем капот автомобиля и находим приводной ремень. Он должен быть натянут с такой силой, при которой он будет прогибаться на 1-1,5 сантиметра вглубь от нажатия большого пальца. Если говорить о точных значениях, данный прогиб измеряется при усилии в 10 кгс.

На первом этапе производится проверка регулятора напряжения. Для этого переводим мультиметр в режим вольтметра. Прогреваем мотор на средних оборотах с включенными фарами в течение десяти минут. Далее измеряем напряжение на выводе массы генератора и на его плюсе. Номинальный показатель – от 13,5 до 14,6 В. Если цифра меньше или больше, значит, регулятор не справляется со своей задачей, и его нужно заменить.

Далее переходим к диагностике диодного моста. Включаем прибор в режим измерения переменного тока. Подключаем щупы к зажиму «30» и к массе генератора. Напряжение должно составлять не больше 0,5 В. В противном случае диодный мост работает неверно. Чтобы проверить пробой на массу, отключаем генератор и снимаем шнур генератора, что подходит к плюсовой 30-й клемме. Далее подключаем мультиметр щупами к отключенному приводу генератора и клеммой. Ток разряда не должен превышать 0,5 мА. Если он больше, произошел пробой изоляции обмотки или самих диодов.

Проверяем ток отдачи

Обратите внимание: сила тока отдачи измеряется при помощи зонда, который является дополнением мультиметра. Данный элемент являет собой некий зажим, при помощи которого охватываются провода, и измеряется сила тока. Итак, как нам проверить генератор? Для этого охватываем зондом провод, идущий к зажиму на 30-й клемме. Запускам двигатель и держим его на высоких оборотах. Включаем свет, печку и остальные электроприборы. Далее поочередно производим замер каждого потребителя в индивидуальном порядке. Величина замера не должна превосходить сумму показаний каждого потребителя. Максимальное расхождение - 5 ампер в меньшую сторону.

Не лишней будет проверка тока возбуждения генератора. Для этого заводим двигатель и даем ему поработать минут пять на высоких оборотах. Далее располагаем вокруг провода с клеммой 67 измерительный зонд. Показания будут равны силе тока возбуждения. На исправном генераторе данный показатель составляет порядка трех-семи ампер.

Для проверки обмотки возбуждения нужно демонтировать «шоколадку» и щеткодержатель. Переводим прибор в режим омметра и прикладываем щупы к контактным кольцам. Уровень сопротивления должен составлять от пяти до десяти Ом. Затем подключаем один щуп к статору. Второй держим на любом из контактных колец. Прибор должен показывать бесконечно большое сопротивление. Если это не так, значит, обмотка замыкает на массу.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет автомобильный генератор и как его проверить. Как видите, диагностику можно осуществить своими руками. Однако чтобы разбираться в этом вопросе, нужно хотя бы поверхностно знать устройство и алгоритм работы элемента.