Для чего нужен генератор в автомобиле – как работает и для чего нужен

Содержание

Назначение автомобильного генератора | AUTO-GL.ru

Поскольку для работы двигателя необходимо электричество, а запаса аккумулятора хватает лишь на его запуск, его постоянной выработкой занимается генератор автомобиля на холостом ходу и больших оборотах. Кроме подачи напряжения всем потребителям бортовой сети, электроэнергия расходуется на подзарядку АКБ и самовозбуждение якоря генератора.

Рис. 1 Генератор авто

Кроме питания бортовой сети генератор автомобиля обеспечивает восполнение запаса электроэнергии, которую потратил аккумулятор при запуске ДВС. Первоначальное возбуждение обмотки так же производится за счет постоянного тока аккумулятора. Затем генератор начинает вырабатывать электричество самостоятельно при передаче вращения ремнем на шкив с коленвала двигателя.

Другими словами – без генератора машина заведется стартером от аккумулятора, но проедет недалеко, и не заведется в следующий раз, так как АКБ не получит подзарядки. На эксплуатационный ресурс генератора влияют факторы:

  • емкость и апмераж аккумулятора;
  • стиль и режим вождения;
  • количество потребителей бортовой сети;
  • сезонность эксплуатации транспортного средства;
  • качество изготовления и сборки узлов генератора.

Простая конструкция позволяет диагностировать и устранить самостоятельно большинство поломок.

Содержание статьи

Особенности конструкции

Основан принцип работы генератора автомобиля на эффекте индукции электромагнитной, позволяющем получать электроток при наведении, а затем изменении магнитного поля вокруг проводника. Для этого в генераторе имеются необходимые детали:

  • ротор – катушка внутри двух пар разнонаправленных магнитов, получающая вращение через шкив, и постоянный ток на обмотки возбуждения через щетки и коллекторные кольца
  • статор – обмотки внутри магнитопровода, в которых наводится переменный электрический ток
  • диодный мост – выпрямляет переменный ток в постоянный
  • реле напряжения – регулирует эту характеристику в пределах 13,8 – 14,8 В

Рис. 2 Конструкция генератора

При неработающем двигателе в момент его запуска ток возбуждения подается на якорь с аккумулятора. Затем генератор начинает выработку электричества самостоятельно, переходит на самовозбуждение, полностью восстанавливает заряд аккумулятора при движении машины.

На холостых оборотах подзарядки не происходит, но бортовая сеть и все ее потребители (фары, музыка, кондиционер) обеспечиваются в полном объеме.

Статор

В генераторе самым сложным является устройство статора:

  • из трансформаторного железа 0,8 – 1 мм толщины вырубаются штампом пластины;
  • из них набирают пакеты (сварка или крепление заклепками), 36 пазов по периметру изолируются эпоксидной смолой или полимерной пленкой;
  • затем в пакеты укладываются 3 обмотки, фиксируемые в пазах специальными клиньями.

Рис. 3 Статор генератора

Именно в статоре вырабатывается переменное напряжение, которое позже автомобильный генератор выпрямляет в постоянный ток для бортовой сети и АКБ.

Ротор

При использовании подшипников качения цапфа закаливается, а сам вал создается из легированной стали. На вал намотана катушка, залитая специальным диэлектрическим лаком. Сверху на нее надеты и закреплены на валу магнитные полюсные половинки:

  • имеют вид короны;
  • содержат по 6 лепестков;
  • изготавливаются штамповкой или литьем.

Рис. 4 Ротор генератора

Шкив фиксируется на валу шпонкой либо гайкой с головой под шестигранный ключ. Зависит мощность генератора от толщины провода катушки возбуждения и качества изоляции лаком обмоток.

При подаче напряжения на обмотки возбуждения вокруг них возникает магнитное поле, взаимодействующее с аналогичным полем постоянных полюсных половинок магнитов. Именно вращение ротора обеспечивает выработку электротока в обмотках статора.

Токосъемный узел

В щеточном генераторе устройство токосъемного узла следующее:

  • щетки скользят по коллекторным кольцам;
  • по ним передается постоянный ток на обмотку возбуждения.

Электрографитные щетки изнашиваются меньше меднографитных модификаций, но на коллекторных полукольцах наблюдается падение напряжения. Для снижения электрохимического окисления колец их могут изготавливать из нержавейки и латуни.

Рис. 5 Токосъемный узел генератора

Поскольку работа токосъемного узла сопровождается интенсивным трением, щетки и кольца коллекторные изнашиваются чаще прочих деталей, считаются расходниками. Поэтому к ним обеспечивается быстрый доступ для периодической замены.

Выпрямитель

Поскольку в статоре электроприбора вырабатывается переменное напряжение, а для бортовой сети нужен постоянный ток, в конструкцию добавлен выпрямитель, к которому и подключаются обмотки статора. В зависимости от характеристики генератора выпрямительный узел имеет различную конструкцию:

  • диодный мостик распаян или впрессован в подковообразные пластины-теплоотводы;
  • выпрямитель собран на плате, теплоотводы с мощным оребрением припаиваются к диодам.

Рис. 6 Выпрямитель генератораРис. 7 Вариант диодного мостика с независимыми радиаторами

Основной выпрямитель может дублироваться дополнительным диодным мостиком:

  • герметичный компактный блок;
  • диды-горошины или цилиндрической формы;
  • включение в общую схему небольшими шинами.

Выпрямитель является «слабым звеном» генератора, так как любое инородное тело, проводящее ток, попавшее случайно между теплоотводами диодов, автоматически приводит к короткому замыканию.

Регулятор напряжения

После того, как переменная амплитуда преобразована выпрямителем в постоянный ток, электроэнергия генератора подается на реле регулятора напряжения по следующим причинам:

  • коленвал ДВС вращается с разной скоростью в зависимости от типа вождения, дальностью поездки и циклом движения авто;
  • поэтому автомобильный генератор по умолчанию не способен вырабатывать одинаковое напряжение в разные промежутки времени физически;
  • устройство реле регулятора и отвечает за термокомпенсацию – отслеживает значение температуры воздуха, при его снижении повышает напряжение подзарядки и наоборот.

Стандартной величиной термокомпенсации принято значение 0,01 В/1градус. В некоторых генераторах имеются переключатели ручные лето/зима, выносимые в салон или пространство под капотом авто.

Рис. 8 Регулятор напряжения

Существуют реле регуляторов напряжения, в которых бортовая сеть подключается к обмотке возбуждения генератора «–» проводом или «+» кабелем. Эти конструкции являются не взаимозаменяемыми, путать их нельзя, чаще всего в легковых машинах установлены «минусовые» регуляторы напряжения.

Подшипники

Передним считается подшипник со стороны шкива, его корпус впрессовывается в крышку, а на валу используется скользящая посадка. Задний подшипник расположен возле коллекторных колец, его, наоборот, сажают на вал с натягом, в корпусе использована скользящая посадка.

В последнем случае могут применяться подшипники роликовые, передний подшипник всегда радиальный шариковый с одноразовой смазкой, закладываемой на заводе, которой хватает на весь эксплуатационный ресурс.

Рис. 9 Комплект подшипников генератора

Чем выше мощность генератора, тем большие нагрузки испытывает обойма подшипника, чаще требуется замена обоих расходных деталей.

Крыльчатка

Детали трения внутри генератора охлаждаются принудительным воздушным способом. Для этого на вал надевается одна или две крыльчатки, засасывающих воздух через специальные щели/отверстия в корпусе изделия.

