Автомобили

Принцип работы и схема подключение 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.

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).

Принцип работы и схема подключение генератораАвтомобильный генератор

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.

Принцип работы и схема подключение генератораУстройство генератора

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.

Принцип работы и схема подключение генератораРотор генератора

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

Принцип работы и схема подключение генератораСтатор

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.

Принцип работы и схема подключение генератораДиодный мост

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.

Принцип работы и схема подключение генератораРегулятор напряжения и щеточный узел

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.

https://www.youtube.com/watch?v=fkan4uajpTw\u0026pp=ygVV0J_RgNC40L3RhtC40L8g0YDQsNCx0L7RgtGLINC4INGB0YXQtdC80LAg0L_QvtC00LrQu9GO0YfQtdC90LjQtSDQs9C10L3QtdGA0LDRgtC-0YDQsA%3D%3D

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.

Принцип работы и схема подключение генератораХарактеристика 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.

Принцип работы и схема подключение генератораСхема подключения генератора

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.

Читайте также:  Шум в коробке. 7 причин почему шумит коробка передач

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.

https://www.youtube.com/watch?v=fkan4uajpTw\u0026pp=YAHIAQE%3D

Так как генератор автомобиля и аккумулятор работают неотъемлемо друг от друга, при неисправности любого из устройств загорится лампа разряда аккумулятора, а также может загореться индикатор “Check Engine”. Проверить состояние аккумулятора и диагностировать неисправность можно с помощью универсального автомобильного сканера Rokodil ScanX Pro.

Принцип работы и схема подключение генератораRokodil ScanX Pro

На неисправность, связанную с генератором или плохим электрическим соединением в цепи управления часто указывают ошибки P0620 и P0622.

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.

(8

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.

Принцип работы и схема подключение генератора

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.

 Топливный фильтр, виды, месторасположение и замена

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.

Принцип работы и схема подключение генератора

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.

Виды

Выделяется два основных типа автомобильных генераторов:

  • Постоянного тока, вырабатывается напряжение определённой полярности уже непосредственно на обмотках;
  • Переменного тока, поскольку требуется всё же постоянное напряжение, то генератор снабжён внутренним полупроводниковым выпрямителем.

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.

Принцип работы и схема подключение генератора

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.

Принцип работы и схема подключение генератора

Генератор постоянного тока

В состав динамомашины постоянного тока входят:

  • корпус;
  • обмотки возбуждения на статоре, неподвижно закреплённом в корпусе;
  • силовые обмотки на вращающемся якоре;
  • щёточный узел с меднографитовыми или угольными щётками, снимающими ток с коллектора вращающегося якоря;
  • регулятор напряжения, стабилизирующий выход путём регулирования тока возбуждения в обмотках электромагнитов статора;
  • приводной шкив на валу якоря;
  • подшипники, в которых вращается вал якоря.

Принцип работы и схема подключение генератора

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:

  • корпус с кронштейнами крепления и электрическими клеммами;
  • обмотки статора, установленные в корпусе, могут извлекаться при рассоединении его половин;
  • ротор с полюсами из мягкого электротехнического железа, медными обмотками и коллектором;
  • щёточный узел, где обычно устанавливается пара угольных щёток и встраивается интегральный полупроводниковый регулятор напряжения, через который на щётки поступает питание возбуждения;
  • блок выпрямителя, где расположен трёхфазный мост из шести силовых вентилей (диодов) и трёх относительно маломощных дополнительных диодов питания обмотки возбуждения, число диодов может отличаться в специфически устроенных современных конструкциях;
  • подшипники на валу ротора;
  • выходные разъёмы, силовой и управляющий, вторым силовым контактом выступает металлический корпус генератора;
  • шкив привода и крыльчатка принудительного охлаждения.

Принцип работы и схема подключение генератора

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.

