Принципы работы автомобильного генератора
Генератор автомобиля прнято считать одним из самых незаметных в работе устройств, однако важность его не поддаётся переоценке. Хотя бы потому, что без него аккумуляторная батарея казалась бы практически бесполезной: её заряда хватило бы на несколько дней работы, после чего её пришлось бы подзаряжать вне автомобиля. А это по вполне понятным причинам для большинства горожан – недоступная функция. Но если взять любой современный автомобиль, то окажется, что без генератора его работоспособность также окажется парализованной, ведь мозги авто, бортовой компьютер, работает именно от генератора. Что уж говорить о массе других устройств, требующих подключения к бортовой сети. Так что сведения о том, из каких компонентов состоит генератор и каковы принципы его функционирования окажутся полезными для большинства автолюбителей.
Принципы работы и устройство автомобильного генератора.
Назначение генератора автомобиля
Зачем нужен генератор в машине? О двух его основных функциях мы уже упоминали – это питание бортовой электросети и подзарядка АКБ. В сущности, энергия аккумулятора используется только в момент пуска силового агрегата, а затем все функции по снабжению автомобиля электричеством взваливает на свои плечи генератор. Технические характеристики этого устройства должны обеспечивать подзарядку АКБ при любых режимах работы двигателя, не допуская его прогрессивного разряда ни при каких обстоятельствах. Не менее важной является способность автогенератора обеспечивать работу потребителей электроэнергии в достаточно обширном диапазоне нагрузок. Дело в том, что большинство приборов, в том числе и аккумуляторная батарея, крайне чувствительны к показателю стабильности входного напряжения. Так что генератор в машине нужен и для обеспечения выравнивая выходных параметров по току и напряжению в заданных пределах, с чем он справляется очень хорошо.
Найти устройство в моторном отсеке достаточно просто – генератор расположен в машине в передней части подкапотного пространства, крепясь к мотору болтами, прикручиваемыми к кронштейнам.
Устройство автомобильного генератора
Обязательная компонента любого автогенератора – статор, который монтируется между фронтальной/задней крышками. Фронтальная крышка выходит к приводной части, задняя расположена со стороны установки контактных колец. Обе крышки, как правило, изготавливаются из облегчённых алюминиевых сплавов и снабжены вентиляционными отверстиями, через которые вентилятор прогоняет воздух внутри автогенератора, охлаждая его. На задней крышке монтируется щёточный и выпрямительный узлы, которые подсоединены к регулятору напряжения. Типовая конструкция устройства – статор, расположенный между крышками, удерживаемый посредством 3-4 длинных винтов.
Статор представляет собой неподвижно закреплённую обмотку, внутри которой находится вращающийся ротор. Его конструкция более сложна, он состоит из ряда обмоток, контактных колец, приводного вала. Кольца, изготовляемые из меди или латуни, подключаются одной стороной к обмотке возбуждения, другой – к щёткам, на которые в момент пуска силового агрегата подается напряжение от АКБ. Некоторые модели генераторов характеризуются бесщёточным исполнением, что увеличивает их ресурс (и надёжность), но достигается это за счёт увеличения веса устройства и показателей шумности при работе электрогенераторной автомобильной установки. Следствием вращения ротора является изменение величины и направленности магнитного потока в статоре, что в итоге приводит к генерации тока переменного напряжения. Но поскольку подавляющее большинство бортовых потребителей современного автотранспортного средства рассчитано на работу с постоянным напряжением, электрогенератор автомобиля состоит также из выпрямителя, задача которого – преобразовывать напряжение из переменного в постоянное.
Регуляторы напряжения обычно встраиваются в электрогенератор, конструктивно соединяясь со щёточным узлом. Их задача – влияние на ток возбуждения с целью его изменения посредством манипулирования временем включения обмоток к электросети. Некоторые модели регуляторов напряжения умеют изменять номинал напряжения, учитывая текущую температуру воздуха в моторном отсеке, что позволяет обеспечить наиболее оптимальные характеристика зарядка АКБ. Генераторы автомобиля устроены и производятся либо в компактном (с парой внутренних вентиляторов), либо в классическом исполнении (с вентилятором, находящимся у шкива). Рассмотрим особенности конструкции отдельных компонентов электрогенератора.
