Объясняем за 10 минут, как работает и как устроен автомобильный генератор

В каждом автомобиле есть собственный автономный источник энергии. Им является автогенератор. Этот функциональный узел предназначен для выработки электрической энергии и зарядки аккумулятора, потому что его энергии недостаточно для работы освещения, музыки и системы зажигания. В заведенном моторе и с включенным оборудованием общий ток потребления превышает 10 А. Обычная свинцовая батарея неспособна обеспечить такие токи. Автомобильный генератор вырабатывает достаточно энергии для питания всех потребителей.

Что такое генератор

Для чего нужен генератор

Любой генератор автомобильный – важный компонент в машине, который обеспечивает питание всего электрического оборудования и выполняет зарядку аккумулятора. Выработка энергии осуществляется за счет созданного постоянного магнитного поля в обмотке возбуждения, которая подключена к АКБ и вращающегося ротора с трехфазной обмоткой. Наводимый в ней ток поступает в бортовую сеть и питает всю электронику. Назначение генератор предельно ясно. Деталь очень важна для любого автомобиля, так как без нее не произойдет дальнейший пук, невозможно включить любой электрический прибор и нельзя зарядить севшую батарею.

Виды генераторов

В автомобилях разные автопроизводители применяют несколько видов генераторов, но его назначение и принцип действия не изменяется. Прежде всего, автогенераторы принято различать по максимальному выдаваемому току. Встречаются модели на 90, 110 и больше ампер. Конечно, такие показания агрегат выдает на 3 тыс. оборотах и при коротком замыкании выводов. В машине токи снижаются до 20-30 А при включении всего оборудования. Также автомобильные генераторы бывают постоянного и переменного тока. Первый вид генераторов в своей конструкции содержит встроенный механический выпрямитель тока, поэтому на выходе сразу постоянное напряжение. Второй вид выдает переменное меняющееся во времени напряжение, для чего на выходе есть трехфазный диодный мост или отдельный выпрямительный блок, входящий в состав конструкции. Именно второй тип является наиболее популярным и применяется на  большинстве автомобилей по причине более высокой надежности и способности вырабатывать большие токи.

Как работает автомобильный генератор

Мы ранее рассмотрели, что такое генератор. Сейчас приступим к изучению принципа работы генератора. Чтобы понять, как работает генератор, достаточно знать правило правого винта. Для работы этого функционального узла требуется постоянное вращающееся магнитное поле. Оно формируется аккумулятором, но для его возникновения нужно намного меньше электрической мощности, чем вырабатывается. Его вал вращается двигателем внутреннего сгорания, создающий намного больше механической мощности.

Принцип работы автомобильного генератора

Выработка энергии для зарядки аккумулятора и питания всей бортовой электроники производится в несколько этапов. Принцип действия генератора основан на электромагнитной индукции:

1. Шкив генератора через ремень связан со шкивом распредвала и приводится им во вращение.
2. На роторе автомобильного генератора имеется обмотка возбуждения, которая создает вращающееся магнитное поле.
3. Поле генерирует переменный ток в обмотках статора и по закону «буравчика» наводится ЭДС.
4. Генерированный в статорных обмотках ток поступает на выпрямительный узел.
5. Перед выдачей напряжения в бортовую сеть, ток с генератора автомобиля стабилизируется на уровне 14,7В при помощи пристроенного стабилизатора напряжения.

Характеристики генератора

Решая заменить автомобильный генератор на своем автомобиле, необходимо знать его основные характеристики:

• максимальный выходной ток;
• мощность генератора;
• выходное напряжение;
• габариты электрической машины;
• диаметр вала под шкив.

Как правило, заказывают данную деталь по артикулу, то есть уникальному номеру, поэтому перепутать крайне сложно.

Мощность автогенератора

Одним из параметров выбора автомобильного генератора является мощность узла. Судя по принципу работы генератора автомобиля, этот параметр напрямую зависит от выдаваемого тока и напряжения, так как рассчитывается как их произведение. Обычно в описании указывается выдаваемый ток, поэтому для определения мощности потребуется перемножить данные между собой. Мощность генератора автомобиля также определяется из размеров агрегатов, так как она зависит от количества витков в обмотках.

Рассчитать мощность электрогенератора достаточно просто:

1. устройство выдает максимальный ток 120 А;
2. напряжение на выходе генератора составляет 14,4 В;
3. мощность определяется как 120х14,7 и получаем 1728 Вт.

Данный показатель является максимальным для генераторов легковых автомобилей.

Напряжение генератора

Выходное напряжение с клемм генератора зависит от частоты вращения ротора, поэтому в описании характеристик всегда указывают напряжение при такой-то частоте вращения. Нормальным считается падение напряжения в диапазоне от 13,8 до 14,4 В. При этом максимальная выработка проявляется на больших оборотах, 3000 и выше об/мин, минимальное на холостых или низких – от 900 до 3000 об/мин.

Устройство генератора переменного тока

Конструктивно устройство автомобильного генератора достаточно сложно и включает множество ответственных компонентов. Является коллекторным двигателем, который работает наоборот. В устройство генератора входят элементы:

• шкив ручейковый или зубчатый в зависимости от марки авто, зафиксирован на валу шпонкой;
• корпус генератора, в который входит 2 алюминиевые крышки или фланцы с подшипниками;
• выпрямитель, щеточный узел и стабилизатор напряжения – все это располагается на заднем фланце генератора;
• статор с тремя генерирующими обмотками, с которых снимается ток, поступающий в выпрямительный мост;
• ротор представляет собой 2 стальные трубки, на котором имеется обмотка возбуждения, генерирующая вращающееся магнитное поле;
• на роторе имеются кольца, через которые в обмотки подается постоянный ток с аккумулятора для создания магнитного поля.