Принцип работы и схема подключение генератора

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:

  • износ щёточного узла, он заменяется вместе с интегральным реле;
  • глубокий износ коллектора щётками, если его уже невозможно устранить шлифовкой, меняются контактные кольца или якорь в сборе;
  • выход из строя подшипников якоря, их несложно заменить после полной или частичной разборки генератора;
  • выгорание диодов выпрямителя, в настоящее время их не меняют поодиночке, замене подлежит весь диодный мост;
  • короткие межвитковые замыкания или обрывы в якоре или статоре, соответствующие детали меняются;
  • обгорание или коррозия контактов, их тоже можно заменить или очистить.

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.

Читайте также:  Почему не закрывается дверь в машине и что делать. 7 причин и 5 действий

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.

  1. К выходной клемме генератора подключается цифровой вольтметр (например, в составе мультиметра).
  2. Двигатель запускается. Показания вольтметра должны увеличиться до номинальных 14 – 14,5 вольт. Исключением станет случай, когда батарея сильно разряжена, тогда напряжение будет расти постепенно, по мере заряда.
  3. Двигатель выводится на средние или высокие обороты, а в автомобиле включаются фары и другие мощные потребители, общей потребностью не превышающие полную мощность генератора. Напряжение должно остаться стабильным, значит генератор отдаёт свою положенную мощность.
  4. От генератора не должно раздаваться характерных воющих звуков изношенных подшипников. При появлении сомнений достаточно снять ремень и прокрутить шкив вручную. Ротор должен вращаться абсолютно плавно, без вибраций и люфтов.

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: принцип работы, устройство, схема подключения, назначение

Для питания бортовой сети транспортного средства предусмотрено два источника тока. И водителю очень важно разбираться в принципах работы автомобильного генератора, который наряду с аккумуляторной батареей, предназначен для обеспечения энергией электрооборудования машины.

К надёжности и стабильности устройств такого рода предъявляются жесткие требования.

Принцип работы и схема подключение генератора

В Российской Федерации производимое и используемое электрооборудование должно соответствовать ГОСТ Р 52230–2004.

Документ устанавливает общие технические условия, которые распространяются и на стартерные аккумуляторы автомобилей.

Упомянутый национальный стандарт полностью соответствует международным нормативам, что позволяет использовать на отечественных машинах компоненты иностранного производства.

На заре автомобилестроения и вплоть до 60-х годов прошлого века в бортовых сетях использовались генераторы постоянного тока — капризные и маломощные. С появлением полупроводниковых (селеновых и кремниевых) выпрямителей на машины стали ставить агрегаты переменного тока. Они втрое меньше по массе и при той же нагрузке обеспечивают более высокую стабильность выходного тока.

Генератор используется для поддержания в бортовой сети определенных напряжения и тока. Основное назначение генератора автомобиля состоит в обеспечении устойчивого питания электрооборудования при работающем двигателе — в частности, для:

  • Заряда аккумулятора.
  • Питания всех потребителей электрического тока в нормальных условиях.
  • Питания потребителей совместно с АКБ при экстремальной эксплуатации.

Применение автомобильного генератора позволяет восстанавливать заряд аккумулятора, который расходуется на запуск двигателя при помощи стартера. При этом напряжение в бортовой сети пребывает в строго установленных пределах, превышающих электрохимический потенциал пластин батареи.

Разобравшись в вопросе, для чего нужен генератор в автомобиле, необходимо понять, что в случае отказа агрегата двигатель проработает еще какое‐то время за счет аккумулятора. Продлить этот период можно, отключив все второстепенные потребители: вентилятор отопителя, кондиционер, аудиосистему. По исчерпании заряда батареи двигатель заглохнет.

Принцип работы и схема подключение генератора

Трехфазные электроагрегаты переменного тока, устанавливаемые на современных машинах, могут быть 2‐х видов: стандартный и компактный. Общее устройство автомобильных генераторов 2‐х видов одинаково — они состоят из следующих элементов:

  • Шкива с валом и подшипниками.
  • Ротора с контактными кольцами.
  • Обмоток статора.
  • Корпуса генератора.
  • Регулятора напряжения.
  • Выпрямительного устройства.
  • Щеточного узла.