Статор
От конструкции этого неподвижного элемента во многом зависит ресурс работы генератора. Статор изготовляется по следующей технологии:
Именно стартер является местом, где вырабатывается переменное электричество, которое после обработки на других узлах генератора поступают в бортовую сеть или к аккумулятору.
Ротор
Состоит из вала, производимого из легированной стали или других материалов с аналогичными характеристиками, и обмотки возбуждения (катушки), также покрываемой полностью диэлектрическим лаком. На катушки монтируются полюсные магнитные половинки, характерной особенностью которых является:
Вал ротора крепится на подшипниках качения (в этом случае вал подвергается закалке), на одном его конце имеется паз для шпонки, посредством которой крепится приводной шкив. Вместо шпонки может использоваться гайка, у которой имеется головка, рассчитанная под шестигранный ключ, что позволяет избежать проворачивания вала, если потребуется демонтаж генератора или снятие шкива. Вращаясь, ротор обеспечивает генерацию электроэнергии статором, поэтому это также один из основных элементов устройства.
Токосъёмный узел
Автогенератор щёточного типа комплектуется токосъёмным узлом, конструкция которого предусматривает скольжение щёток по кольцам коллектора, через которые и поступает ток на статорную обмотку возбуждения. Классические щётки изготавливаются из меди и графита. Им на смену пришли электрографитные компоненты, которые отличаются меньшим износом, однако при их использовании наблюдается эффект падения напряжения на полукольцах коллектора. Последние изготавливают из латуни/нержавейки, дабы уменьшить степень электрохимического окисления. Токосъёмный узел работает в режиме усиленного трения его деталей, поэтому кольца и щётки причисляются к категории расходных материалов – они изнашиваются на порядок быстрее других узлов. Поэтому конструкция автогенератора предусматривает наличие облегчённого доступа к щёткам для возможности проведения их периодической замены.
Реле регулятора
Переменный ток, вырабатываемый статором, после преобразования в постоянный поступает на реле регулятора. Его включение в состав генератора вызвано по следующей причине: коленвал силового агрегата может вращаться с разной скоростью, в зависимости от потребностей автовладельца в конкретный момент времени. Однако конструктивно автогенератор не способен формировать одинаковое напряжение в соответствии с временной диаграммой. Реле регулятора и предназначено для осуществления термокомпенсации, то есть отслеживания текущей температуры в подкапотном пространстве с целью искусственного снижения/повышения величины напряжения подзарядки, что положительно сказывается на ресурсе АКБ. Но умолчанию номинал термокомпенсации – 0.1 В/градус. Некоторые модели электрогенераторов, в составе которых нет реле-регулятора, комплектуются переключателями ручного типа лето/зима. Их располагают в салоне (редко) или в моторном отсеке.
Отметим, что в легковых авто регуляторы напряжения подключаются к статору минусовым проводом бортовой электросети, однако существуют и антагонистичные варианты, и они не взаимозаменяемы. Так что при замене генераторов этот момент нужно обязательно отслеживать.
Выпрямительный (диодный) мост
Именно эта компонента автогенератора отвечает за сглаживание переменной амплитуды напряжения в постоянную кривую. Конструктивно такой выпрямитель может изготовляться в двух вариантах:
В некоторых случаях основной выпрямитель дополняется ещё одним, вторичным диодным мостиком, для улучшения характеристик выходного напряжения. Он представляет собой компактный электронный блок с миниатюрными диодами круглой или вытянутой цилиндрической формы. Подключение дополнительного мостика осуществляется с помощью шинной технологии. Выпрямитель считается наиболее частой причиной выхода из строя генератора, поскольку любой металлический предмет, случайно попадающий в пространство между теплоотводами мостика, может спровоцировать короткое замыкание.
Крепление автогенератора
Как мы уже отмечали, в большинстве случаев автогенераторы устанавливают в передней части подкапотного пространства, что вызвано необходимостью соединения вала ротора с валом коленвала. Делается это с помощью шкива (в древних моделях и на мототехнике для этого применяется цепня передача). На крышках устройства имеется натяжная пружина, крепящаяся посредством лап. Привод автогенератора осуществляется с помощью шкива, идущего от коленвала. Величина оборотов генератора зависит именно от геометрии шкива. На большинстве автомобилей последних поколений в качестве соединительного элемента между генератором и коленвалом выступает поликлиновый ремень. Его характерной особенностью является прекрасная гибкость, а также возможность работы с генераторным шкивом относительного небольшого диаметра. Такая конструкция позволяет получить намного более высокие передаточные значения, позволяя комплектовать автомобили высокооборотистыми генераторными установками. В условиях всё возрастающей насыщенности транспортных средств электрическими и электронными приборами возможность получения тока большего номинала является совсем не лишней.