Рис. 10 Крыльчатка генератора

Существует три типа воздушного охлаждения автомобильных генераторов:

  • при наличии узла щетки/коллекторные кольца и вынесения выпрямителя, регулятора напряжения из корпуса наружу эти узлы защищаются кожухом, поэтому воздухозаборные отверстия создаются в нем (позиция а) нижней схемы;
  • если компоновка механизмов под капотом плотная, а окружающий их воздух слишком нагрет, чтобы нормально охладить внутреннее пространство генератора, используется защитный кожух специальной конструкции (позиция б) нижнего рисунка;
  • в генераторах малогабаритных щели для забора воздуха создаются в обеих крышках корпуса (позиция в) на нижнем рисунке).

Рис. 11 Варианты схем воздушного охлаждения генератора

Перегрев обмоток и подшипников резко снижает характеристики генератора, и может привести к заклиниванию, короткому замыканию и, даже пожару.

Корпус

Традиционно для большинства электроприборов корпус генератора имеет защитную функцию для всех расположенных внутри него узлов. В отличие от стартера машины, генератор не имеет натяжного устройства, провисание ремня передачи регулируется за счет смещения корпуса самого генератора. Для этого кроме монтажных лапок на корпусе имеется регулировочная проушина.

Корпус изготавливается из алюминиевого сплава, состоит из двух крышек:

  • внутри передней крышки спрятан статор и якорь;
  • внутри задней крышки размещен выпрямитель и реле регулятора напряжения.

Рис. 12 Корпус генератора состоит из двух крышек

От этой детали зависит корректная работа генератора, так как внутрь одной крышки впрессован подшипник ротора, а ремень натягивается в проушине корпуса.

Режимы работы

При эксплуатации генератора машины существует 2 режима:

  • запуск ДВС – в этот момент стартер авто и катушка ротора генератора являются единственными потребителями, расходуется энергия аккумулятора, пусковые токи значительно выше рабочих, поэтому от качества подзарядки аккумулятора зависит, заведется машина, или нет;
  • рабочий режим – стартер в этот момент отключен, обмотка ротора генератора переходит в режим самовозбуждения, зато появляются прочие потребители (кондиционер, обогреватели стекол, зеркал, фары, автозвук), необходимо восстановить зарядку АКБ.

Внимание: При резком повышении суммарной нагрузки (аудиосистема с усилителем, сабвуфер) ток генератора становится недостаточным для удовлетворения потребностей бортовой системы, начинается расходоваться заряд АКБ.

Поэтому для снижения просадок напряжения владельцы автозвука часто ставят второй аккумулятор, увеличивают мощность генератора или дублируют его еще одним устройством.

Рис. 13 Два генератора на одном авто

Привод генератора

Обороты для выработки электричества генератор переменного тока получает клиноременной передачей от коленчатого вала двигателя. Поэтому натяжение ремня должно контролироваться регулярно, желательно перед каждой поездкой. Основными нюансами привода генератора являются:

  • проверка натяжения производится усилием 3 – 4 кг, прогиб в этом случае не может превышать 12 мм;
  • диагностика осуществляется линейкой, усилие к одному краю которой обеспечивается бытовым безменом;
  • проскальзывать ремень может при попадании на него масла из-за негерметичности прокладок и сальников в соседних узлах под капотом;
  • чересчур жесткий ремень вызывает повышенный износ подшипников;
  • отсутствии соосности шкивов коленвала и генератора приводит к возникновению свиста и неравномерной выработке ремня в поперечном разрезе.

Рис. 14 Привод генератора

Средний ресурс шкивов 150 – 200 тысяч километров пробега авто. У ремня эта характеристика слишком отличается у разных производителей, модели авто и стиля вождения владельца.

Электрическая схема

Производители учитывают конкретное количество потребителей в модели авто, поэтому в каждом случае применяется индивидуальная электрическая схема генератора. Наиболее востребованы 8 схем «мобильных электроустановок» под капотом машины с одинаковым обозначением элементов:

  1. генераторный блок;
  2. обмотка ротора;
  3. магнитопровод статора;
  4. мост диодный;
  5. переключатель;
  6. реле лампы;
  7. реле регулятора;
  8. лампа;
  9. конденсатор;
  10. блок трансформатора и выпрямителя;
  11. АКБ;
  12. стабилитрон;
  13. сопротивление.

Рис. 15 Схема 1

В схемах 1 и 2 возбуждающая обмотка получает напряжение через замок зажигания, чтобы АКБ не разряжалась на стоянке. Недостатком является коммутация 5 А тока, снижающего эксплуатационный срок.

Рис. 16 Схема 2

Поэтому на схеме 3 контакты разгружены промежуточным реле, а потребление тока снижено до десятых долей ампера. Минусом в этом варианте является сложный монтаж генератора, понижение надежности конструкции, возрастает частота переключения транзистора. Фары могут моргать, а стрелки приборов подрагивать.

Рис. 17 Схема 3

В схеме 5 из трех диодов изготовлен дополнительный выпрямитель на пути к обмотке возбуждения. Однако при длительной парковке рекомендуется снимать «+» с клеммы аккумулятора, так как возможен разряд батареи. Зато при первичном возбуждении обмотки в момент запуска ДВС расход тока АКБ минимальный. Опасное для электроники машины повышение напряжения гаси стабилитрон.

Рис. 18 Схема 5

Для дизельных моторов применяются генераторы, использующие 6 схему. Они рассчитаны на напряжение 28 В, возбуждающая обмотка получает вдвое меньший заряд за счет подключения в «нулевую» точку статора.

Рис 19 Схема 6

На схеме 7 ликвидирован разряд АКБ при длительной парковке за счет снижения разницы потенциалов на «Д» и «+» клеммах. Из стабилитронов создано дополнительное крыло диодного мостика выпрямителя для ликвидации всплесков напряжения.

Рис. 20 Схема 7

Схема 8 обычно применяется в генераторах производителя Бош. Здесь усложнен регулятор напряжения, зато упрощена схема самого генератора.

Рис. 21 Схема 8

Маркировка клемм на корпусе

При самостоятельной диагностике мультиметром для владельца актуальна информация, как маркируются клеммы, выведенные на корпус генератора. Единого обозначения не существует, но общие принципы соблюдаются всеми производителями:

  • с выпрямителя выходит «плюс», маркирующийся «+», 30, В, В+ и ВАТ, «минус», обозначенный «–», 31, D-, B-, E, M или GRD;
  • от возбуждающей обмотки отходит клемма 67, Ш, F, DF, E, EXC, FLD;
  • «плюсовой» провод от дополнительного выпрямителя на контрольную лампу обозначен D+, D, WL, L, 61, IND;
  • фазу можно узнать по волнистой линии, буквам R, W или STA;
  • нулевая точка статорной обмотки обозначена «0» или МР;
  • клемма реле регулятора для подключения к «плюсу» бортовой сети (обычно АКБ) обозначена 15, Б либо S;
  • кабель от замка зажигания должен подключаться к клемме регулятора напряжения, маркированной IG;
  • бортовой компьютер подсоединяется к выводу реле регулятора с обозначением F или FR.

Рис. 22 Расположение клемм на корпусе генератора

Других обозначений не существует, а вышеуказанные присутствуют на корпусе генератора не в полном объеме, поскольку встречаются на всех существующих модификациях электроприборов.