Конструкции автомобильных генераторов различаются только особенностями компоновки. При одинаковых электрических параметрах стандартные агрегаты значительно крупнее малоразмерных. Компактность обеспечивается за счет использования современных материалов и технологий.

Принцип работы и схема подключение генератора

Вот из чего состоит электрогенератор и какие функции выполняют его компоненты:

  • Шкив обеспечивает передачу вращения от коленвала на ротор с помощью ремня.
  • Корпус генератора имеет две крышки (переднюю, заднюю) и нужен для соединения элементов в единую конструкцию. На наружной поверхности размещены кронштейны, с помощью которых устройство крепится на двигателе.
  • Ротор представляет собой вал, на котором установлены обмотки возбуждения и контактные кольца из электротехнической меди.
  • Статор включает в себя магнитопровод из пакета стальных пластин, в которых вырезаны фигурные пазы. В них уложены трехфазные обмотки из одножильного медного провода, где и генерируется ток.
  • Регулятор напряжения изготавливается в виде отдельного блока или комбинируется со щеточным узлом. Основное назначение — управление работой генератора путем изменения тока в обмотке возбуждения.
  • Выпрямительное устройство по схеме Ларионова состоит из двух частей: алюминиевых теплоотводов, в каждый из которых запрессовано по три силовых диода. Вентили обеспечивают преобразование переменного напряжения в постоянное, что используется в бортовой сети для питания электрооборудования.
  • Передача напряжения на обмотку возбуждения производится через специальный узел и цилиндрические контактные кольца. Щетки делаются из специальных сортов графита и устанавливаются в держателе с направляющими, изготовленными из диэлектриков. Для обеспечения плотного контакта они подпружинены, а напряжение на них подается по проводу, запрессованному в основание.

Принцип работы и схема подключение генератора

Разбираясь с устройством генератора современного автомобиля, следует выделить в нем механическую и электрическую часть. Первая (к которой относятся шкив и два подшипника ротора) обеспечивает его вращение в корпусе.

Вторая часть собственно генерирует электрический ток для запитывания бортовой сети. Описываемая схема автомобильного генератора впервые была применена в изделиях американской фирмы «Невиль» в 1946 году.

Такими устройствами комплектовались военные машины и автобусы.

Основные номинальные параметры определяются исходя из технических требований к конструкции конкретной модели транспортного средства:

  • Напряжение. В соответствии с ГОСТ 52230–2004 выбирается из диапазона от 7,14 и до 28 В.
  • Ток отдачи.
  • Частота возбуждения и самовозбуждения.

Токоскоростная характеристика определяет зависимость номинального тока генератора от частоты его вращения. Напряжение в бортовой сети легковых и коммерческих автомобилей, а также автобусов составляет 12 В, особо мощных и специальных машин — 24 В. Максимальный ток отдачи определяется при частоте вращения ротора в 6 000 мин−1.

Еще одна важнейшая характеристика данного агрегата — КПД. Для современных моделей этот показатель находится на уровне 50-60%.

Устройство начинает функционировать только после запуска двигателя стартером, который запитывается напрямую от аккумуляторной батареи.

Ключевой принцип работы генератора автомобиля состоит в преобразовании механической энергии в электрическую.

На коленчатом валу силового агрегата установлен шкив, который раскручивает через ременную передачу установленный на необслуживаемых подшипниках ротор.

Принцип работы и схема подключение генератора

Питание обмотки возбуждения, расположенной на вращающемся якоре, осуществляется от аккумулятора через щеточный узел и контактные кольца.

Для защиты батареи от саморазряда подключение производится через специальный выпрямитель, состоящий из трех диодов.