Принцип работы генератора автомобиля
Промышленность в целом использует два типа генераторов – переменного и постоянного тока. Однако в автомобилестроении последние практически не используются. Распространённость автогенераторов переменного тока вызван простой их конструкции. Для генерации напряжение используется пара ротор-статор, причём вращается только электромагнит, который волнообразно изменяет напряжение магнитного поля (по амплитуде и направлению) в разных точках катушки статора. В результате и вырабатываемая электроэнергия имеет синусообразную природу. Переменный ток генерируется в районе полюсов статора.
При этом конструкция автогенератора позволяет вырабатывать электроэнергию с необходимыми параметрами независимо от скорости вращения приводного шкива. Другими словами, мощности автомобильного генератора хватает для нормальной работы потребителей даже при минимальных оборотах коленвала. Это достигается благодаря использованию большого количества пар ротор-катушка и использованием электромагнита вместо обычного ферримагнитного сплава. Принцип функционирования автомобильных электрогенераторов одинаков для всех марок и моделей. Конструктивные различия проявляются на уровне конкретной реализации. В основном они вызваны особенностями компоновки конкретного силового агрегата. Современный автомобиль имеет две различные по назначению электроцепи:
Между первичной/вторичной цепью располагается регулятор напряжения, задача которого сводится к осуществлению контроля за номиналом напряжения во вторичной сети и выполнением корректирующих действий в первичной при возникновении такой необходимости. Строго говоря, именно реле-регулятор является тем третейским судьёй, который решает, кому и сколько в конкретный момент времени требуется электроэнергии. Если в бортовой сети наблюдается резкое снижение величины тока, генератор способен зафиксировать это, а реле-регулятор – повысить ток возбуждения на роторе. В результате величина напряжённости магнитного поля растёт, что и приводит к повышению номинала выходного напряжения. При достижении определённого значения регулятор снижает величину поступающего на обмотку возбуждения тока до номинальных значений.
Отметим, что номинальный режим, то есть сколько ампер выдаёт автомобильный генератор, зависит от степени нагрузки мотора и конкретной модели автомобиля. Следует упомянуть, что на холостом ходу генератор автомобиля должен выдавать напряжение порядка 13.50-14.00В. Если отключить всех потребителей, то напряжение автогенератора должно возрасти до 14.30-15.50В, при этом каждый включённый потребитель будет отбирать от этого значения примерно 0.20В. При всех включённых потребителях величина измеряемого напряжения на выходе автогенератора не должно быть ниже 12.8В. Именно это значение является пороговым для нормальной подзарядки аккумуляторной батареи. Если оно ниже – имеет место недозаряд, грозящий полным разряжением АКБ.
Сколько вольт выдает генератор автомобиля в номинальном режиме работы, указывается в руководстве пользователя, однако в большинстве случаев номинальный параметр весьма далёк от реального. Под фактическим напряжением понимают параметр, требуемый для зарядки аккумулятор, но при подключённых потребителях говорят о напряжении под нагрузкой, и это динамическая величина, изменяемая со временем.
Ещё раз отметим, что номинал выдаваемого напряжения автогенератором практически не связан с текущими оборотами двигателя, однако он сильно зависит от количества одновременно подключённых потребителей. Если в бортовой электросети наблюдаются проблемы, это может свидетельствовать о неисправности либо регулятора, либо самого генератора. Искать проблемы в силовом агрегате при этом – пустое занятие. Схематически работу электрогенератора можно представить как трансформацию механической энергии в её электрический аналог. Механическая энергия – это вращение коленвала на работающем моторе, которое посредством ременной передачи с минимальными потерями трансформируется во вращения вала ротора, а дальше уже вступает в действие связка ротор-статор.
