Автомобільний генератор: пристрій і принцип роботи

В будь-якому автомобілі є навісне обладнання. Це вузли і механізми, без яких його робота не представляється можливою. До навісного обладнання відноситься стартер, насос гідропідсилювача, компресор кондиціонера, впускний і випускний колектор, зчеплення. Але також у цей список входить і автомобільний генератор. Саме він дозволяє підтримувати стабільну напругу в бортовій мережі. Мало хто знає пристрій автомобільного генератора і його принцип роботи. А адже ця інформація буде корисна для кожного водія. Що ж, давайте розглянемо, як влаштований і діє даний навісний елемент.

Характеристика

Генератор – це електричний двигун, який служить для перетворення механічної енергії в струм.

Використовується даний елемент для живлення електричного обладнання при працюючому ДВЗ, а також для зарядки акумулятора автомобіля. На всіх сучасних машинах застосовується автомобільний генератор змінного струму.

Де знаходиться

Найчастіше цей механізм знаходиться в передній частині двигуна. Працює він від колінчастого вала за допомогою ременя (ручейкового або зубчастого типу). Зазвичай автовиробники мають генератор в максимально верхній точці щодо двигуна. Однак зустрічаються моделі, де механізм кріпиться мало не в районі картера ДВЗ. Чому важливо розташувати механізм у максимально верхній точці? Справа в тому, що автомобільний генератор сильно боїться води. Попадання навіть невеликої кількості вологи може вивести його з ладу. Тому виробники намагаються виключити можливість проникнення води та інших рідин на поверхню даного механізму. Чим вище розташований елемент, тим це для нього безпечніше.

Пристрій

У конструкцію генератора входять:

  • Обмотка статора.
  • Передня кришка.
  • Обмотка збудження.
  • Щітковий вузол.
  • Задня кришка.
  • Контактні кільця.
  • Полюсні половини.
  • Випрямний блок.
  • Приводний шків.
  • Крильчатка вентилятора.

Також відзначимо, що даний вузол може мати різну компонування:

  • Традиційну.
  • Компактну.

Відмінності полягають у будові вентилятора, випрямного вузла і приводного шківа. В іншому ж пристрій і робота автомобільного генератора ідентичні. І традиційний, і компактний механізм складаються з ротора, випрямного блоку, щіткового вузла, регулятора напруги і статора. Для чого служать усі ці компоненти, розглянемо далі.

Ротор

Даний механізм служить для створення магнітного поля в генераторі. На валу ротора передбачена обмотка збудження. Остання поміщається в спеціальні полюсні пластини, кожна з яких має шість виступів. Крім цього, на валу розташовується контактне кільце. Воно слугує для живлення обмотки збудження. Зазвичай кільця виготовляють з міді (рідше – з латуні). До даних елементів припаюються висновки обмотки збудження.

Також на валу ротора знаходиться одна або дві крильчатки вентилятора. Вони забезпечують охолодження обмотки під час роботи генератора. Обертовий механізм ротора являє собою два кулькових необслуговуваних підшипника.

Статор

Його функція – створення змінного струму. Автомобільний генератор обов’язково оснащується даним елементом. Статор конструктивно об’єднаний з обмоткою і серцевиною. Останній являє собою набір з декількох пластин. У 36 пазах обмотки знаходяться ще три обмотки, які утворюють трифазну з’єднання. Виробники використовують два типи укладання обмоток:

  • Хвильовий.
  • Петлевий.

Саме з’єднання здійснюється за різними технологіями:

  • Схема «трикутник». В даному випадку кінці обмотки з’єднані послідовно.
  • Схема «зірка». Тут кінці обмотки з’єднані в єдиній точці.

Корпус

В ньому знаходиться більшість складових елементів генератора. Складається корпус з двох кришок: задній і передній. Перша знаходиться зі сторони контактних кілець, друга – з боку приводного шківа.

Між собою ці частини стягнуті довгими болтами. Самі кришки виготовляються з немагнітного алюмінієвого сплаву. У корпусі передбачені вентиляційні вікна і кріпильні лапи в кількості двох штук.

Щітки і випрямний блок

Щітковий вузол служить для передачі струму від обмотки збудження на контактні кільця. Як влаштований цей сайт? Він являє собою дві графітні щітки з пружинами. Вся конструкція об’єднана з регулятором напруги автомобільного генератора.

Тепер про випрямному блоці. Він необхідний для перетворення синусоїдальної напруги в постійний струм бортової мережі. Складається даний блок з пластин. Вони виконують функцію тепловідводу, а також на них монтуються діоди. Всього в блоці знаходиться шість напівпровідникових діодів. На кожну фазу припадає по два таких елемента. Один підключається до позитивного, а другий – до негативного висновку автомобільного генератора. Зазвичай з’єднання здійснюється за допомогою паяння або зварювання на монтажних майданчиках.

Регулятор напруги

Продовжуємо вивчати пристрій автомобільного генератора. В конструкції механізму завжди присутній регулятор напруги (на сленгу автомобілістів – «шоколадка»). Даний елемент може мати:

  • Гібридне з’єднання. У такому разі всі радіоелементи та електроприводи використовуються в схемі з мікроелектронними толстопленочными елементами.
  • Інтегральне. Тут всі елементи регулятора, за винятком вихідного каскаду, виконуються шляхом тонкоплівкової мікроелектронної технології.

Основне завдання «шоколадки» полягає в стабілізації напруги, яка може змінюватись при зміні числа обертів двигуна і загального навантаження бортової мережі.

Дана корекція здійснюється автоматично завдяки впливу на струм обмотки збудження. Регулятор змінює тривалість і частоту імпульсів струму. Сучасні генератори мають регулятори з термокомпенсацією. Таким чином, чим нижче температура акумулятора, тим більше напруги подається на його заряд.