Величина напряжения в этой цепи регулируется электронным или электромеханическим стабилизатором, интегрированным или выполненным в виде отдельного устройства.

Вращающийся якорь создает электромагнитные поля, которые индуцируют в обмотках статора переменный ток. Он поступает на выпрямитель, представляющий собой блок диодов. В него входят шесть вентилей: по три отрицательных и положительных.

Они обеспечивают преобразование фазного напряжения в линейное. Соединение обмоток генератора осуществляется по схеме «треугольника» или «звезды». В первом случае величина тока в 1,7 раза ниже, нежели во втором.

Треугольник применяется на моделях авто повышенной мощности.

Описываемый принцип действия автомобильного генератора обеспечивает поддержание в бортовой сети напряжения в диапазоне от 13,9 до 14,5 В. Точная величина зависит от частоты вращения коленчатого вала и уровня нагрузки. Потребители (например, аккумулятор) к электроагрегату подключаются через вывод «В+».

При изменении частоты оборотов коленчатого вала и соответственно ротора в бортовой сети могут возникнуть скачки напряжения, которые негативно сказываются на работе потребителей.

Скачки устраняются за счет ограничения тока возбуждения, передаваемого через щетки с регулятора напряжения на ротор.

Управление осуществляется путем изменения времени подключения обмотки якоря в зависимости от нагрузки на бортовую сеть.

Если возникает неисправность регулятора или повреждение щеточного узла и контактных колец, возможен недозаряд или перезаряд аккумуляторной батареи. Длительная эксплуатация машины с таким дефектом приведет к выходу из строя АКБ.

Неисправность генератора можно определить по индикатору на панели приборов. Горение лампочки заряда аккумулятора после запуска говорит о недостаточном напряжении в сети, а мигание указывает на превышение.

Даже самое общее представление об устройстве и принципах работы автомобильного генератора может помочь избежать неисправностей электрооборудования. Генератор начинает работать после запуска двигателя и выполняет функции основного источника тока в автомобиле.

В процессе эксплуатации автомобиля необходимо тщательно следить за натяжением приводного ремня, которое влияет на положение генератора. На ряде современных автомобилей агрегат закреплен прочно, и изношенный клиновый или поликлиновый ремень необходимо сразу менять. Поддержание генератора в исправном состоянии позволит избежать крупных трат на капитальный ремонт авто.

Как работает генератор в автомобиле

Этот значок — контрольный индикатор отсутствия зарядки аккумулятора — загорается при напряжении ниже 12,8 В, то есть когда генератор не работает, а автомобильная электросеть питается только от аккумулятора.

Читайте также:  Работа обгонной муфты генератора и ее неисправности. Устройство, предназначение, проверка

https://www.youtube.com/watch?v=keYFBjC-rcg\u0026pp=ygVV0J_RgNC40L3RhtC40L8g0YDQsNCx0L7RgtGLINC4INGB0YXQtdC80LAg0L_QvtC00LrQu9GO0YfQtdC90LjQtSDQs9C10L3QtdGA0LDRgtC-0YDQsA%3D%3D

Не всегда это означает, что генератор вышел из строя. Например, в исправном автомобиле этот индикатор загорается, когда двигатель не работает и водитель включает зажигание, и гаснет, как только мотор запускается и начинает крутить генератор.

Но если индикатор загорается при работающем двигателе, есть повод насторожиться: генератор либо не вращается, либо неисправен.

При этом все бортовые системы автомобиля — от зажигания до аудиосистемы — питаются от аккумулятора, и машина будет работать лишь до тех пор, пока батарея полностью не разрядится.

Поэтому ехать с горящим индикатором желательно сразу в сервис, чтобы потом не доставлять туда машину на эвакуаторе.

Рассказываем, как работает генератор, как он ломается и что можно сделать, если это случилось.

