Генератор авто. Пристрій і як працює

Генератор в автомобілі

Генератор з'явився в автомобільній промисловості на початку 20 століття поряд з АКБ, який вимагав постійно підзарядки. Це були величезні вузли постійного струму, що вимагають постійного обслуговування. Сучасні генератори стали компактними, висока надійність окремих деталей обумовлена ​​впровадженням нових технологій виробництва. Далі розберемо пристрій, принцип роботи і типові несправності генератора докладніше. 

Що таке генератор авто

Автомобільний генератор – вузол, який перетворює механічну енергію на електричну і виконує такі функції:

• забезпечує постійний і безперервний заряд акумулятора при працюючому двигуні;
• забезпечує електроживленням всі системи під час запуску двигуна, коли стартер споживає велику кількість електроенергії.

Генератор встановлюється в підкапотний простір. За рахунок кронштейнів кріпиться до блоку ДВС, приводиться в рух за допомогою приводного ременя від шківа колінчастого вала. Підключений електрогенератор в електроланцюзі паралельно акумуляторної батареї.

Заряд АКБ проводиться тільки тоді, коли виробляється електрику перевищує напруга батареї. Потужність струму, що виробляється залежить від оборотів колінчастого вала, відповідно напруга зростає з оборотами шківа з геометричною прогресією. Для запобігання перезаряду генератор оснащений регулятором напруги, який регулює кількість напруги на виході, забезпечуючи 13.5-14.7V.

Для чого в автомобілі потрібен генератор?

У сучасному автомобілі практично кожна система контролюється датчиками, що фіксують їх різні режими роботи. Якби всі ці елементи працювали за рахунок заряду акумулятора, то авто не змогло б навіть встигнути прогрітися, як АКБ повністю розрядиться.

Щоб в процесі роботи мотора кожна система харчувалася б не за рахунок батареї, встановлюється генератор. Він працює виключно при включеному ДВС і потрібен для:

1. Заряджати акумулятор;
2. Забезпечувати достатню енергію для кожного вузла електросистеми машини;
3. В аварійному режимі або при максимальному навантаженні виконувати обидві функції - і підживлювати АКБ, і забезпечувати енергією електричну систему транспортного засобу.

Заряджати акумулятор потрібно, тому що при запуску мотора використовується виключно енергія батареї. Щоб при русі автомобіля акумулятора вистачатиме розряджався, не рекомендується включати багато споживачів енергії.

Наприклад, в зимовий період деякі водії при прогріванні салону включають кліматичну систему авто та обігрівачі стекол, а щоб цей процес не проходив нудно - ще й потужну аудіосистему. Як результат - генератор не встигає виробляти стільки енергії і частково вона береться з акумулятора.

Привід і кріплення

Приводиться в рух цей механізм за допомогою пасової передачі. Підключається він до шківа колінчастого вала. Найчастіше діаметр шківа коленвала більше, ніж у генератора. Завдяки цьому один оборот валу кривошипно-шатунного механізму відповідає кільком оборотам вала генератора. Такі розміри дозволяють пристрою виробляти більше енергії для різних споживають елементів і систем.

Кріпиться генератор в безпосередній близькості до шківа коленвала. Натяг приводного ременя в деяких моделях автомобілів здійснюється роликами. Бюджетні авто мають більш просте кріплення генератора. У ньому є спрямовуюча, на якій фіксується корпус пристрою за допомогою болтів. Якщо натяг ременя ослабла (при навантаженнях він буде прослизати на шківі і пищати), то це виправити можна, перемістивши корпус генератора трохи далі від шківа коленвала, і зафіксувати.

Пристрій і особливості конструкції

Автомобільні генератори виконують одну і ту ж функцію, працюють за однаковим принципом, але відрізняються один від одного розміром, схемою реалізації деталей вузла, розмірами шківа, характеристиками випрямлячів і регулятора напруги, наявністю охолодження (рідинне або повітряне часто застосовуються на дизельних двигунах). Генератор складається з:

• корпусу (передня і задня кришка);
• статорний;
• роторний;
• діодний міст;
• шків;
• щітковий вузол;
• регулятор напруги.

Корпус

Абсолютна більшість генераторів мають корпус складається з двох кришок, які з'єднуються між собою шпильками і стягуються гайками. Виконання деталі з легкосплавного алюмінію, який відрізняється хорошим теплоотводом і не намагнічується. На корпусі є вентиляційні отвори, що забезпечують теплообмін.