Отметим, что технический прогресс остановить невозможно, особенно это касается появления материалов с новыми, более совершенными характеристиками. Их использование при производстве автомобильных генераторов будет способствовать дальнейшему увеличению производительности этих устройств. Но революционного прорыва, по крайней мере в ближайшее десятилетие, ожидать не стоит – все перспективные разработки в данной сфере предполагают эволюционный тип развития.
Основные неисправности
Даже сааме надёжные и технически совершенные устройства не вечны. Тем более нельзя говорить о супернадёжности тех устройств, конструкция которых предусматривает наличие вращающихся/трущихся узлов. Генератор, конечно же, относиться именно к этой категории. Но большинство проблем с работоспособностью «бортовой электростанции» вызваны либо естественным старением (выработкой ресурса), либо неправильной эксплуатацией транспортного средства, либо поломкой электрической компоненты. Первичная диагностика генератора заключается в проведении визуального и акустического осмотра на предмет выявления очевидных неисправностей, после чего имеет смысл проверить входные/выходные параметры тока/напряжения мультиметром. Все основные неисправности автогенератора сведены в следующую таблицу:
| Неисправность | Причина | Способ устранения |
| Появление свиста, при надавливании на педаль акселератора – потеря мощности | Поломка втулки/подшипника, провисание ремня с проскальзыванием | Замена деталей, натяжка ремня |
| Недозаряд АКБ | Вышел из строя регулятор | Замена реле |
| Перезаряд АКБ | Поломка регулятора | Замена узла |
| Вал ротора имеет заметный люфт | Поломка втулки/подшипника | Замена детали |
| Падение выходного напряжения | Пробой диода выпрямителя | Замена диода |
| Генератор не функционирует | Обрыв провода от аккумулятора, зависание щёток, отсутствие вращения ротора из-за его заклинивания в статоре, обрыв обмоток ротора, подгорание клемм коллектора | Устранение обнаруженных поломок |
Во время тестирования генератора мультиметром следует измерять выходное напряжение на всех режимах работы силового агрегата, с минимальной и максимальной потребительской нагрузкой.
Как работает автомобильный генератор: устройство, характеристики и неисправности
Любой автомобиль располагает собственной бортовой автономной электрической сетью со всеми присущими элементами, источником энергии, накопителем и потребителями. Каждый из узлов функционально закончен, они объединяются электрической проводкой, а параметры сети чётко стандартизованы благодаря накопленному опыту производства автомобильного электрооборудования.
В качестве источника питания электроники выступает генератор, о котором и пойдет речь в этой статье.
Для чего в машине нужен генератор
Вся энергия в бортовую сеть поступает от двигателя внутреннего сгорания. Механическая энергия вращения его коленчатого вала должна быть преобразована в электрическую. Эту роль и выполняет генератор.
В типовом варианте его ротор снабжён шкивом, на который надет гибкий ремень, передающий вращения от аналогичного шкива на носке коленчатого вала. Параллельно от того же ремня могут приводиться и прочие навесные агрегаты, но традиционно он именуется генераторным.
На выходе генератора образуется электрическое напряжение, способное поддерживаться в заданном диапазоне при отдаче любого тока от нуля до максимума, лимитированного номинальной мощностью.
Эту мощность прибор отдаёт при максимально допустимых оборотах ротора, привязанных к предельной частоте вращения коленвала путём подобранного передаточного соотношения ременного привода.
Выделяется два основных типа автомобильных генераторов:
В настоящее время используется только второй тип, поскольку он обладает бесспорными преимуществами, причём его обмотки выдают трёхфазное напряжение, как легче поддающееся сглаживанию пульсаций и позволяющее эффективнее использовать массогабарит прибора.
Что находится внутри данного прибора разберем ниже.
Устройство
Внешне все генераторы на первый взгляд похожи, но те кто знаком с электротехникой легко определит с каким прибором имеет дело. Ситуация упрощается тем, что машины постоянного тока использовались только на совсем уж реликтовых автомобилях, давно снятых с производства.
Генератор постоянного тока
В состав динамомашины постоянного тока входят:
Для создания приемлемой мощности на выходе весь агрегат приходилось выполнять массивным и металлоёмким, поэтому с появлением качественных выпрямительных полупроводниковых приборов генераторы постоянного тока на автомобилях применять перестали.