Основные неисправности

Поломки «бортовой электростанции» вызваны неправильной эксплуатацией транспортного средства, выработкой ресурса деталей трения либо выходом из строя электрики. Вначале производится визуальная диагностика и выявление посторонних звуков, затем проверяется электрическая часть мультиметром (тестером). Основные неисправности сведены в таблицу:

Поломка Причина Ремонт
свист, потеря мощности на высоких оборотах недостаточная натяжка ремня, поломка подшипника/втулки регулировка натяжения, замена втулки/подшипника
недозаряд неисправно реле регулятора замена реле
перезарядка неисправно реле регулятора замена реле
люфт вала отказ подшипника или выработка втулки замена расходника
утечка тока, снижение напряжения пробой диода замена диодов выпрямителя
отказ генератора подгорание или износ коллектора, обрыв обмотки возбуждения, зависание щеток, заклинивание ротора в статоре, обрыв ведущего от АКБ провода устранить указанные поломки

При диагностике тестером измеряется напряжение генератора на разных оборотах двигателя – в режиме холостого хода, под нагрузкой. Проверяется целостность обмоток и соединительных проводов, диодного мостика и регулятора напряжения.

Выбор генератора для легкового авто

За счет разного диаметра шкивов клиноременной передачи генератору придается большая угловая скорость в сравнении с оборотами коленвала. Частота вращения ротора достигает 12 – 14 тысяч оборотов ежеминутно. Поэтому ресурс генератора минимум вдвое меньше, чем у ДВС авто.

Генератором машина комплектуется на заводе, поэтому при замене подбирается модификация с аналогичными характеристиками и крепежными отверстиями. Однако при тюнинге авто мощность генератора может не устроить владельца. Например, после увеличения количества потребителей (подогрев сидений, зеркал, стекол), установки сабвуфера, аудиосистемы с усилителем требуется именно выбор нового, более мощного генератора или монтаж второго электроприбора в комплекте с дополнительным аккумулятором.

В первом случае следует выбрать мощность, достаточную для подзарядки аккумулятора с 15% запасом. При установке второго генератора начальный и эксплуатационный бюджет резко увеличиваются:

  • для дополнительного генератора придется установить дополнительный шкив на коленвал;
  • найти место для крепления корпуса электроприбора таким образом, чтобы его шкив размещался в одной плоскости со шкивом коленвала;
  • обслуживать и менять расходники сразу двух «мобильных электростанций».

С возникновением бесщеточных моделей генератора некоторые владельцы производят замену штатного прибора этим девайсом.

Бесщеточные модификации

Основным достоинством бесщеточного генератора является сверхдолгий эксплуатационный ресурс. Несмотря на сложную конструкцию и цену, ломаться здесь в принципе нечему, а окупаемость, все равно, выше за счет отсутствия расходников щетки/коллекторные кольца.

Компактные размеры и отсутствие коротких замыканий при попадании воды на залитые лаком или композитным составом обмотки позволяет монтировать его практически на любые транспортные средства.

На малых оборотах работа генератора обеспечивает электричеством только бортовую сеть, зарядка АКБ начинается при увеличении оборотов от 3000 ежеминутно.

Генераторы постоянного тока исчезли с легкового транспорта в 70-е годы прошлого столетья, так как имели сложную схему и более крупные размеры.

Таким образом, работа автомобильного генератора обеспечивает электроэнергией всех потребителей, подзаряжает АКБ и создает искру в камерах сгорания. Своевременное обслуживание и диагностика позволяет сократить эксплуатационные расходы и повысить ресурс электрического устройства.

auto-gl.ru

Генератор в машине: что это такое?

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.

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.

Что такое генератор в машине

autoexpert.today

Alex-422 › Блог › Генератор Генератор вырабатывает ток на атомной электростанции и в вашем автомобиле

Генератор – миниатюрная автомобильная электростанция, преобразующая энергию вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания в электрический ток.
История создания генератора

Изобретателем автомобильного генератора в той форме, в которой он устанавливается и в наши дни, был немецкий инженер Роберт Бош. В 1887 он разработал низковольтное магнето для стационарных двигателей, а к 1902 году – магнето высокого напряжения, которое стало прообразом показанной им в 1906 году «световой машины», то есть первого автомобильного генератора постоянного тока.

Прообраз генератора на основе «вращающегося треугольника» разработал английский физик Майкл Фарадей еще в середине 19 века

Автомобильный генератор обеспечивает питание всех энергозависимых устройств автомобиля и зарядку аккумулятора при работающем двигателе. В автомобилях с гибридным приводом генератор выполняет функции стартера. В корпусе современного генератора помимо блока, необходимого непосредственно для выработки электричества, установлены также и другие элементы. Это выпрямительный блок и регулятор напряжения.

Устройство и принцип работы генератора

Генератор по конструкции похож на стартер, что в полной мере иллюстрирует принцип обратимости любой электрической машины. Внутри корпуса генератора находится статор, набранный из стальных элементов с трехфазной обмоткой из медной проволоки (катушек). В кольце статора располагается ротор – система из закрепленных на валу двух магнитов разных полюсов и обмотки возбуждения. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора проходят попеременно «северный» и «южный» полюсы ротора. Таким образом, направление магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и вызывает появление в ней переменного напряжения. Вращение ротора генератора, как правило, обеспечивается ременной передачей от коленчатого вала двигателя. Также на валу обычно закреплен вентилятор, обеспечивающий охлаждение генератора.

Поскольку бортовая сеть автомобиля рассчитана на постоянное напряжение, автомобильные генераторы оснащены устройством для преобразования переменного тока в постоянный. Этот выпрямитель часто называют диодным мостом.

Если генератор отказал там, где нет возможности отвезти автомобиль в сервис, его можно снять самостоятельно. В большинстве случаев для этого не придется даже лезть под машину

Также в автомобильных генераторах имеется встроенный регулятор напряжения. Его функция – обеспечить постоянные параметры бортовой сети, так как выдаваемое генератором напряжение напрямую зависит от частоты вращения ротора. В системе регулирования участвует также щеточный узел со скользящими контактами («щетками генератора»), примыкающими к кольцевым контактам на валу ротора.

Приводится в движение генератор посредством приводного ремня, надетого на шкив, соосный со шкивом, закрепленным на переднем конце коленчатого вала.
Напряжение генератора

Уровень напряжения электрического тока, вырабатываемого генератором несколько выше, чем необходимо для двенадцативольтовой бортовой сети, и составляет от 13,5 до 14,5 Вольт. Это небоходимо для того, чтобы автомобильный аккумулятор, который во время движения и работы потребителей, никогда физически не отключается. Если бы генератор, как и аккумулятор, выдавал на выходе 12 Вольт, аккумулятор постоянно разряжался бы, так как стремился бы отдавать ток в бортовую сеть вместе с генератором.

Между мощностью генератора и емкостью аккумулятора есть прямая зависимость. Если поставить в автомобиль слишком мощный аккумулятор, он никогда не будет заряжен до конца

Это выше уровня напряжения аккумулятора, что вызывает небольшой выравнивающий ток осуществляющий заряд батареи. Когда же ток, который подается на аккумулятор с генератора, имеет несколько больший вольтаж, аккумулятор начинает брать ток, то есть заряжаться.
Распространенные неисправности генератора

Наиболее распространенный признак неисправности генератора — недостаточный заряд аккумулятора. При диагностике в первую очередь необходимо проверить натяжение ремня. Правильность этой регулировки имеет большое значение – при недостаточном натяжении ремень проскальзывает, и генератор не выдает необходимого напряжения, при избыточном – быстро изнашиваются подшипники вала и начинается биение ротора. Если ремень в порядке необходимо проверить контакты цепи и щеточный узел, так как при длительной эксплуатации щетки изнашиваются. Нештатная работа регулятора напряжения и, как следствие, повышенное напряжение в сети, ведет к снижению ресурса аккумулятора и может вызвать выгорание элементов бортовой цепи.