статор

Має кільцеподібної форми, встановлений всередині корпусу. Є одним з головних деталей, який служить для створення змінного струму за рахунок магнітного поля ротора. Складається статор з сердечника, який зібраний з 36 пластин. У пазах сердечника знаходиться мідна обмотка, яка служить для утворення струму. Найчастіше обмотка трифазна, по типу з'єднання:

• зірка – кінці обмотки з'єднані між собою;
• трикутник – кінці обмотки виводяться окремо.

ротор

Обертається робити, вісь якої обертається на кулькових підшипниках закритого типу. На валу встановлено обмотка збудження, яка служить для створення магнітного поля для статора. Для забезпечення правильного напрямку магнітного поля над обмоткою встановлена ​​два полюсних сердечника з шістьма зубами для кожного. Також вал ротора оснащений двома мідними кільцями, іноді латунними або сталевими, через які надходить струм від акумулятора на котушку збудження.

Діодний міст / випрямний блок

Також один з головних компонентів, завдання якого перетворювати змінний струм в постійний, забезпечуючи стабільний заряд автомобільного акумулятора. Діодний міст складається з позитивної і негативної радіаторної смуги, а також діодів. Діоди герметично впаяні в міст.

Струм подається на діодний міст з обмотки статора, випрямляється і надходить на АКБ через вивідний контакт в задній кришці. 

шків

Шків за допомогою приводного ременя, передає крутний момент на генератор від колінчастого валу. Розмір шківа визначає передатне число, чим більше його діаметр – тим менше необхідно енергії на обертання генератора. Сучасні автомобілі переходять на обгінну муфту, сенс якої згладжувати коливання обертання шківа, зберігаючи натяг та цілісність ременя. 

щітковий вузол

На сучасних авто, щітки об'єднані в один вузол з регулятором напруга, їм змінюються тільки в зборі, так як їх термін служби досить великий. Щітки служать для передачі напруги на контактні кільця вала ротора. Графітові щітки притискаються пружинками. 

Регулятор напруги

Напівпровідниковий регулятор забезпечує підтримку необхідного напруги в заданих параметрах. Знаходиться на блоці щіткотримачів або може виводитися окремо.

Основні параметри генератора

Модифікація генератора підбирається під параметри бортової системи автомобіля. Ось які параметри враховуються при підборі джерела енергії:

• Напруга, яке видає пристрій - в стандарті це 12 В, а для більш потужних систем - 24В;
• Виробляється сила струму не повинна бути нижче необхідної для електричної системи авто;
• Токоскоростной характеристики - це параметр, який визначає залежність сили струму від частоти обертання валу генератора;
• Коефіцієнт корисної дії - в більшості випадків модель видає показник в 50-60 відсотків.

Ці параметри потрібно враховувати, коли проводиться модернізація автомобіля. Наприклад, при установці в машину більш потужною звукопідсилювальної апаратури або кондиціонера, електросистема машини буде споживати більше енергії, ніж здатний виробити генератор. З цієї причини слід проконсультуватися у автоелектрика, як правильно підібрати джерело живлення.

Як працює генератор авто

Схема роботи генератора наступна: при повороті ключа у замку запалювання включається електромережа. Напруга з акумулятора надходить на регулятор, який, у свою чергу, передає його на мідні струмознімальні кільця, кінцевий споживач – обмотка збудження ротора.

З моменту обертання коленвала двигуна, через ремінну передачу починає обертатися вал ротора, створюється електромагнітне поле. Ротор утворює змінний струм, при досягненні певних оборотів обмотка збудження живиться з самого генератора а не з АКБ.

Далі змінний струм надходить на діодний міст, де відбувається процес "вирівнювання". Регулятор напруги стежить за режимом роботи ротора, при необхідності змінює напругу обмотки збудження. Таким чином, за умови справних деталей, на акумулятор надходить стабільний струм, який забезпечує бортову мережу необхідною напругою. 

На панель приладів більш сучасних авто виведений індикатор АКБ, який вказує на стан генератора також (загоряється при обриві ременя або перезарядці). Такі автомобілі як ВАЗ 2101-07, АЗЛК-2140, і інша радянська "техніка", мають стрілочний індикатор, амперметр або вольтметр, завдяки чому можна стежити за станом генератора завжди.

Для чого потрібен регулятор напруги

Ситуація: при працюючому двигуні заряд акумулятора різко зменшується, або відбувається перезарядка. Спочатку необхідно перевірити АКБ, і якщо він справний, значить проблема в регуляторі напруги. Регулятор може бути виносним, лібюо інтегрованим в щітковий вузол.

