Генератор автомобиля: как работает и какие функции выполняет?

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.

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.

Что находится внутри данного прибора разберем ниже.

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.

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:

• 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.

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.

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.

Что такое генератор авто

Автомобильный генератор — узел, который преобразовывает механическую энергию в электрическую и выполняет следующие функции:

• обеспечивает постоянный и непрерывный заряд аккумулятора при работающем двигателе;
• обеспечивает электропитанием все системы во время запуска двигателя, когда стартер потребляет большое количество электроэнергии.

Генератор устанавливается в подкапотное пространство. За счет кронштейнов крепится к блоку ДВС, приводится в движение посредством приводного ремня от шкива коленчатого вала. Подключен электрогенератор в электроцепи параллельно аккумуляторной батареи.

Заряд АКБ производится только тогда, когда вырабатываемое электричество превышает напряжение батареи. Мощность вырабатываемого тока зависит от оборотов коленчатого вала, соответственно напряжение возрастает с оборотами шкива с геометрической прогрессией. Для предотвращения перезаряда генератор оснащен регулятором напряжения, который регулирует количество напряжения на выходе, обеспечивая 13.5-14.7V.

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.

Менять генератор или восстанавливать?

Обычно генератор стоит в пределах от 8 до 30 т. р. Оригинальные генераторы OEM от дилера стоят дороже. Альтернативой замене является восстановление генератора. Для этого понадобится его снять и отправить в мастерскую по ремонту генераторов или отремонтировать самостоятельно.

Восстановить генератор дома сложно и занимает много времени, но это не невозможно. Ремкомплекты генератора продаются по цене от 500 до 3000 руб.

После замены генератора лучше заменить его приводной ремень. Это недорого. Меняя его вместе с генератором, можно избежать многих проблем в будущем.

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.

Для чего в автомобиле нужен генератор?

В современном автомобиле практически каждая система контролируется датчиками, фиксирующими их разные режимы работы. Если бы все эти элементы работали за счет заряда аккумулятора, то авто не смогло бы даже успеть прогреться, как АКБ полностью разрядится.

Чтобы в процессе работы мотора каждая система питалась бы не за счет батареи, устанавливается генератор. Он работает исключительно при включенном ДВС и нужен для:

1. Подзаряжать аккумулятор;
2. Обеспечивать достаточной энергией для каждого узла электросистемы машины;
3. В аварийном режиме или при максимальной нагрузке выполнять обе функции – и подпитывать АКБ, и обеспечивать энергией электрическую систему транспортного средства.

Подзаряжать аккумулятор нужно, потому что при запуске мотора используется исключительно энергия батареи. Чтобы при движении автомобиля аккумулятор не разряжался, не рекомендуется включать много потребителей энергии.

Например, в зимний период некоторые водители при прогреве салона включают климатическую систему авто и обогреватели стекол, а чтобы этот процесс не проходил скучно – еще и мощную аудиосистему. Как результат – генератор не успевает вырабатывать столько энергии и частично она берется из аккумулятора.

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.

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.

Симптомы неисправного генератора

Наиболее распространенным признаком проблемы с системой зарядки автомобиля является сигнальная лампа в форме аккумулятора (на фото) или значок «CHARGE», который загорается во время движения.

Обычно эта сигнальная лампа должна загореться при включении зажигания, но должна исчезнуть, как только двигатель запустится. Если лампочка остается включенной, значит, есть проблема с зарядкой.

Сигнальная лампа системы зарядки не указывает непосредственно на неисправный генератор, хотя проблемы с ним встречаются очень часто.

Еще один признак слабой системы зарядки — это когда приборная панель и передние фары тускнеют на холостом ходу, но становятся ярче при включении двигателя. Эта проблема может быть вызвана не только слабым генератором, но и неисправной батареей, плохим соединением на клеммах аккумулятора или ослабленным приводным ремнем.

Воющий / жужжащий шум, исходящий от генератора, является еще одним признаком проблем генератора. В некоторых автомобилях это может быть вызвано подшипником генератора. В автомобилях Jeep / Chrysler такой шум может вызывать плохой шкив генератора .

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.

Для чего нужен регулятор напряжения

Ситуация: при работающем двигателе заряд аккумулятора резко уменьшается, либо происходит перезаряд. Сначала необходимо проверить АКБ, и если он исправен, значит проблема в регуляторе напряжения. Регулятор может быть выносным, либюо интегрированным в щеточный узел.

При высоких оборотах двигателя напряжение от генератора может повышаться до 16 Вольт, а это пагубно влияет на соты аккумулятора. Регулятор “снимает” лишний ток, получая его с АКБ, а также регулирует напряжение в роторе.

Коротко о заряде, который должен выдавать генератор:

Какой заряд на автомобиле должен быть? ОБСУДИМ

Содержание

• Почему стабилизатор необходим для генератора?
• Защита от повышенного расхода топлива и быстрого износа
• Корректировка формы и значения выходного напряжения

• Какая последовательность подключения стабилизатора и генератора правильная?
• Стабилизатор перед генератором
• Стабилизатор после генератора
• Как правильно выбрать стабилизатор при подключении перед генератором?
• Стабилизатор какого типа и мощности лучше использовать при подключении после генератора?
• Рекомендуемые модели инверторных стабилизаторов «Штиль» для генераторов