Генератор переменного тока
Принципиально он устроен похоже, но выходная мощность образуется многофазными обмотками статора, выполненными толстым проводом и не нуждающимися в мощных и ненадёжных токосъёмниках.
Состав оборудования тоже похож:
Весь конструктив крепится к передней части двигателя для удобной организации ременного привода от шкива коленвала. Часто отклонением генератора в сторону производится регулировка натяжения ремня, в тех случаях, когда более сложная конструкция привода навесных агрегатов не подразумевает наличие отдельного натяжителя с роликом.
Схема подключения
Схема подразделяется на силовую и управляющую цепи. Мощный выход генератора через силовой разъём из закреплённого гайкой на шпильке провода большого сечения соединяется непосредственно с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи.
Тонкий управляющий провод чаще всего просто соединён с цепью зажигания через контрольную лампочку. Встречаются и иные схемы, когда лампочка имеет собственное управление от специально предназначенного контакта на корпусе.
Принцип работы
Перед началом работы в автомобиле включается зажигание, и на управляющий контакт генератора поступает напряжение через лампочку. Поскольку энергию генератор в этот момент не вырабатывает, то напряжение на контакте отсутствует, и лампочка оказывается под потенциалом аккумуляторной батареи. Индикатор светится, через обмотку возбуждения протекает начальный ток.
После запуска мотора вращающееся поле обмотки возбуждения на роторе создаёт ответную индукцию в обмотках статора и генератор начинает вырабатывать электроэнергию. Дополнительные диоды поднимают напряжение на контакте лампочки, перепад на ней отсутствует, и она перестаёт светиться, сигнализируя, что всё в порядке, генератор работает.
Электронная схема в реле-регуляторе щёточного узла отслеживает выходное напряжение, увеличивая или уменьшая ток возбуждения, таким образом поддерживая выход на заданном уровне, обычно это 14-15 вольт, в зависимости от типа применённого аккумулятора и его температуры.
Батарея под таким напряжением перестаёт отдавать ток и переходит в режим заряда или удержания, выполняя роль дополнительного фильтрующего элемента, поскольку напряжение генератора пульсирует с частотой трёхфазного выпрямителя.
Если включено много потребителей, а обороты двигателя малы, прибор не в состоянии отдавать требуемую мощность, напряжение уменьшается, а часть потребителей начинает питаться от аккумулятора.
При добавлении оборотов генератор увеличивает мощность, питает потребителей, а избыток её идёт на зарядку аккумулятора. Если батарея заряжена, а мощность избыточна, то реле-регулятор уменьшает ток возбуждения, чтобы не допускать опасного роста напряжения в сети.
Основные неисправности
Проявлением неисправностей становится выход напряжения в сети из заданных пределов, а также посторонние звуки из работающего генератора.
Причины могут быть различными:
Не относящейся непосредственно к генератору, но частой неисправностью является сильный свист при добавлении оборотов двигателя. Это свидетельствует о проскальзывании ремня на приводных шкивах, натяжение можно отрегулировать, но лучше такой ремень заменить.
При снятии генератора для ремонта целесообразно сразу поменять диодный мост, подшипники и реле-регулятор со щётками. Так отремонтированный прибор обретёт максимально возможную надёжность, хотя полную гарантию может дать только новый генератор от солидного производителя.
Как проверить автомобильный генератор
В идеале генератор надо проверять на стенде, где он будет раскручен до номинальных оборотов и максимально нагружен с проверкой отдаваемой в таком режиме мощности.
Но можно приблизительно проверить его и не снимая с автомобиля.
Новый генератор очень надёжен и первые проблемы могут возникнуть лишь после пробега в 100-150 тысяч километров. Но часто эти приборы ходят значительно больше, особенно с промежуточной заменой щёточного узла.
Автомобильный генератор: назначение, устройство и принцип работы
Любая автомашина оборудуется бортовой электросетью, на которую возлагается множество задач – от пуска двигателя посредством электрического стартера и выработки искры, которая воспламеняет топливовоздушную смесь до обеспечения работы фар, магнитолы, сигнализации и других устройств. Все перечисленное оборудование потребляет электроэнергию, которая вырабатывается двумя элементами – генератором и аккумулятором. В этой статье мы расскажем о том, как устроен и работает автомобильный генератор, каковы его основные неисправности и на что нужно обратить внимание при эксплуатации.
