Принцип работы и устройство современного автомобильного генератора

В стандартном исполнении в автомобиле существуют два источника питания – генератор и аккумулятор. Разница между ними заключается в том, что АКБ накапливает электроэнергию, а автомобильный генератор ее вырабатывает. То есть это устройство преобразует механическую энергию от двигателя в электрическую с целью дальнейшего питания всех потребителей и заряда аккумулятора.

1. Функции генератора
2. Виды генераторов
3. Устройство генератора переменного тока
4. Корпус
5. Привод
6. Ротор
7. Статор
8. Выпрямительный блок или диодный мост
9. Регулятор напряжения
10. Щеточный узел
11. Принцип работы
12. Параметры генератора
13. Мощность автогенератора
14. Основные неисправности
15. Механические неисправности
16. Электрические неисправности

Функции генератора

При запуске двигателя пусковой ток на стартер подается от аккумулятора. Но сам аккумулятор не вырабатывает энергию, а только ее накапливает и потом отдает. Если использовать для питания всех потребителей только АКБ, то она быстро разрядится. Автомобильный генератор производит электроэнергию, заряжает АКБ и питает бортовую сеть автомобиля во время работы двигателя (при достижении им определенных оборотов вращения коленчатого вала).

Генератор начинает вырабатывать электрический ток начиная с частоты вращения холостого хода, однако, на оптимальный режим работы он выходит при достижении двигателем 1600-1800 об/мин и более.

Виды генераторов

Выделяют два вида автомобильных генераторов:

• постоянного тока;
• переменного тока.

Первый вид генераторов в настоящее время уже не используется. Такие устройства устанавливались на старых моделях автомобилей (ГАЗ-51, Победа и др.). Они имеют много недостатков, такие как:

• малая мощность и эффективность;
• необходимость в постоянном контроле и обслуживании;
• небольшой срок службы.

Сейчас применяются генераторы переменного тока. Главное их отличие в том, что вне зависимости от режима работы двигателя автомобильную сеть питает постоянный ток. Это достигается благодаря полупроводниковому выпрямителю.

Устройство генератора переменного тока

Работу любого генератора можно сравнить с электродвигателем, который работает в обратном режиме, то есть не потребляет, а вырабатывает ток. По типу конструкции современные генераторы делятся на два вида: компактный и традиционный. Они имеют общее устройство, но различаются в компоновке корпуса, вентилятора, выпрямительного узла и приводного шкива. Также у современных устройств имеется три фазы.

Генератор состоит из следующих основных элементов:

• привод со шкивом, подшипниками и валом;
• ротор с обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
• статор с сердечником и обмоткой;
• корпус, состоящий из двух крышек;
• регулятор напряжения;
• выпрямительный блок или диодный мост;
• щеточный узел.

Разберем каждый элемент устройства отдельно и подробно.

Корпус

В корпусе находятся все основные элементы генератора. Он состоит из двух крышек (передняя и задняя). Крышки соединяются между собой болтами. Для изготовления крышек используют легкие сплавы алюминия, которые не намагничиваются и хорошо отводят тепло. В крышках есть вентиляционные отверстия и крепежные фланцы.

В задней крышке установлен диодный мост и щеткодержатель со щетками. Также в задней крышке расположен выводной контакт, по которому ток поступает от генератора.

Привод

Вращение от коленчатого вала передается на шкив генератора и вращает ротор. Частота вращения шкива больше частоты вращения коленвала в 2-3 раза. Крутящий момент от двигателя передается посредством ременной передачи. Могут использоваться поликлиновый и клиновый ремень в зависимости от конструкции. Поликлиновый ремень считается более универсальным и современным.

Ротор

На валу ротора находится обмотка возбуждения, которая создает магнитное поле и, по сути, представляет собой обычный электромагнит. Обмотка находится между двух полюсных половин (сердечников), необходимых для регулирования и направления магнитного поля. Каждая из половин имеет по шесть треугольных выступов, называемых клювами. Также на валу ротора расположены два медных контактных кольца. Иногда они изготавливаются из стали или латуни. Через контактные кольца на обмотку возбуждения поступает питание от аккумулятора. Контакты обмотки припаяны к кольцам.

На переднем конце вала ротора находится приводной шкив, а на другом крепится крыльчатка вентилятора. Их может быть две. Они нужны для охлаждения внутренних деталей генератора. Также на обоих концах ротора установлены необслуживаемые шариковые подшипники.

Статор

Конструктивно статор имеет форму кольца. Это основная деталь, служащая для создания переменного тока от магнитного поля ротора. Состоит из обмотки и сердечника. В свою очередь, сердечник состоит из соединённых стальных пластин, в которых образуются 36 пазов. В пазы навивается три обмотки, которые образуют трехфазное соединение. Может быть две схемы соединения обмоток: «звезда» и «треугольник». По схеме «звезда» концы каждой из трех обмоток соединены в одной точке. По схеме «треугольник» концы обмоток выводятся отдельно.