Также к числу наиболее распространенных неисправностей автомобильных генераторов относятся выгорание диодного моста, обрыв проводов обмотки статора и короткое замыкание обмоток на корпус. Последнее чаще вс

www.drive2.ru

Автомобильный портал

Автомобильный генератор. Как он работает и из чего состоит?

Содержание статьи: Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор — основной источник электроэнергии. На автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. В данной статье мы поговорим про автомобильный генератор, как он работает, из чего состоит и рассмотрим его устройство.
Как работает генератор автомобиля?
При пуске двигателя основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители электроэнергии питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается.

Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения.

Генератор является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если генератор не будет работать, то аккумулятор очень быстро разрядиться.

Автомобильный генератор обеспечивает требуемый ток для заряда аккумулятора и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора разность его напряжения и генератора становится небольшой, что приводит к снижению зарядного тока. Источником электропитания по-прежнему является генератор, а аккумулятор сглаживает пульсации напряжения генератора.

При включении мощных потребителей электроэнергии (например, обогревателя заднего стекла, фар) и небольшой частоте вращения ротора (малые обороты двигателя) суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться, что можно контролировать по показаниям вольтметра.

К автомобильному генератору предъявляют следующие требования:

  1. Генератор должен обеспечивать бесперебойную подачу тока и обладать достаточной мощностью, чтобы:
  • одновременно снабжать электроэнергией работающих потребителей и заряжать АКБ;
  • при включении всех штатных потребителей электроэнергии на малых оборотах двигателя не происходил сильный разряд аккумуляторной батареи;
  • напряжение в бортовой сети находилось в заданных пределах во всем диапазоне электрических нагрузок и частот вращения ротора.
  • Генератор должен иметь достаточную прочность, большой ресурс, небольшие массу и габариты, невысокий уровень шума и радиопомех.
  • Привод и крепление генератора
    Привод генераторов осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. 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 автомобилях привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать более высокие передаточные отношения, то есть использовать высокооборотные генераторы. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.

    Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина генератора находятся на крышках. Если крепление осуществляется двумя лапами, то они расположены на обеих крышках, если лапа одна — она находится на передней крышке.

    По своему конструктивному исполнению генераторы можно разделить на две группы — традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора.

    Устройство автомобильного генератора
    Из чего состоит генератор автомобиля? Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец.

    Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.

    На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.

    Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное — только передняя.

    При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.

    Статор генератора: 1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем

    Статор генератора набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности.

    Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.

    Ротор автомобильного генератора: а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал

    Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.

    Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.

    Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.

    Щеточный узел — это пластмассовая конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными, что неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках генератора, однако они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.

    Обычно щетки устанавливаются по радиусу контактных колец, но встречаются и так называемые реактивные щеткодержатели, где ось щеток образует угол с радиусом кольца в месте контакта щетки. Это уменьшает трение щетки в направляющих щеткодержателя и тем обеспечивается более надежный контакт щетки с кольцом. Часто щеткодержатель и регулятор напряжения образуют неразборный единый узел.

    Выпрямительные узлы применяются двух типов — либо это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или на которых распаиваются и герметизируются кремниевые переходы этих диодов, либо это конструкции с сильно развитым оребрением, в которых диоды, обычно таблеточного типа, припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.

    Наиболее опасным для генератора является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т.к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар. Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов некоторых фирм частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.

    Подшипниковые узлы генераторов это, как правило, радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец — обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колец — скользящая, со стороны привода — плотная.

    Так как наружная обойма подшипника со стороны контактных колец имеет возможность проворачиваться в посадочном месте крышки, то подшипник и крышка могут вскоре выйти из строя, возникнет задевание ротора за статор. Для предотвращения проворачивания подшипника в посадочное место крышки помещают различные устройства — резиновые кольца, пластмассовые стаканчики, гофрированные стальные пружины и т. п.

    Охлаждение генератора осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения.


    Система охлаждения генераторов: а — генераторы обычной конструкции; б — генераторы для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — генераторы компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков
    На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства, в котором температура воздуха слишком велика, применяют генераторы со специальным кожухом, через который в генератор поступает холодный и чистый забортный воздух. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.
    Для чего нужен регулятор напряжения?
    Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Все регуляторы напряжения имеют измерительные элементы, являющиеся датчиками напряжения, и исполнительные элементы, осуществляющие его регулирование.

    Все генераторы современных машин оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, как правило встроенными внутрь генератора. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут быть различны, но принцип работы у всех регуляторов одинаков.

    Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ступенчатые ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).

    Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет воздействия на ток возбуждения.

    Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки — тем меньше это напряжение.

    Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети, при этом меняется относительная продолжительность времени включения обмотки возбуждения. Если для стабилизации напряжения требуется уменьшить силу тока возбуждения, время включения обмотки возбуждения уменьшается, если нужно увеличить — увеличивается.

    Поделиться с друзьями:

    Статьи по теме:

    sto39.ru

    Что такое генератор автомобиля. Принцип работы, как устроен и для чего нужен

    ЧТО ТАКОЕ ГЕНЕРАТОР АВТОМОБИЛЯ. ПРИНЦИП РАБОТЫ, КАК УСТРОЕН И ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН


    Добрый день, сегодня мы узнаем, что называется автомобильным генератором, каков принцип работы узла, из каких основных компонентов состоит устройство и как устроена эта деталь системы электроснабжения транспортного средства. Кроме того, расскажем про особенности, основные технические характеристики автомобильного генератора и чем различаются устройства друг от друга. В заключении мы поговорим о том, как правильно нужно эксплуатировать автомобильный генератор, для чего нужен регулятор напряжения в системе электроснабжения той или иной машины и что называется системой охлаждения устройства.



    Итак, что же такое автомобильный генератор? Генератором или устройством электроснабжения автомобиля называется основной источник или поставщик электроэнергии любого современного транспортного средства. Чтобы понимать принцип работы генератора, необходимо знать, из каких главных компонентов состоит этот узел. Справочно заметим, что при запуске силовой установки, основным потребителем тока является стартер, сила тока в этот момент может достигать сотни ампер, что зачастую вызывает значительное падение заряда аккумуляторной батареи. Когда пуск двигателя осуществлен, генератор сразу же становится основным источником электроснабжения оборудования автомобиля.


     

    ПРИЗНАКИ ИЗНОСА РЕМНЯ ГЕНЕРАТОРА И ЕГО ЗАМЕНА


     

     

    Таким образом, генератор является источником постоянной подзарядки аккумулятора во время функционирования мотора. В том случае, если генератор перестанет работать, то аккумуляторная батарея довольно быстро разрядиться и сядет. Задача генератора заключается в подаче требуемого тока для заряда батареи и следовательно обеспечения оптимальной работы электрооборудования автомобиля. Отметим, что когда происходит подзарядка аккумулятора, то разность напряжения батареи и генератора становится незначительной, что в свою очередь приводит в понижению зарядного тока в цепи.