Для чего нужен генератор?
Подача электроэнергии для питания бортовой сети до момента запуска ДВС осуществляется аккумуляторной батареей. Однако АКБ не может вырабатывать ток, она лишь хранит его в себе, отдавая по необходимости. По этой причине использовать аккумулятор для постоянного обеспечения работы автомобильного электрооборудования нельзя – он довольно быстро отдаст всю электроэнергию и полностью разрядится. Даже при пуске силового агрегата батарея отдает значительную часть заряда, так как стартер потребляет очень много электричества.
Генератор авто обеспечивает восстановление заряда АКБ и подачу питания ко всем потребителям, подключенным к бортовой сети. Он не хранит в себе электричество, как аккумулятор, а непрерывно производит его в ходе работы двигателя. Но пока ДВС не запущен, этот узел не работает, и функция питания бортовой сети выполняется аккумуляторной батареей.
Работа автомобильного генератора напоминает действие электродвигателя, только в обратном порядке. Электромотор получает энергию и преобразует ее в механическое действие, в то время как автогенератор преобразует механическое вращение ротора в электроэнергию.
Кратко принцип, по которому работает автомобильный генератор, можно объяснить так: вращение ротора приводит к образованию магнитного поля, а оно воздействует на обмотку статора. Это приводит к возникновению в последней электротока, который затем подается для питания включенных в бортовую сеть ТС потребителей.
Однако работа автогенератора имеет некоторые особенности, которые необходимо учитывать. Современный электрогенератор, устанавливаемый в машинах, имеет три фазы и вырабатывает переменный ток, в то время как для питания бортовой сети необходим постоянный. Кроме того, вырабатываемый электроток должен иметь строго определенные параметры, иначе велика вероятность того, что он выведет из строя оборудование. Чтобы не допустить этого, узел комплектуется дополнительными элементами.
Устройство автомобильного генератора
Автогенератор включает в себя несколько составляющих:
1 — задний подшипник; 2 — выпрямительный блок; 3 — контактные кольца; 4 — щетка; 5 — щеткодержатель; 6 — кожух; 7 — диод; 8 — втулка подшипника; 9 — винт; 10 — задняя крышка; 11 — крыльчатка; 12 — винт; 13 — ротор; 14 — обмотка ротора; 15 — передняя крышка; 16 — вал ротора; 17 — шайба; 18 — гайка; 19 — шкив; 20 — передний подшипник; 21 — обмотка ротора; 22 — статор.
Ротор
Ротором (от англ. rotation — вращение) называется подвижная часть автогенератора. Она представляет собой вал с расположенной на ней обмоткой возбуждения, находящейся между двумя полюсными половинками. Последние изготавливаются штамповкой, на каждой из них имеется шесть выступов в форме клюва, расположенных сверху обмотки. Эти половинки образуют систему полюсов и контактные кольца. Задача колец заключается в подаче электротока на обмотку через ее выводы.
Обмотка возбуждения предназначена для создания магнитного поля. Для решения этой задачи на нее должен быть подан слабый электроток. До запуска силового агрегата подачу тока для образования магнитного поля осуществляет АКБ. Когда ДВС заработает, и число оборотов достигнет нужной величины, подача тока на обмотку возбуждения будет производиться генератором
На роторе, кроме того, размещены:
Ротор располагается внутри статора, зажатого между крышками корпусной части. Крышки снабжены посадочными местами, в которых помещаются роторные подшипники. Кроме того, в крышке, расположенной со стороны приводного шкива, имеются отверстия для вентиляции.
Схема вентиляции генераторов
Статор
Этот элемент, в отличие от вышеописанного, неподвижен (статичен), из-за чего и получил свое название. Его задача заключается в получении электротока переменной величины, возникающего под влиянием магнитного поля ротора. Статор состоит из обмоток и сердечника. Последний изготавливается из листовой стали и имеет пазы для укладки трех обмоток (по количеству фаз). Обмотки могут укладываться одним из двух способов: петлевым или волновым. Схема их соединения также может быть разной – в форме звезды или треугольника.
1 — сердечник; 2 — обмотка; 3 — пазовый клин; 4 — паз; 5 — вывод для соединения с выпрямителем.