Выпрямительный блок или диодный мост

Выпрямительный блок выполняет задачу по преобразованию переменного тока генератора в постоянный, который необходим для питания бортовой сети автомобиля. Другими словами, он выдает напряжение стабильной и одинаковой величины.

Блок также называют диодным мостом, который состоит из двух радиаторных пластин (положительной и отрицательной) и диодов. На каждую фазу приходится по два диода. Сами диоды герметично вмонтированы в пластины. Диодный мост имеет форму подковы.

С обмотки статора ток поступает на диодный мост, затем «выпрямляется», и подается на выводной контакт на задней крышке.

Через диоды ток проходит только в одном направлении, при этом отсекаются токи обратной полярности. Диодный мост может находиться в корпусе генератора, а может быть вынесен за корпус. Но чаще всего он крепится на внутренней стороне задней крышки.

Регулятор напряжения

Регулятор поддерживает напряжение генератора в определенных пределах. В современных моделях применяются полупроводниковые электронные регуляторы напряжения. Они устанавливаются сверху блока щеткодержателей.

Когда двигатель работает на больших оборотах, то напряжение на обмотке статора может доходить до 16В. Такое напряжение не должно поступать в бортовую сеть. Чтобы это исключить, регулятор напряжения, получая ток от АКБ, будет снижать его значение. Малый ток на обмотке ротора будет создавать такое же малое магнитное поле. Это значит, что на обмотке статора будет понижаться напряжение.

Щеточный узел

Щеточный узел в современных генераторах объединен с регулятором напряжения в один неразборный механизм. Он передает ток возбуждения на медные контактные кольца ротора. Это простая конструкция, которая состоит из щеткодержателя, двух графитовых щеток и прижимающих пружин.

Принцип работы

Теперь разберем подробнее работу генератора переменного тока в автомобиле. При включении зажигания, на щеточный узел подается ток от аккумуляторной батареи. Через щеточный узел он попадает на медные контактные кольца, а затем на обмотку возбуждения ротора. Напомним, что ротор, по сути, является электромагнитом, который создает магнитное поле. Коленчатый вал через шкив и ременную передачу начинает вращать ротор. Вокруг ротора расположен статор, который от вращения начинает вырабатывать переменный ток. Когда вращение ротора достигает определенной частоты, обмотка возбуждения питается от самого генератора.

Через диодный мост переменный ток “выпрямляется” и преобразуется в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Так автомобильный генератор обеспечивает питание потребителей и подзаряжает аккумулятор. Регулятор напряжения изменяет работу обмотки возбуждения при возрастании частоты вращения ротора. Таким образом поддерживается стабильная нагрузка.

В салоне автомобиля на приборной панели есть контрольная лампа генератора, которая показывает состояние устройства. Например, лампа может загореться при обрыве ремня. Тогда питание сети будет идти только через аккумулятор. Продолжительность работы в этом случае будет зависеть от уровня заряда АКБ.

Параметры генератора

Работу генератора оценивают по нескольким параметрам:

• номинальный ток и номинальное напряжение;
• номинальная частота возбуждения;
• частота самовозбуждения;
• коэффициент полезного действия (КПД).

Номинальное напряжение для бортовой сети автомобиля от генератора 12В или 24В. Токоскоростная характеристика показывает зависимость силу тока от частоты вращения генератора.

Напряжение генератора можно измерить мультиметром. При всех выключенных потребителях без нагрузки на холостом ходу мультиметр должен показывать напряжение в пределах 14,3В – 15,5В. Если напряжение после запуска двигателя свыше 14В, то это может говорить о разряде АКБ и зарядке его генератором. При поочередном включении потребителей (фары, подогрев, кондиционер и т.д.) напряжение уменьшается примерно на 0,2 после каждого включения. Но в итоге напряжение не должно снижаться ниже 12,8В. Если значение меньше, то аккумулятор начнет разряжаться. Если напряжение, наоборот, сильно высокое (14В и выше), то это может привести к выходу АКБ из строя. При этом на выходе самого аккумулятора напряжение должно быть в пределах 12,6В – 12,7В.

Напряжение генератора под нагрузкой может отличаться от номинальных значений 12В. После включения всех потребителей тока значение должно быть в пределах 13,5В – 14В. Если ниже, то это может указывать на неисправность устройства. Допустимым пределом считается 13В.

На картинке ниже показана подробная схема подключения генератора в автомобиле.