При високих оборотах двигуна напруга від генератора може підвищуватися до 16 Вольт, а це згубно впливає на стільники акумулятора. Регулятор "знімає" зайвий струм, отримуючи його з АКБ, а також регулює напругу в роторі.

Коротко про заряд, який повинен видавати генератор:

Який заряд на автомобілі повинен бути? ОБСУДИМ

Шкідливі правила експлуатації генератора (по Остеру)

Далі наведено кроки з рубрики "як убити генератор у два кроки":

• правило "переполюсовки" - поміняйте місцями проводи АКБ і ви влаштуєте незвичайний яскравий спалах в генераторі, а також легку хмару, що доноситься від нього. В той же час відчуєте незабутнє акустичне задоволення, слухаючи клацання і шипіння, а також неймовірний запах дротів, що горять, і найголовніше – опік 1-3 ступеня залежно від ваших амбіцій. Такий "фокус" виводить з ладу діодний міст, статор і регулятор частково, на щастя, займання авто має шанси 1:1000. З "побочок" можуть бути виведені з ладу комбінація приладів, бортовий комп'ютер, магнітола та інші комплектуючі бортової мережі. Гідність – освоюється новачками без довгих теорій;
• правило миття – якомога частіше та ретельніше мийте силовий агрегат, побільше води та піни, особливо на альтернатор та стартер. Головне, щоб потік води рясно вимивав генератор зсередини, сушити категорично забороняється, відразу ж запускаємо двигун, включаємо всі енергоспоживачі та спостерігаємо за ефектами. Якщо його немає – повторюємо процедуру. Гідність - згорілий "гена" буде чистим;
• дідівський метод - здригання дроту з "+" клеми, щоб перевірити заряд на працюючому моторі, це головне правило! Можливість виходу з ладу різних реле 50:50, головне забезпечити багато іскор для ефекту, а також включити все, що живиться від електрики;
• "летимо" по калюжах - багато хто навіть не здогадується, що користується цим правилом у дощ. Головне бути завжди впевненим, що ваше авто поза будь-яким порівнянням з водонепроникністю підводного човна, чим глибше калюжа – тим яскравіший ефект. Важливо вибирати швидкість, за якої більше води потрапляє у підкапотний простір, головне викинути всі пластикові кожухи та захисту! Головна гідність - трюк можна повторювати скрізь, де є вода (навіть струмки та річки), не виходячи з авто;
• "меломан" - необхідно встановити найдорожчу магнітолу, а краще дві, якнайбільше динаміків, пару десятків мінімум, підсилювачів і пару сабвуферів, включаємо улюблену музику на всю гучність при працюючому моторі, якщо з-під капота не пішов дим, а повітря залишається чистим – отже, ви придбали занадто дешеву апаратуру;
• "старий акумулятор" - спосіб вимагає деяких знань фізики, хоча закону Ома. Беремо найстаріший АКБ, і що старше, то швидше в ньому виявиться замкнута банка. Можливо, батарея видаватиме ознаки бурхливої ​​роботи, обов'язково споживатиме дику кількість енергії, зате робота інжектора буде нестабільною, а за далеке світло можна забути. Головне більше експлуатувати старий акумулятор - ефект не змусить себе чекати. 

Як перевірити автомобільний генератор

Хоча ремонтувати генератор повинні спеціалісти, перевірити його на працездатність можна самостійно. На старих автомобілях досвідчені автомобілісти перевіряли на працездатність генератор так.

Запустити мотор, увімкнути фари і на працюючому двигуні відключається мінусова клема АКБ. Коли генератор робочий, він виробляє електрику всім споживачів, завдяки чому при відключеному акумуляторі мотор не заглухне. Якщо двигун заглух, це означає, що генератор необхідно відвезти на ремонт або замінити (залежить від типу поломки).

Але на нових автомобілях краще в такий спосіб не користуватися. Причина в тому, що сучасні генератори таких автомобілів розраховуються на постійне навантаження, частина якої компенсується за рахунок постійної підзарядки батареї. Якщо її відключити під час працюючого генератора, це може вивести його з ладу.

Найбезпечніший для генератора спосіб перевірки – за допомогою мультиметра. Принцип перевірки наступний:

• На заглушеному двигуні вимірюється напруга на акумуляторі. У разі справної батареї цей параметр повинен становити 12.7 вольт.
• Запускається двигун і вимикаються всі споживачі (салонний вентилятор, фари, обігрів скла тощо)
• Ще раз підключаються щупи мультиметра до струмовідводу акумулятора. Залежно від моделі автомобіля напруга на клемах має становити 13.8-14.8 вольт.
• Вмикаються споживачі електрики – максимально все, що можна.
• Повторно вимірюється напруга. Якщо генератор справно працює, цей показник просяде до 13.8-14 вольт. Показник нижче за цей – ознака несправності генератора.