Привід генератора

На всіх автомобілях дане обладнання приводиться в дію від колінчастого вала за допомогою ременя. Останній може бути клинового або поликлинового типу. Область застосування першого істотно обмежена діаметром веденого шківа. Число обертів ротора при роботі двигуна зазвичай в два або три рази вище частоти обертання колінвала.

Найчастіше на автомобілях використовується поліклинові ремінь. Він є більш універсальним, оскільки при невеликому діаметрі веденого шківа ремінь дозволяє реалізувати більшу передаточне число. Натяг приводного елемента регулюється за допомогою спеціального ролика.

Принцип роботи автомобільного генератора

Як діє дане обладнання? Принцип його роботи полягає в наступному. При повороті ключа, через щітковий вузол і кільця на обмотку збудження надходить струм від АКБ. В обмотці наводиться магнітне поле. При обертанні колінчастого ДВС одночасно працює і ротор генератора. Магнітне поле останнього пронизує обмотку статора. На висновках утворюється змінну напругу. При певній частоті обертання генератор починає самозбуджуватись. Таким чином, обмотка живиться від самого генератора.

Випрямний блок починає перетворити дане напруга в постійний струм. Із зміною навантаження на двигун починає включатися в роботу так звані «шоколадка». Регулятор коригує періодичність включення обмотки генератора. З ростом числа обертів час включення зменшується. І навпаки, при падінні навантаження періодичність збільшується.

Безщітковий генератор

На деяких автомобілях встановлюється безщітковий механізм. В своїй конструкції він має ротор з спресованими пластинами з трансформаторного заліза. На статорі розміщена обмотка. А електрорушійна сила утворюється шляхом корекції магнітної провідності зазору між статором і ротором.

Автомобільний генератор: характеристики

До основних параметрів даного механізму варто віднести:

  • Номінальний струм. Таким вважається піковий струм віддачі при частоті обертання шість тисяч обертів у хвилину.
  • Номінальна напруга. В залежності від типу електросистеми автомобіля, даний параметр становить 12 або 24 Ст. На більшості легкових авто і позашляховиків використовується 12-вольтова схема.
  • Потужність. Автомобільний генератор може бути як 60 та 120-амперным. Все залежить від типу машини і обсягу самого двигуна. Якщо говорити про більшості легковиків, в них часто використовується 80-амперний генератор.

Діагностика

Чи можна перевірити стан автомобільного генератора своїми руками? Фахівці кажуть, що продіагностувати елемент можна в гаражних умовах за допомогою звичайного мультиметра. Але перед цим потрібно перевірити підключення до автомобільного генератора, а також переконатися в працездатності всіх з’єднань. Відкриваємо капот автомобіля і знаходимо приводний ремінь. Він повинен бути натягнутий з такою силою, при якій він буде прогинатися на 1-1,5 сантиметра вглиб від натискання великого пальця. Якщо говорити про точні значеннях, цей прогин вимірюється при зусиллі в 10 кгс.

На першому етапі проводиться перевірка регулятора напруги. Для цього переводимо мультиметр в режим вольтметра. Прогріваємо мотор на середніх обертах з увімкненими фарами протягом десяти хвилин. Далі вимірюємо напругу на виводі маси генератора і на його плюсі. Номінальний показник – від 13,5 до 14,6 В. Якщо цифра менше або більше, значить, регулятор не справляється зі своїм завданням, і його потрібно замінити.

Далі переходимо до діагностики діодного моста. Включаємо прилад в режим вимірювання змінного струму. Підключаємо щупи до затискача «30» і до масі генератора. Напруга повинна складати не більше 0,5 Ст. В іншому випадку діодний міст працює неправильно. Щоб перевірити пробій на масу, відключаємо генератор і знімаємо шнур генератора, що підходить до плюсової 30-й клемі. Далі підключаємо мультиметр щупами до від’єднаного приводу генератора і клемою. Струм розряду не повинен перевищувати 0,5 мА. Якщо він більше, стався пробій ізоляції обмотки або самих діодів.

Перевіряємо струм віддачі

Зверніть увагу: сила струму віддачі вимірюється за допомогою зонда, який є доповненням мультиметра. Даний елемент являє собою певний затиск, за допомогою якого охоплюються дроти, і вимірюється сила струму. Отже, як нам перевірити генератор? Для цього охоплюємо зондом провід, що йде до затискача на 30-й клемі. Запускаємо двигун і тримаємо його на високих оборотах. Включаємо світло, пічки та інші електроприлади. Далі по черзі здійснюємо завмер кожного споживача в індивідуальному порядку. Величина виміру не повинна перевищувати суму показань кожного споживача. Максимальна розбіжність – 5 ампер в меншу сторону.

Не зайвою буде перевірка струму збудження генератора. Для цього заводимо двигун і даємо йому попрацювати хвилин п’ять на високих оборотах. Далі маємо навколо дроти з клемою 67 вимірювальний зонд. Показання будуть дорівнювати силі струму збудження. На справному генераторі даний показник становить близько трьох-семи ампер.

Для перевірки обмотки збудження потрібно демонтувати «шоколадку» і щіткотримач. Переводимо прилад в режим омметра і прикладаємо щупи до контактним кільцям. Рівень опору повинен становити від п’яти до десяти Ом. Потім підключаємо один щуп до статора. Другий тримаємо на будь-якому з контактних кілець. Прилад повинен показувати нескінченно великий опір. Якщо це не так, значить, обмотка замикає на масу.

Висновок

Отже, ми з’ясували, що собою являє автомобільний генератор і як його перевірити. Як бачите, діагностику можна здійснити своїми руками. Однак щоб розбиратися в цьому питанні, потрібно хоча б поверхово знати пристрій і алгоритм роботи елемента.