Главное о том, сколько стоит владеть машиной, к чему быть готовым и как отстаивать свои права, — в вашей почте дважды в месяц. Бесплатно

Автомобильный генератор — устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Он стоит под капотом и приводится в действие от двигателя с помощью поликлинового ремня. Когда работает двигатель — работает и генератор.

Он снабжает электроэнергией все, что работает в машине от электричества: электронные блоки управления, осветительные приборы, катушки зажигания, усилитель рулевого управления, если он электрический, аудиосистему и многое другое.

А еще заряжает аккумулятор.

В автомобилях с системой «мягкий гибрид» генератор выполняет функции стартера. Двигатель запускается почти бесшумно, а система «старт-стоп» не доставляет дискомфорта в пробках и на светофорах.

Принцип работы и схема подключение генератора

Генератор на штатном месте.  BACHTUB DMITRII / Shutterstock

Ротор — вращающийся элемент, вал с двумя стальными сердечниками полюсов, между которыми расположена обмотка возбуждения. Ее концы выходят на медные или стальные контактные кольца, по которым ток поступает с регулятора напряжения на катушку возбуждения.

Статор — неподвижный элемент. Состоит из сердечника, набранного из металлических пластин, на которые навиты медные якорные обмотки. Типовой генератор современного легкового автомобиля — трехфазный синхронный переменного тока. В его статоре 36 пластин сердечника и три обмотки, соединенные схемой «звезда» — с четырьмя выводами.

Диодный мост, он же выпрямительный блок, — схема, которая преобразует переменный ток в постоянный.

Именно постоянным током заряжается аккумулятор и питаются все автомобильные потребители. Мост состоит из набора силовых диодов, обычно запрессованных в массивные теплоотводящие пластины радиатора.

Для питания обмотки возбуждения обычно используется отдельный каскад выпрямителя.

Регулятор напряжения. Полупроводниковая схема, которая регулирует ток в обмотке возбуждения ротора, поддерживая стабильное выходное напряжение независимо от мощности подключенных потребителей и частоты вращения ротора.

При включении «прожорливых» устройств — обогрева стекол, фар, подогрева сидений — регулятор увеличивает ток в обмотке возбуждения. Он также обеспечивает условия для правильной зарядки аккумулятора: увеличивает напряжение в бортовой сети при низкой температуре воздуха зимой и уменьшает — при высокой летом.

Это позволяет оптимизировать зарядку батареи, предупреждая ее перезаряд и перегрев.

Щеточный узел. Пластиковый фиксатор с графитовыми подпружиненными щетками, которые касаются контактных — токосъемных — колец на валу ротора. Часто этот узел выполняют в одном корпусе с регулятором напряжения. Это позволяет не менять генератор каждый раз, когда стираются щетки или выходит из строя регулятор: проще заказать и поменять деталь.

Корпус обычно сделан из алюминиевого сплава. Он состоит из задней и передней крышки. Со стороны задней крышки устанавливают диодный мост, регулятор напряжения и щетки генератора, а к передней крепят статор. Также в каждой крышке есть подшипники для свободного вращения ротора.

Привод, или шкив, — не часть генератора, но элемент, соединяющий ротор генератора с коленчатым валом двигателя через клиновый ремень. Диаметр шкива напрямую влияет на скорость вращения генератора: чем он меньше, тем быстрее вращается. Чтобы вращение передавалось без рывков, на шкив ставится обгонная муфта.

Принцип работы и схема подключение генератора

По конструкции генератор идентичен синхронному электродвигателю переменного тока, который работает за счет электромагнитной индукции. Различие только в основном назначении: генератор преобразует механическую энергию в электрическую, а электродвигатель — наоборот.

Любой генератор может работать как электродвигатель, а любой электродвигатель — как генератор. Поэтому в «мягких гибридах» генератор выполняет роль в том числе стартера.