Ротор и статор являются основными частями генератора, но и без всех остальных работать данный узел не будет.

Корпус

Корпус автомобильного генератора представляет собой две крышки-фланца сзади и спереди, между которыми находится статор, набранный из пластин электротехнической стали. В передней крышке находится подшипник, в задней – подшипник, а также диодный мост, щеточный механизм, стабилизатор и токосъемные контакты.

Привод

В качестве привода во всех генератора используется ремень зубчатый или клиновидный в зависимости от марки и года выпуска авто. Чтобы сгладить инерционные возмущения может быть установлена обгонная муфта. Ремень следует натягивать.

Обгонная муфта генератора

Обгонная муфта необходима для того, чтобы сократить риски выхода из строя генератора и разрыва ремня из-за инерционных сил. Деталь состоит из двух частей, между которыми располагается роликовый подшипник и включает стопорные ролики.

Ротор генератора

Электрическая схема состоит из двух обмоток генератора:

1. Первая находится на статоре и является генерирующей, она состоит из трех обмоток, отдельных фаз, сдвинутых относительно друг друга на 120 градусов.
2. Вторая – роторная или обмотка возбуждения. На нее подается постоянное напряжение с аккумулятора для создания магнитного поля.

Статор

Статор автомобильного генератора представляет собой сердечник, набранный из листов электротехнической стали и снабженный 18 или 36-ю пазами для укладки генерирующей обмотки. В свою очередь пазы бывают клиновидными и пазами для одновитковых катушек. Также различают три типа статоров в зависимости от схемы включения обмоток:

• петлевая;
• волновая сосредоточенная схема;
• волновая распределенная схема.

Выпрямительный блок или диодный мост

В задней крышке располагается выпрямительный блок или он же диодный мост. Узел состоит из 6 диодов, собранных в классическую схему трехфазного выпрямителя. К ним подается ток из статорных обмоток, где он выпрямляется за счет пропускания только одной полуволны и далее он поступает на регулятор напряжения. Диодные мосты изготовлены отдельными модулями, которые можно менять. В их конструкции есть 6 основных мощных диода с большим током и три слаботочных, через которые напряжение подается в регулятор.

Регулятор напряжения

Выпрямленный ток, собранный в однополюсную линию поступает на регулятор напряжения. Это дополнительный схемный узел, который обычно идет вместе со щеточным устройством, но часто и раздельно. Внутри находится мощный стабилизатор на радиаторе, который не пропускает сквозь себя напряжение более 14,4 В, потому что из обмоток оно поступает с большими пульсациями.

Щеточный узел

На обмотку возбуждения ток подается через щеточный узел. Он представляет собой форменное изделие, которое состоит из двух подпружиненных щеток. Со временем работы они истираются и требуют периодической замены.

Схема генератора

Схема возбуждения генератора состоит из реле и, собственно, самой обмотки возбуждения. Реле при наличии сигнала управления из блока подает ток в обмотку, наводя вокруг нее магнитное поле. Так как ротор приводится во вращение двигателем, оно по закону самоиндукции наводит ток в обмотках статора.

Схема подключения генератора

Чтобы включить генератор, схема применяется достаточно простая. Условно она состоит из следующих компонентов:

• имеется реле для подачи питания на обмотку возбуждения;
• регулятор напряжения, он закреплен на генераторе;
• предохранитель на 60 А;
• аккумулятор, который заряжается от генератора через регулятор напряжения.

На схемах разных марок автомобиле обозначение выводов генератора может отличаться. На схемах применены общепринятые обозначения выводов генератора, но они могут отличаться в зависимости от производителя. Перечислим основные:

• B+, 30, BAT – плюс аккумулятора;
• E, B-, 31, -, GRD – минус аккумулятора;
• B – плюс аккумулятора;
• C, G – вход управления регулятором;
• COM – физический интерфейс диагностики управления и генератора;
• G – зажигание на автомобилях Honda и др.

Основные неисправности автомобильного генератора

В процессе эксплуатации автомобиля генератор также периодически выходит из строя. В данном агрегате бывают следующие типы неисправностей:

• механические;
• электрические.

Механические неисправности генератора напряжения

К механическим неисправностям генератора относится выработка в подшипниках, поломка обгонной муфты, разрушение крышек из-за сильных биений в подшипниках. В более серьезных случаях ломается вал генератора, что бывает из-за сильного натяжения приводного ремня. Также к механическим неисправностям стоит отнести стачивание щеток.

Электрические неисправности генератора в машине

Так как генератор автомобиля – это электрическая машина, то в ней могут возникать соответствующие неисправности:

• обрыв обмоток возбуждения или генераторных;
• износ щеток;
• истирание колец на роторе;
• поломка диодного моста, чаще отпаивается один из выводов;
• повреждение регулятора напряжения.

При выполнении ремонта генератора, практически всегда это касается механической и электрической частей одновременно. Мастер меняет подшипники, устанавливает новый щеточный узел и даже могут быть установлены новые кольца.