    Для понимания того, как функционирует генератор, необходимо представлять его конструкцию и элементы, которые обеспечивают его оптимальную, а также бесперебойную работу. Первое с чего нужно начинать — это привод и крепление генератора. Как правило, привод генератора осуществляется от такой детали, как шкив коленчатого вала ременной передачи. Считается, что чем больше диаметр шкива на коленчатом валу, тем будет меньший диаметр шкива самого генератора, следовательно это ведет к более высоким рабочим оборотам электроснабжающего устройства, то есть генератора. Данный нюанс, говорит о том, что генератор в этом случае способен отдать больше тока своим потребителям, то есть электрооборудованию автомобиля.


    На большинстве современных транспортных средствах привод в системе генератора выполняет расходных элемент под названием поликлиновый ремень, известный в народе, как ручейковый. Благодаря высочайшей гибкости этого расходного элемента, можно без труда устанавливать на генераторе шкив почти любого размера. Это в свою очередь позволяет получать на выходе высокие передаточные отношения, что дает возможность применять высокооборотистые устройства для снабжения автомобиля током


    Важным моментом в оптимальной работе ремня генератора играет его натяжение, которое фиксируется между натяжными роликами при неподвижном узле, то есть на неработающем двигателе машины.

    {banner_yandexblokrtb1}

    УСТРОЙСТВО И СТРОЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА АВТОМОБИЛЯ


    Итак, какие компоненты включает в себя один из самых главных элементов системы электроснабжения автомобиля — генератор? Типовой генератор в свой состав включает статор с обмоткой, который зажат между 2-мя специальными крышками. Первая крышка называется передней, она идет со стороны самого привода и задней, которая располагается со стороны контактных колец. В большинстве случаев генераторы крепятся в области передней части силовой установки автомобиля при помощи специальных болтов расположенных на кронштейнах. Кроме вышеописанных элементов имеются еще крепежные лапы и проушина натяжного типа устройства. Эти детали располагаются на крышках. Ниже на изображении наглядно представлена типовая схема и основные компоненты автомобильного генератора.



    КРЫШКИ КОРПУСА, ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СОПЛА И ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ГЕНЕРАТОРА

    Как правило, крышки корпуса генератора изготавливаются из легких сплавов алюминия и имеют специальные вентиляционные сопла, через которые проникает воздух и создает вентиляцию устройства. Типовые генераторы снабжаются вентиляционными соплами только в торцевой части, а устройства компактного типа в дополнение к торцевым вентиляционным окнам, компонуются еще отверстиями на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.



    Следующий элемент генератора, который стоит учитывать — это щеточный узел. Он располагается на крышке, со стороны контактных колец. Щеточный узел объединяется с регулятором напряжения и специальным выпрямительным элементом. 

    СТАТОР ГЕНЕРАТОРА

    Алюминиевые крышки генератора стянуты между собой 3-мя или 4-мя винтами таким образом, что статор располагается между 2-мя крышками. Что касается посадочных поверхностей, то они, как бы обхватывают статор по наружной поверхности. Что касается статора, то он состоит из сердечника, обмотки, пазового клина, специального паза и вывода для соединения с выпрямителем



    Сам по себе статор генератора изготавливается из стальных листов с толщиной от 0,8 до 1 миллиметра, однако иногда делается в виде навивки на пластину, что напоминает смотанную проволоку в клубок. Когда производят пакет статора навивкой, то ярмо элемента над пазами зачастую имеет определенные выступы. По таким выступам фиксируется положение слоев друг относительно друга. Кроме того, данные выступы улучшают охлаждение статора, благодаря развитой внешней поверхности.



    В связи с тем, что ежегодно автопроизводители все больше стараются экономить металл при изготовлении комплектующих для транспортных средств, то почти 90 процентов современных статоров делаются в виде пакетов с намоткой, которые набираются из отдельных подковообразных сегментов. Подковообразные сегменты, которые изготавливаются в виде отдельных листов металла, скрепляются между собой в единую монолитную конструкцию при помощи сварки или заклепок. Большинство генераторов машин обладают 36-ю пазами, в которых размещается обмотка статора. Сами по себе пазы изолированы специальной пленочной изоляцией, иногда напылением эпоксидного компаунда.

    РОТОР ГЕНЕРАТОРА

    Следующим немаловажным элементом генератора идет ротор, который обладает полюсной системой, включающей в себя полюсные половины, обмотку возбуждения, контактные кольца и вал. Полюсные половины обладают 6-ю выступами в виде клюва на каждой из половин. Половины полюсного типа изготавливаются методом штамповки и зачастую имеют выступы. В случае отсутствия выступов, при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается специальная втулка с обмоткой возбуждения, которая намотана на основной каркас. Намотка делается только после установки втулки внутрь каркаса



    Такие детали ротора, как валы зачастую изготавливаются из автоматной стали мягких сплавов. Что касается подшипникового ролика, который работает на конце вала со стороны контактных колец, то он изготавливается из легированной стали, плюс наконечник, известный, как цапфа еще и закаляется. Кроме того, на конце вала, который оборудован резьбой, прорезается специальный паз под шпонку для того, чтобы смог закрепиться шкив.  


    Однако на импортных автомобилях шпонка, как правило, отсутствует. В таком случае, торцевая часть вала обладает определенным углублением или выступом под ключ, зачастую под шестигранник. Эти конструкторские особенности позволяют удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива. Кроме того, это обеспечивает простоту работ при разборке генератора, в том случае, если нужно демонтировать шкив и вентилятор.



    ЩЕТОЧНЫЙ УЗЕЛ ГЕНЕРАТОРА

    В любом современном генераторе идет щеточный узел, конструкция которого располагает в себе специальные щетки, то есть скользящие контакты. Как правило, в генераторах автомобилей используются 2 основных типа узла: меднографитные и электрографитные. Электрографитные щетки обладают повышенной способностью к падению напряжения в цепи с кольцом, в сравнении с меднографитными. Этот нюанс негативно сказывается на выходных параметрах генератора, но они способны обеспечивать при этом меньший износ контактных колец, так как щетки прижимаются к контактным кольцам с усилием пружин.



    ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ УЗЛЫ ГЕНЕРАТОРА

    Также немаловажную роль в процессе функционирования генератора играют выпрямительные узлы, которые бывают опять же 2-ух типов: в виде пластин-теплоотводов, в которые методом прессовки запрессованы диоды силового выпрямителя и в виде наоборот, распаенного, а затем загерметизированных кремниевых диодов. Справочно заметим, что в конструкциях с повышенной ребристостью, диоды в большинстве случаев идут таблеточного вида. Такие элементы, как диоды специально припаиваются к теплоотводам. Диоды же дополнительного выпрямителя зачастую имею корпус из пластмассы цилиндрической формы. Включение в электрическую цепь диодов осуществляется при помощи шин.  


    ПОДШИПНИКОВЫЕ УЗЛЫ ГЕНЕРАТОРА


    Являются радиальными шариковыми подшипниками с одноразовой закладкой специальной пластичной смазки, которая рассчитана на весь срок службы детали. Кроме того подшипники снабжаются уплотнениями с 1-им или 2-мя кольцами, которые встроены в узел. Что касается роликовых подшипников, то они используются со стороны контактных колец. Посадка шариковых подшипников осуществляется на вал со стороны контактных колец и является очень плотной, а со стороны привода, наоборот — скользящей. Вставка в посадочное место крышки, посадка подшипников со стороны колец скользящая, а со стороны привода плотная, как бы запрессованная.  

    СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА


    Процесс охлаждения генератора происходит при помощи 1-го или 2-ух вентиляторов, которые закрепляются на валу генератора. В классических формах генератора, воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец, а у устройств, которые обладают щеточным узлом, регулятор напряжения с выпрямителем защищенные каркасом при этом располагаются вне внутренней полости, воздух поступает через сопла защиты. Благодаря наличию сопел, воздух четко направляется в наиболее нагретые места, как правило, к регулятору напряжения и выпрямителю


    Выше на изображении продемонстрированы 3 вида генераторов: классической конструкции (А), для повышенной температуры в моторном отсеке (Б) и стандартной конструкции (В), а стрелками показывается направление охлаждающих воздушных потоков.

    РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА


    Для чего нужен регулятор, который контролирует напряжение в генераторе? Все очень просто. Дело в том, что регулятор обеспечивает поддержание напряжения генератора в определенных диапазонах, чтобы осуществлялась оптимальная работа устройства и электрооборудования, которое подключено в электрическую цепь автомобиля. Зачастую генераторы компонуются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, которые встроены в устройство. Что касается принципа их функционирования, то он одинаков для всех, однако схемы их исполнения и конструктивные особенности могут разниться.



    Справочно заметим, что регуляторы напряжения зачастую обладают определенными свойствами термокомпенсации, то есть возможностью изменения напряжения, которое подводится к аккумулятору. Этот процесс осуществляется в зависимости от температуры, которая образуется в моторном отсеке, чтобы оптимально зарядить батарею. Например, чем ниже будет данная температура в подкапотном пространстве, тем большее напряжение будет подаваться на аккумулятор и наоборот. Показатель термокомпенсации может достигать величины в 0.01 Вольта на 1 градус по Цельсию. 

    ОСОБЕННОСТИ И ВОЗМОЖНЫЕ НЕПОЛАДКИ В РАБОТЕ ГЕНЕРАТОРА


    Самой опасной неприятностью в работе генератора является его короткое замыкание, а точнее пластин теплоотводов, которые соединены с «массой» и выведены на положительный заряд. В том случае, когда в устройстве случайным образом между пластинами образуется такая ситуация, то сразу же наступает короткое замыкание по всей цепи аккумулятора. Самым неприятным следствием этой проблемы может явиться возгорание, а затем пожар. Чтобы этого не допустить, сегодня многие автопроизводители частично или полностью покрывают изоляционным слоем некоторые части выпрямителя генератора. Кроме того, изготовители объединяют в монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы с основными монтажными платами при помощи изоляционного материала, который армирован специальными соединительными шинами.



    Видео обзор: «Что такое генератор автомобиля. Принцип работы, как устроен и для чего нужен»


    В заключении отметим, что при включении, а также частом использовании энергоемких потребителей тока, на примере обогревателя заднего или лобового стекла, света фар и наличия у двигателя малых оборотов в этот период времени, суммарный потребляемый ток в этом случае становится больше, чем может предоставить генератор. Как правило, в таком случае почти вся нагрузка ложится на аккумуляторную батарею и она ускоренно начнет разряжаться.

    БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
    ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

    bazliter.ru

    виды, устройство, принцип работы и особенности прибора :: SYL.ru

    Так как для работы любого двигателя внутреннего сгорания нужна электрическая энергия, а возможности аккумулятора не безграничны, и хватает батареи только на запуск, то выработкой электричества занимается автомобильный генератор. Кроме того что это устройство обеспечивает всех потребителей электроэнергией, часть выработанного тока растрачивается на заряд АКБ и на самовозбуждение ротора. Давайте посмотрим, как работает генератор и как он устроен.

    Назначение

    Кроме того что автомобильный генератор питает электричеством бортовую сеть, он также необходим для восстановления запаса электроэнергии, которую аккумуляторная батарея потеряла во время запуска двигателя. Изначально обмотка возбуждается от постоянного тока на АКБ. Далее генератор уже самостоятельно вырабатывает электричество. Вращение генератору передается от коленчатого вала через шкив и ременную передачу.

    Без исправно работающего генератора автомобиль сможет запуститься. Но проедет он недалеко. Завести авто в следующий раз может и не получиться – аккумулятор не подзарядился, и у него попросту не хватит возможностей для следующего запуска двигателя.

    Принцип действия

    Работа автомобильного генератора полностью основана на физических законах электромагнитной индукции. С помощью этого явления можно трансформировать механическую энергию в электрическую. Подобный эффект проявится, если катушку медных проводов положить в область воздействия переменного магнитного поля.

    Это будет способствовать образованию в катушке и проводах электрической силы, которая заставит двигаться электроны. Затем посредством этого движения на выводах катушки появится ток. На контактах проводов возникнет напряжение. А вот уровень его зависит от того, как быстро изменяется магнитное поле. Полученное напряжение в результате работы генератора – переменное, и оно будет подано к внешним потребителям.

    Технические характеристики

    За процесс обеспечения всех потребителей электрической энергией в генераторе отвечают токоскоростные характеристики автомобильных генераторов. Это зависимость максимального тока от частоты вращения якоря. При этом нужно знать, сколько тока в амперах способна выдать установка. Возможности находятся в пределах 55-120 ампер. Если при рабочем режиме прибор не выдает достаточное количество тока, то он неисправен.

    Также имеются внешние, регулировочные, нагрузочные характеристики и показатели холостого хода.

    Устройство

    Устройство автомобильного генератора на самом деле несложное. Для создания магнитного поля в нем применяется специальный элемент – статор. Этот элемент представляет собой обмотку. В магнитом поле, создаваемым статором, вращается ротор или якорь генератора. Ротор представляет собой вал особой конструкции. Он также оснащен обмотками. Последние подключены к кольцам – они необходимы для подачи к ротору напряжения.

    Крепление

    Автомобильный генератор легко найдет в подкапотном пространстве даже новичок. Он закреплен на двигателе при помощи болтовых соединений. На корпусе предусмотрены монтажные лапы и специальная натяжная проушина, служащая для подтяжки приводного ремня.

    Корпус

    В корпусе находятся практически все блоки и узлы подобного устройства. Корпуса для генераторов изготавливаются из сплавов, одно из свойств которых – низкая масса. Зачастую основной компонент таких сплавов – алюминий. Он отлично подходит для этих задач – алюминий хорошо и эффективно справляется с отдачей в атмосферу тепла. Корпус состоит из двух частей. Это крышка и торцевая заглушка.

    На передней части закреплен щеточный узел и диодный мост, служащий выпрямителем. Каждая из крышек образует друг с другом цельную конструкцию при помощи болтового соединения со специальными болтами. Обе крышки изнутри надежно удерживают внешнюю часть вала ротора.

    В корпусе также есть еще две важные детали – это подшипники. В большинстве генераторов используется два подшипника: один – тыловой, второй – фронтальный. Оба подшипника обеспечивают валу ротора возможность вращаться.

    Как устроен ротор?

    Роторный узел представляет собой конструкцию из электромагнитов и катушки возбуждения. Два этих элемента смонтированы на одном валу. Последний изготавливается преимущественно из легированных сталей с небольшим содержанием присадок в виде свинца.

    На валу ротора также находятся кольца и токосъемные щетки с подпружиненными контактами. Контактные кольца необходимы, чтобы ток подавался на ротор.