Разберем, как работает электрогенератор:

  1. Когда двигатель вращается, крутящий момент с коленвала передается через ремень на шкив генератора.
  2. Шкив вращает ротор. Ток, протекающий через обмотку возбуждения ротора, создает постоянное магнитное поле — ротор как бы превращается во вращающийся постоянный магнит. Вращающееся магнитное поле за счет электромагнитной индукции создает в обмотках статора электродвижущую силу — электрическое напряжение.
  3. Выпрямитель преобразует трехфазный переменный ток, который снимается с обмоток статора генератора, в постоянный.
  4. Регулятор контролирует ток возбуждения ротора и тем самым поддерживает напряжение бортовой сети на уровне 13⁠—⁠13,5 В летом и 14⁠—⁠14,5 В зимой: при разной температуре аккумулятор требует разного напряжения зарядки.

Номинальное напряжение для легковых авто — 12 В, для мототехники — 6⁠—⁠12 В, для грузовиков и спецтехники — от 24 В. Напряжение генератора должно соответствовать стандарту напряжения бортовой сети: 6, 12 или 24 В.

Номинальный ток — сила тока, при которой генератор работает в оптимальном тепловом режиме, а его обмотки не перегреваются. Для каждого автомобиля номинальный ток рассчитывается исходя из мощности всех энергопотребителей. Обычно на легковые авто устанавливают генераторы с током от 60 до 140 А.

https://www.youtube.com/watch?v=keYFBjC-rcg\u0026pp=YAHIAQE%3D

Если установить в машину мощный сабвуфер, стекла с обогревом или дополнительное освещение, штатный генератор может не справиться — придется ставить более мощный. Отбор мощности от двигателя на электропитание увеличится, но потеря мощности «на колесах» составит 2⁠—⁠3 л. с., что для современных авто от 80⁠—⁠100 л. с. не выглядит существенным.

Точно рассчитать номинальный ток нового генератора помогут в сервисном центре, но обычно хватает модели с током на 30⁠—⁠50 А больше.

Номинальная частота вращения — частота вращения ротора, при которой генератор способен выработать номинальный ток. Обычно это значение принимают за 5000 или 6000 оборотов в минуту.

Частота самовозбуждения — частота вращения ротора, при которой генератор выходит «на самообеспечение», то есть дает минимальный ток, способный питать обмотку возбуждения. Она должна быть меньше, чем скорость вращения генератора при работе двигателя на холостом ходу, чтобы даже в этом режиме не разряжать аккумулятор.

Коэффициент полезного действия — отображает эффективность конвертации механической энергии в электрическую. Стандартный КПД генераторов — 60⁠—⁠80%.

Обрыв приводного ремня можно исправить относительно быстро, если есть запасной. Чтобы заменить ремень, достаточно ослабить натяжитель. Обычно ремень меняют каждые 80 000⁠—⁠100 000 км, к этому пробегу он стирается и растягивается, из⁠-⁠за чего может слететь или порваться.

Выход из строя регулятора напряжения. Возможные причины:

  1. Короткое замыкание в цепи возбуждения, в том числе между витками обмотки возбуждения генератора. В последнем случае замена регулятора не поможет — придется разбираться и с генератором.
  2. Пробило диоды выпрямителя.
  3. Подключали аккумулятор и нарушили полярность.
  4. Щетки разрушились.
  5. Внутрь корпуса регулятора попала влага.

Генератор может отключиться от бортовой сети, тогда все потребители перейдут на питание от аккумулятора. Напряжение при этом падает ниже 12,8 В, а на панели загорается красный индикатор отсутствия зарядки.

В некоторых случаях напряжение в бортовой сети может подняться выше 15 В, тогда контрольный индикатор не загорится. Аккумулятор будет перезаряжаться, электронные системы начнут вести себя неадекватно, могут перегореть лампы и предохранители.

Сам регулятор ставят у задней крышки генератора, обычно его несложно заменить, если он выйдет из строя.