При подключении по схеме «звезда» все обмотки соединяются вместе одним из концов в общей точке. Их вторые концы выполняют роль выводов. Схема «треугольник» предусматривает соединение обмоток по другому принципу: 1-я со 2-й, 2-я – с 3-ей, а 3-я, в свою очередь – с 1-й. В этом случае функцию выводов выполняют точки соединения. Наглядно обе схемы показаны на рисунке.
Схема «звезда» и «треугольник»
Блок щеток
Задача этой составляющей генератора заключается в передаче электричества на обмотку возбуждения. Конструктивно блок представляет собой корпус с расположенной в нем парой подпружиненных графитных щеток. Последние прижимаются с помощью пружин к контактным кольцам, но жестко с ними не скреплены.
Регулятор напряжения
Регулятор нужен для того, чтобы поддерживать величину напряжения на выходе в установленных пределах. Это необходимо, поскольку количество тока, как и его параметры, зависит от числа оборотов двигателя, а долговечность аккумулятора напрямую связана с подаваемой разностью потенциалов. Недостаточное напряжение приведет к «хроническому» недозаряду АКБ, а избыточное – к перезаряду. Как в первом, так и во втором случае срок службы батареи заметно снизится. Современные автомобили комплектуются электронными полупроводниковыми регуляторами.
Диодный мост (выпрямительный блок)
Принцип работы автомобильного генератора
Разберемся теперь, как работает автогенератор. При повороте ключа в замке зажигания напряжение поступает на обмотку, проходя при этом через контактные кольца, а также через блок щеток. Результатом становится возникновение вокруг обмотки возбуждения магнитного поля. Оно постоянно вращается вместе с ротором, воздействуя на статорные обмотки. На выводах последних возникает переменный электроток, подающийся затем на диодный мост. На выходе выпрямительного блока ток уже имеет постоянную величину. Далее он подается на регулятор напряжения, от которого идет на графитные щетки, обеспечивает питание потребителей, включенных в бортовую сеть, и подзарядку аккумуляторной батареи.
Напряжение на выходе устройства регулируется следующим образом. Регулятор, функционирующий совместно с блоком щеток, меняет величину напряжения, которое поступает на обмотку. Это приводит к изменению параметров магнитного поля, а также количества вырабатываемой электроэнергии. Кроме того, регулятор осуществляет термокомпенсацию, суть которой заключается в том, что напряжение меняется обратно пропорционально температуре (чем она ниже, тем разность потенциалов больше, и наоборот).
Основные неисправности автомобильного генератора
Этот узел достаточно надежен, и при правильной эксплуатации не ломается долго. Тем не менее, выходы его из строя все же случаются, и причины неполадок могут иметь электрический или механический характер.
Электрические неисправности
Такие неполадки случаются чаще механических, правильно определить их и устранить достаточно сложно. Это может быть замыкание обмоток возбуждения на статоре или роторе, их обрыв, поломка регулятора напряжения или пробой диодов на выпрямительном блоке. Подобные проблемы опасны еще и тем, что они отрицательно сказываются на аккумуляторе до тех пор, пока не будут выявлены и устранены. Так, вышедший из строя регулятор напряжения приведет к тому, что батарея будет постоянно перезаряжаться. При этом внешних признаков неисправности практически не имеется, чаще всего ее выявляют при комплексной диагностике, измерив на автогенераторе величину выходного напряжения, или заподозрив неладное, когда аккумуляторы один за другим выходят из строя, отработав всего несколько месяцев.
Обрыв или замыкание обмоток возбуждения устраняется с помощью перемотки. Остальные электрические неисправности исправляют, меняя вышедшую из строя деталь.
Механические неисправности
Причиной появления неполадок механического характера, как правило, является износ графитовых щеток, приводного шкива или щеток, а также обрыв ремня привода генератора. Эти неисправности довольно легко диагностировать по посторонним шумам, раздающимся при работе автогенератора. Устраняются эти неполадки заменой нерабочего элемента.
Напоследок остается дать совет периодически проводить диагностику генератора, проверяя на износ его составляющие и измеряя величину напряжения на выходе узла. Это позволит своевременно выявить и устранить возникшие неисправности, тем самым избежав проблем с аккумулятором и электрическими устройствами, включенными в бортовую сеть транспортного средства.