    Статор

    Продолжаем изучать устройство автомобильного генератора. Статор – это узел, представляющий собой сердечник с большим количеством пазов. В большинстве моделей таких пазов 36. В них вложены проволочные витки из трех обмоток. Обмотки соединены между собой по схеме «звезда» или «треугольник». Сердечник или магнитопровод изготавливается в виде окружности. Он набран металлическими пластинами. Пластины соединяются между собой при помощи заклепок или сваркой. Сердечник представляет собой монолитный узел.

    Чтобы повысить уровень напряженности, на статорных обмотках при производстве пластин применяют специальное трансформаторное железо. Оно обладает усиленными магнитными характеристиками, в отличие от обыкновенного.

    Регулятор напряжения

    Регуляторы напряжения автомобильных генераторов служат для компенсации нестабильности при вращении ротора, который соединен с коленчатым валом двигателя посредством приводного ремня. Коленчатый вал работает в широком диапазоне оборотов. Регулятор соединен с графитовыми щетками и призван стабилизировать постоянное выходное напряжение, которое поступает в электрическую сеть авто.

    Без регулятора невозможно будет запустить в работу генератор. Кроме того, даже если запуск удастся, невозможно будет осуществлять контроль подачи тока. Регуляторы могут удерживать ток в определенных интервалах.

    Принцип работы реле-регулятора

    Если к источнику электричества подключить обмотку без реле-регулятора, то уровень постоянного тока будет высоким. При помощи реле в схеме этот параметр выравнивается, чтобы не вышло из строя электрооборудование в автомобиле. По сути, реле-регулятор автомобильного генератора – это что-то вроде выключателя. Если напряжение вырастает до 13-14 вольт, то прибор автоматически отключает обмотку и включит ее, когда ток будет более низким. В результате регулярные подключения/отключения проводки позволяют генератору вырабатывать более высокое напряжение.

    Сколько подобный прибор должен вырабатывать — это неважно. Когда энергия уже сгенерирована, ее нужно выпрямить. Для этих целей генератор оснащен диодным мостом. Так как напряжения большие, в работу включается регулятор, элемент моментально реагирует на изменения силы тока. Затем эта информация отправляется к сравнивающему устройству. Оно нужно для анализа показаний и сравнения с теми, которые только-только поступили. Если напряжение автомобильного генератора низкое, то регулятор будет увеличивать постоянный ток в схеме, тем самым повышая его до необходимого уровня.

    Виды регуляторов

    В различных генераторах используются разные типы реле-регуляторов. Это двухуровневые устройства, электронные приборы, трехуровневые, многоуровневые.

    Первые двухуровневые реле сегодня считаются устаревшими. Но автолюбители, несмотря на это, продолжают их активно использовать в схемах подключения автомобильного генератора. В основе такого двухуровневого регулятора лежит электрический магнит, подключенный к датчику на обмотке. В качестве задающего элемента выступают пружины – их несколько. В качестве сравнивающего компонента выступает подвижный рычаг — он же и коммутирует проводку. Главный недостаток регуляторов такого типа – это небольшой ресурс.

    Электронные модели регуляторов с предельным током автомобильного генератора до 40 А – полупроводниковые. Они имеют большой ресурс. Что касается их неисправностей, то, по сравнению с двухуровневыми аналогами, поломки здесь бывают реже.

    Трехуровневые решения практически не отличаются от вышерассмотренных регуляторов. Разница здесь лишь в том, что данные приборы имеют также добавочное сопротивление.

    Многоуровневые решения – это еще один вид реле-регуляторов. Они обладают тремя или даже пятью сопротивлениями. Кроме того, в продаже имеются модели со следящим режимом работы.

    Диодный мост или выпрямитель генератора

    Так как для нормальной работы электрооборудования автомобилей нужен постоянный ток, то выход автомобильного генератора питает электросеть через специальный узел, собранный на выпрямительных диодах.

    Конструкция представляет собой трехфазный выпрямитель. В нем имеется шесть диодов – три подключаются на массу, а еще три – к плюсовому контакту агрегата. Именно они предназначены для превращения переменного напряжения в постоянное.

    Щеточный узел генератора

    Этот элемент представляет собой пластиковую конструкцию. Он необходим для передачи напряжения к контактным кольцам на роторе. Внутри находится несколько деталей. Однако главные среди них – это подпружиненные щетки. Они могут быть электрографитовыми или же более стойкими к износу — меднографитовыми.

    Конструктивно в современных генераторах щеточный узел представляет собой единый блок с реле-регулятором.

    Охлаждение

    В процессе работы генератор может существенно нагреваться. Отвод лишнего тепла обеспечивается вентилятором, который закреплен на роторном валу. Генераторы со щетками, регулятором и выпрямителем вынесены за корпус с защитным кожухом. Устройства берут холодный воздух через щели.

    Режимы работы

    Чтобы понять, как работает автогенератор, нужно немного представлять, в каких режимах он эксплуатируется. Таких режимов всего два – это начальный этап в момент запуска мотора и рабочий режим.

    В момент запуска силового агрегата главным прибором, потребляющим электричество, является стартер. Генератор еще не запущен и не вырабатывает электричество. Ввиду того что стартер потребляет ток, аккумулятору приходится интенсивно тратить энергию.

    После того как мотор выйдет в свой основной рабочий режим, генератор начнет обеспечивать всех потребителей электричеством. Он будет генерировать ток, который нужен для работы основных потребителей. Вместе с этим мощности автомобильного генератора хватает и на подзарядку АКБ. По мере того как в работу включаются более мощные потребители, генератора может не хватать. Тогда энергия поступает также и от аккумулятора. При этом заряд батареи расходуется очень быстро.

    Ремонт генераторов

    Поломки генератора могут быть самыми разными. В одном случае для ремонта достаточно заменить диодный мост, в другом – выполнить замену более значимых деталей.

    Итак, среди основных неисправностей – выход из строя цепи. Это могут быть обрывы, замыкания, любые другие нарушения. В данном случае ремонт автомобильного генератора заключается в том, чтобы проверить, какой ток и какое напряжение выдает генератор. Затем выбирают решение. Также одна из поломок – износ графитовых щеток или диодов в выпрямительном мосте. Все эти неисправности легко устраняются своими руками.

    Шум при работе генератора говорит о дефектах подшипниковых узлов, а также о недостаточном количестве смазки. Также возможен износ сепараторов, проворачивание колец. При воющих звуках можно заметить такие поломки, как межвитковое замыкание статорных обмоток. В таких случаях лучше доверить ремонт агрегата профессионалам.

    Заключение

    Итак, мы выяснили, что собой представляет генератор. Как видите, это довольно значимый и необходимый элемент в любом автомобиле.

    www.syl.ru

    Из чего состоит генератор автомобиля: неисправности, диагностика

    У каждого автомобиля есть электрическая сеть, предназначенная для выполнения ряда функций. Так, посредством подобной сети удается выполнить запуск двигателя, поджечь топливо созданием необходимого количества искр, вовремя включить сигнальные огни и фары, а также создать благоприятные условия для пассажиров, находящихся внутри.

    Обеспечением электричества занимаются:

    • генератор
    • аккумулятор

    Второй начинает работать еще до подачи топлива в двигатель. Поэтому батарея не может долго одна вырабатывать энергию, иначе ее заряд быстро придет в негодность, и автомобиль отключится. Чтобы этого не произошло, после запуска мотора приходит на помощь генератор, вырабатывающий необходимое количество электроэнергии на протяжении эксплуатации мотора транспортного средства.