Износ щеток и/или токосъемных колец — и то и другое попросту стирается. В современных автомобильных генераторах щеточный узел стоит в корпусе регулятора напряжения. Поэтому в большинстве случаев достаточно заменить регулятор напряжения, хотя иногда конструкция позволяет заменить щетки отдельно.

С токосъемными кольцами сложнее: чтобы их заменить, придется разбирать корпус генератора, а для этого — отпаивать концы обмотки от диодного моста. Сделать это человеку без опыта довольно сложно.

Осматривать щетки и токосъемные кольца стоит каждые три⁠-⁠четыре года или 100 000 км пробега, а также перед любой дальней поездкой.

Повреждение корпуса. На некоторых машинах генератор устанавливают близко к днищу, и наезд на высокое препятствие может повредить его корпус. Для авто с такой особенностью помимо защиты картера дополнительно выпускают защиту генератора, иногда ее нужно докупать отдельно.

Износ подшипников. Проблема диагностируется шумом или свистом подшипников, в запущенных случаях ротор может заклинить. Менять их самостоятельно хлопотно, лучше обратиться в сервис. Подшипники могут зашуметь при пробеге 120 000⁠—⁠150 000 км или раньше, если на автомобиле не стоит защита двигателя — хотя бы пластиковая, от пыли и грязи.

Обрыв или оплавление обмотки возбуждения или контактных колец. Чаще всего это происходит из⁠-⁠за люфта подшипников. Ротор может тереться о неподвижные детали статора. В редких случаях проблема возникает из⁠-⁠за грязи в вентиляционных отверстиях корпуса: генератор охлаждается плохо, обмотка оплавляется.

Обмотку проверяют мультиметром в режиме сопротивления. У исправной обмотки оно должно быть 2⁠—⁠5 Ом. Меньшее значение указывает на замыкание между витками, обычно дело в разрушенном слое изоляции. Более высокое сопротивление говорит об обрыве или плохом контакте.

Пробой выпрямителя — диодного моста. Обычно мост выгорает при скачке напряжения: например, когда машину подключают проводами к другой машине, чтобы запустить.

Или когда отключают аккумулятор от бортовой сети при работающем моторе, чтобы проверить генератор «народным методом». Мы не рекомендуем так делать.

Аккумулятор сглаживает скачки напряжения, а если его отключить, может сгореть что угодно: например, регулятор напряжения или блок управления двигателем.

Еще диоды может пробить, если перепутать полярность при установке аккумулятора.

Проблемы с проводкой. Контакты могут прогореть или закиснуть, а проводка — оборваться. Поэтому стоит проверить все соединения. Проблема чаще проявляется на авто с большим пробегом или если под капот попало много воды — например, когда мыли подкапотное пространство.

Для ремонта генераторов есть профильные сервисы. Там ремонтируют и восстанавливают генераторы: перематывают обмотки, меняют диодные мосты, регуляторы, щетки, токосъемные кольца, подшипники и так далее. Генератор подбирают как любую другую запчасть: ищут по VIN в оригинальном каталоге.

  1. Генератор обеспечивает автомобиль энергией после запуска двигателя.
  2. Если в дороге загорелся красный значок АКБ, лучше сразу остановиться и заглянуть под капот. Порвался или соскочил ремень генератора — вызывайте эвакуатор. Ремень на месте — можно выключить ближний свет, музыку, кондиционер и рискнуть добраться до сервиса своим ходом. Но лучше все⁠-⁠таки вызвать эвакуатор.
  3. На легковые автомобили обычно устанавливают трехфазные генераторы переменного тока на 12 В. Конструкция и принцип действия схожи — для замены нужно будет подобрать генератор нужной мощности, габаритов и расположения крепежа.
  4. При желании на автомобиль можно поставить генератор большей мощности. Это пригодится при установке дополнительных электропотребителей: акустики или электрообогрева.

Новости, которые касаются всех, — в нашем телеграм-канале. Подписывайтесь, чтобы быть в курсе происходящего: @tinkoffjournal