Мощность автогенератора

Если включить все энергоемкие приборы в автомобиле, то генератор может не справляться с нагрузкой и часть энергии будет отдавать аккумулятор.

Чтобы рассчитать мощность генератора достаточно воспользоваться простой формулой из школьного курса P = I * U, где Р – мощность, I – сила тока, U – напряжение.

Мы узнали, что напряжение на выходе генератора должно быть в районе 13,5В – 14,2В. Сила тока у разных моделей может отличаться. В среднем это от 80А до 140А. Возьмем среднее значение в 100А.

По формуле получаем 13,5В*100А = 1 350 Вт или 1,35 КВт. Это и есть мощность генератора, которая измеряется в Ваттах. Нужно также учитывать, что это максимальное значение, которое достигается при определенных оборотах двигателя, как правило, от 3000 об/мин и выше. На холостом ходе выдаваемая мощность равняется 75% от максимально возможной. Считается, что для автомобиля хватает 80А. Если применить более мощный автогенератор, то бортовая сеть может не справиться с нагрузкой. Нужно это учитывать. Большая мощность не всегда идет на пользу.

Основные неисправности

Устройство довольно надежное и должно работать продолжительное время, но некоторые компоненты могут выходить из строя по разным причинам. Неисправности могут иметь механический или электрический характер.

Механические неисправности

Главной возможной поломкой может быть обрыв приводного ремня. В этом случае вращение от коленвала на ротор не будет передаваться. Всю нагрузку на себя берет аккумулятор, который начнет разряжаться. Это покажет контрольная лампа в салоне автомобиля. Чтобы избежать обрыва ремня, нужно периодически проверять его состояние и натяжение.

Также может случиться простой износ графитовых щеток. В этом случае надо менять весь щеточный узел.

Электрические неисправности

Неполадки с электрикой в генераторе случаются нередко, и заметить их трудно. Может возникнуть замыкание в обмотках возбуждения ротора или статора, обрыв обмотки. Может выйти из строя регулятор напряжения, что чревато большими проблемами для всей электроники и АКБ. Также случается так называемый пробой диодного моста по различным причинам. Нельзя отключать генератор или АКБ во время работы двигателя. Также нужно следить за надежностью соединений, чистить клеммы и т.д.

Каждому водителю нужно знать устройство и принцип работы автомобильного генератора. Это поможет избежать многих проблем, которые могут возникнуть с устройством. Нужно регулярно следить за компонентами генератора. Проверять натяжение и состояние приводного ремня, крепление устройства, напряжение и другое. При правильной эксплуатации устройство прослужит исправно долгие годы.

Как проверить автомобильный генератор

Описание способов проверки автомобильного генератора: визуальный осмотр, проверка, диагностика щеток и реле, признаки поломки устройства. Видео про генератор автомобиля.

1. Визуальный осмотр
2. Диагностика генератора без демонтажа
3. Полная проверка генератора
4. Диагностика щеток и реле регулятора
5. Признаки выхода генератора из строя
6. Видео про генератор автомобиля

В конструкции современного автомобиля все узлы и агрегаты можно отнести к главным и второстепенным. Если отказ второстепенной системы – например, обогрева сидений, не повлияет на безопасность и продуктивность авто, то поломка генератора приведет к быстрому разряду даже новой АКБ и отказу всего электрооборудования.

Автомобильный генератор преобразует механическую энергию от коленвала в электричество, заряжает АКБ во время движения, обеспечивает питанием все бортовые системы. В большинстве случаев водители начинают проверять работоспособность электромотора, когда наблюдается быстрый разряд АКБ.

Планово диагностику генератора проводят 1 раз в год, поскольку все комплектующие мотора имеют свой срок эксплуатации и ограниченный ресурс.

Визуальный осмотр

Для проверки работоспособности электромотора используют стандартный мультиметр. Тестером замеряют напряжение и сопротивление комплектующих генератора после демонтажа агрегата с авто. Перед тем как снять оборудование с машины, проводится осмотр:

1. Проверяется натяжение ремня генератора, качество шкива.
2. Осматриваются подшипники.

Осмотр проводится при работающем моторе. Не должно быть никаких посторонних шумов, скрежета, свиста. Натяжение ремня можно проверить на неработающем моторе «дедовским» способом – надавить с усилием. Степень провисания должна быть в границах 0,5-1 см.

Диагностика генератора без демонтажа

Первая проверка генератора проводится без демонтажа электромотора. Вольтметром проверяется напряжение на аккумуляторе. Ход работы:

1. Запускается мотор на холостых оборотах.
2. Рычаг мультиметра переводится в режим напряжения 20 В.
3. Присоединяются щупы тестера: черный к «минусу» АКБ, красный к «плюсу».
4. Показания мультиметра должны находится в диапазоне 13,5-14,5 В.