    Виды генераторов

    Известно два вида агрегатов, устанавливаемых на машины. Среди них:

    1. Устройство постоянного тока. Чаще всего встречается на старых моделях транспортных средств. В последнее время популярность таких агрегатов заметно снизилась.
    2. Устройство переменного тока. Установлено практически на все автомобили современного поколения. Впервые был разработан и выпущен на заводе Америки в 1946 году.

    Второй тип электрогенераторов представляет собой надежную конструкцию, отличительной особенностью которой является наличие узлов, выпрямляющих ток.

    Как устроен

    Вне зависимости от вида, каждый генератор предназначен для образования и подачи электрического тока, с помощью которого удается ввести в эксплуатацию систему приборов внутри автомобиля. Устройство и принцип работы генераторов отличаются, так как каждый из видов агрегатов вырабатывает разный ток. В связи с этим стоит рассмотреть оба электрогенератора отдельно.

    Автогенератор постоянного тока

    Уже было отмечено, что данный агрегат встречается все реже, и связано это с рядом недостатков. Среди наиболее распространенных из них:

    • небольшая эффективность работы;
    • недостаточная мощность;
    • необходимость проведения частого ремонта и осмотра;
    • недолгий срок службы.

    В состав конструкции входит коллектор, благодаря которому подобные устройства способны работать в двух режимах. Поэтому часто использовался в гибридных автомобилях.

    Отличительная особенность заключается в том, что электромагниты, закрепленные на устройстве, не двигаются. Это обеспечивает определенное положение электродвижущей силы и особый принцип работы.

    Автогенератор переменного тока

    Считается популярным устройством среди современных моделей. Содержит в конструкции:

    • обмотку, статор и ротор;
    • крышки по обеим сторонам;
    • привод со шкивом.

    Располагают данный тип генератора рядом с двигателем, обычно впереди. Крепление осуществляют с помощью надежных болтов посредством заранее рассчитанного соединения. Крышки устройства выполняются из алюминиевых сплавов. В каждой крышке встроено окно для вентиляции корпуса, предотвращая перегрев конструкции. Отсутствие или засорение вентиляции объясняет, почему греется генератор на холостом или обычном ходу.

    Дополнительно стоит отметить, что на задней крышке имеет особый узел, называемый щеточным. Обе крышки стягивают между собой, фиксируя специальными винтами увеличенной длины.

    Конструкция

    Стоит подробнее рассмотреть, из чего состоит генератор, встроенный в автомобиль. Далее представлены основные детали конструкции столь важного в машине устройства.

    Статор

    Статор генератора — это деталь, изготовленная из стали, толщина которой не превышает 10-11 мм. Добиваясь экономии металла, разработчики современного генератора изготовили данную деталь из отдельных элементов и придали ей форму подковы. Все листы конструкции скреплены между собой сварочным или заклепочным методами. В статоре более 30 пазов, предусмотренных для крепления обмотки. Изоляция статора обеспечивается специальным покрытием из эпоксидного компаунда или пленки.

    Ротор

    Система полюсов ротора отличается от системы в стандартных агрегатах. В ней две половины, каждый из которых имеет отдельный выступ, по форме напоминающий клюв. На каждом выступе — по шесть полюсов, напрессованных на вал.

    Втулка устанавливается между полюсами, а обмотка закрепляется на ней. Вращающийся вал ротора изготавливают из стали низкой твердости, но это не мешает ему быть прочным и эффективно справляться с поставленной задачей. На конце вала резьба, а также шпоночный паз, фиксирующий шкив.

    Узел выпрямления

    Главным отличительным элементом современных автогенераторов переменного тока является узел выпрямления. Существует два типа используемых узлов:

    1. Пластины, отводящие тепло. В них установлены силовые диоды, выпрямляющие ток.
    2. Элементы со специальными ребрами для охлаждения. На них также установлены диоды, но они таблеточные.

    Дополнительно к классификации можно отнести вспомогательный выпрямитель. В нем диоды содержатся в пластиковом корпусе, имеющем цилиндрическую форму. К схеме такой корпус подключают специальными шинами.

    Регулятор напряжения

    Данная деталь способствует поддержке необходимого напряжения внутри автогенератора. Благодаря этому достигается нормальная работа электрических систем, датчиков и других элементов, находящихся в системе транспортного средства.

    Основа регуляторов напряжения — полупроводниковый элемент. Конструктивное исполнение подобных деталей может быть различным, но у всех одинаковая задача и один и тот же принцип действия.

    Главное свойство регулятора — термокомпенсация. Оно представляет собой способность элемента менять показатель напряжения, поднимая или опуская его, если в процессе работы генератора были обнаружены изменения температуры за пределами рабочего пространства. Подобные махинации позволяют улучшить зарядку аккумулятора и снизить потребление ресурса.

    Принцип работы генератора

    Главный потребитель электроэнергии еще на запуске машины — стартер. При этом стоит заметить, что при впрыске топлива в мотор сила тока способна вырасти сразу до сотни ампер, если не больше. В таком режиме оборудование транспортного средства получает электроэнергию только от аккумулятора, который, как уже было отмечено ранее, быстро разряжается.

    Как только двигатель начинает работать, на смену батарее приходит генератор, который тут же направляет электроэнергию для работы электрических систем, датчиков и других устройств.

    При работе двигателя внутри машины происходит непрерывная зарядка аккумулятора, а также обеспечивается работоспособность электрооборудования, и со всем этим справляется автогенератор. Если он неожиданно выйдет из строя, то батарея машины, проработав небольшое количество времени, быстро сядет, и железному коню потребуется ремонт.

    Крепление и привод

    За работу генератора отвечает шкив двигателя посредством работы ременной передачи. Количество оборотов агрегата зависит от диаметров различных шкивов, входящих в состав конструкции основного устройства.

    В современных моделях транспортных средств встречается поликлиновый ремень, обладающий большой гибкостью. С его помощью удается привести в действие шкивы минимального диаметра, благодаря чему увеличиваются обороты автогенератора. Существует несколько способов натяжения такого ремня, что очень удобно. Выбор способа зависит от модели транспортного средства, а также от конструкции натяжителя. Обычно предпочитают натягивать ремень специальными шариковыми роликами.

    Неполадки

    Несмотря на то, что вырабатывающие электричество устройства считаются надежными, в процессе их эксплуатации могут возникнуть различные проблемы. Эти проблемы можно поделить на два вида:

    1. Механические. В основном связаны с износом деталей конструкции генератора. Например, из строя неожиданно может выйти ремень, подшипник или шкив. Обнаружить подобную неисправность легко, достаточно обратить внимание на посторонний звук или стук от двигателя, рядом с которым находится автогенератор. Проблема решается ремонтом или заменой.
    2. Электрические. Удивительно, но возникают чаще. Выражаются в виде замыкания обмоток. Обнаружить невооруженным взглядом проблему не получится. Выявляется поломка только посредством незамедлительной проверки напряжения мультиметром.

    Многие не знают, как проверить генератор автомобиля или как проверить его работу. Поэтому при возникновении подозрений на наличие неполадок в устройстве стоит провести диагностику генератора автомобиля или сразу же обратиться в сервисный центр для устранения проблемы.

    Также читайте:

    8 самых распространенных проблем Mercedes-Benz

    Типичные неисправности и ремонт АКПП Мерседес-Бенц

    Что такое Турбонаддув: Принцип работы, Конструктивные особенности

    Система выхлопа автомобиля: Из чего состоит , частые неисправности и их устранения

    Устройство автомобильного кондиционера

    promercedes.ru

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о