Если тестер показывает вольтаж меньше границы диапазона, генератор не подзаряжает АКБ, если показания больше 14,5 вольт идет перезарядка батареи. Оба варианта считаются критическими. Если не подзаряжается АКБ, ее емкости хватит на несколько дней, если происходит постоянная перезарядка, начнет выкипать электролит. О неисправности можно судить по белым потекам на корпусе аккумулятора.

Проверка напряжения, которое выходит с обмоток генератора, самостоятельно проверяют контрольной лампой. Способ достаточно надежный, если водитель понимает, что он делает:

1. В разрыв цепи от клеммы № 30 генератора включается автомобильная лампа.
2. Мультиметр переводится в режим вольтметра 20 В.
3. Красный вывод тестера присоединяется к контакту 30.
4. Черный вывод кидается на массу.

Проверка проводится на заведенном двигателе, при нажатии на педаль газа любой силы (при любых оборотах) показания на мультиметре не должны превышать 15,5 В. Если показания превышают границу, эксплуатация генератора становится опасной для всех электросистем авто. Агрегат демонтируют с автомобиля, разбирают и проверяют качество комплектующих.

Полная проверка генератора

Чтобы провести диагностику узлов генератора, надо демонтировать электромотор с авто и разобрать его. Главные элементы конструкции:

• задняя и передняя крышка;
• статор;
• ротор;
• щеткодержатель;
• изоляционный кожух;
• регулятор-выпрямитель;
• шкив.

Ротор в корпусе генератора вращается на подшипниках, элементы изнашиваются, разрушаются от влаги, и происходит заклинивание. Шток перестает вращаться, если произошло полное заклинивание роликов – проверить это просто, пытаясь вручную прокрутить шток.

Проверяется состояние обмотки на статоре. В детали используются медные жилы, которые перегорают после попадания в корпус генератора влаги, солевых реагентов. Проводится осмотр обмотки, прогар будет четко виден. Надежным способом диагностировать пропускную способность обмотки статора остается проверка на сопротивление:

1. Откидывается диодный мост.
2. Мультиметр переводится в режим омметра.
3. Проверяется сопротивление между выводами. Рабочий узел покажет сопротивление 0,2 Ом (допуск ± 1%).
4. Проверить сопротивление между нулевым контактом и обмоткой – тестер должен зафиксировать показание не менее 0,3 Ом.

Если показания тестера отличаются, статор не пригоден к эксплуатации, и деталь необходимо заменить.

Диагностика щеток и реле регулятора

Щеточный узел имеет ограниченный срок эксплуатации. Графитовые детали истираются, теряются их высота и диаметр. Высота рабочей щетки должна быть не меньше 4, 5 мм, диаметр кольца – в пределах 12,8 мм. Если наблюдается перекос контактного кольца, выработка щеток, узел меняется.

Решаясь на самостоятельную диагностику узлов генератора, не многие водители проверяют работоспособность диодного моста. Необходимо поочередно измерить сопротивление обеих пластин. Рабочий мост покажет сопротивление только в одном направлении.

Признаки выхода генератора из строя

Проверять автомобильный генератор нужно не только тогда, когда резко теряется емкость аккумулятора. Все современные автомобили сигнализируют о неисправности электромотора свечением аварийного красного АКБ на приборной доске.

Вторым признаком того, что генератор не работает, является слабое свечение табло на приборной панели. Если резко пропало освещение приборки, значит, питание на доску поступает не с генератора, а с АКБ.

Поскольку генератор напрямую связан с работой АКБ, вторичным признаком неисправности электромотора остается невозможность завести двигатель после длительной стоянки. АКБ разряжен полностью, причина – в неисправном электромоторе.

Проверить автомобильный генератор можно самостоятельно – достаточно иметь мультиметр и знания принципа работы агрегата. Ремонтировать генератор самостоятельно или обратиться в сервис, зависит только от опыта и желания водителя.

Видео про генератор автомобиля:

• Самые надёжные МКПП: ТОП-10
• Как уменьшить расходы на техобслуживание автомобиля
• Барабанные и дисковые тормоза – особенности, отличия, что лучше выбрать

Авторемонт

Описание способов проверки автомобильного генератора: визуальный осмотр, проверка, диагностика щеток и реле, признаки поломки устройства. Видео про генератор автомобиля.

• 100
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5

Как проверить автомобильный генератор в домашних условиях?
Как проверить автомобильный стартер?
Как проверить генератор автомобиля в домашних условиях
Схема соединений генератора, стартера, аккумулятора
Снятие генератора, замена шкива и обратная установка
Проверка натяжения ремня привода генератора и его заменаhttps://techautoport.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/istochniki-pitaniya/generator.html

Как проверить автомобильный генератор