Несправності автомобільного генератора

Для генератора притаманні несправності механічні та електричні.

Механічні несправності:

• обрив приводного ременя – потрібна заміна;
• згладжування ребер шківа, через що ремінь провертається;
• знос щіток;
• пошкодження корпусу генератора;
• вихід з ладу підшипників.

електричні:

• знос струмознімальних кілець за рахунок тертя;
• вихід з ладу регулятора напруги;
• замикання витків статора;
• вигоряння діодів випрямного моста;
• вигоряння кінцевих проводів заряду;
• вигоряння обмотки ротора.

Несправність будь-якої деталі генератора тягне за собою недозаряд або навпаки. Найчастіше виходить з ладу регулятор напруги і підшипники, приводний ремінь змінюється згідно з регламентом ТО.

До речі, якщо при нагоді ви хочете встановити покращені підшипники і регулятор - звертайте увагу на їх характеристики, інакше висока ймовірність того, що заміна деталі не дасть потрібного ефекту. Всі інші поломки вимагають зняття генератора та його розбирання, що краще довірити фахівцю. Головне запам'ятайте - якщо ви не дотримуватиметеся правил по Остеру, тобто всі шанси на довгу і безпроблемну роботу генератора.

Ось коротке відео про зв'язок потужності генератора та акумулятора:

АКБшнік # 11: Потужність генератора при виборі акумулятора

Труднощі при пуску двигуна

Хоча запуск двигуна забезпечується виключно акумулятором, утруднений запуск може свідчити або про наявність струму витоку, або про те, що акумулятор не заряджається належним чином. При цьому варто врахувати, що короткочасні поїздки будуть витрачати багато енергії, а за цей час акумулятор не відновлюватиме заряд.

Якщо з кожним днем ​​машина запускається все гірше і гірше, а тривалі поїздки, то варто звернути увагу саме на генератор. Але несправність генератора також може бути пов'язана не лише з недозарядом, але й із перезарядом батареї. У цьому випадку необхідно замінити реле-регулятор, який відповідає за підтримання конкретної вихідної напруги.

Тьмяне або мерехтливе світло фар

У процесі роботи генератор повинен повністю забезпечувати енергією всі споживачі, що є в автомобілі (крім потужних позаштатних приладів, наявність яких не передбачено заводом-виробником). Якщо під час поїздки водій помічає, що світло фар стало тьмянішим або почало мерехтіти – це симптом несправності генератора.

Такий генератор може видавати нормальний заряд, але зі збільшеним навантаженням може справлятися. Подібну несправність можна помітити по мерехтіння або тьмяному світлі підсвічування панелі приладів.

Горить піктограма на панелі приладів

Щоб попередити водія про недостатній заряд та інші проблеми, пов'язані з джерелом живлення, виробники розташували на приладовій панелі піктограму з малюнком акумулятора. Якщо спалахнула ця піктограма, значить, у машині серйозна проблема з електрикою.

Залежно від стану та типу акумулятора без заряджання (виключно на ємності батареї) машина здатна проїхати кілька десятків кілометрів. на кожному акумуляторі виробник вказує, скільки часу пропрацює батарея без підзарядки.

Навіть якщо вимкнені всі споживачі енергії, акумулятор все одно буде розряджатися, тому що для утворення іскри в циліндрах (або підігріву повітря в дизельному агрегаті) потрібна електрика. При загоранні піктограми акумулятора необхідно відразу ж попрямувати до найближчого автосервісу або викликати евакуатор (деякі типи акумуляторів, встановлених на сучасних авто, після глибокого розряду не відновлюються).

Свистить приводний ремінь

Такий звук часто з'являється одразу після запуску двигуна у сиру погоду або після подолання глибокої калюжі. Причина цього ефекту в послабленні ременя натяжки генератора. Якщо після підтяжки згодом ремінь знову почав свистіти, необхідно встановити, чому він швидко послаблюється.

Ремінь генератора повинен бути добре натягнутий, тому що при включенні різних споживачів він створює більший опір обертанню валу (щоб виробити більше електрики, як у звичайному динамі).

У деяких сучасних автомобілях натяг ременя забезпечується автоматичним натягувачем. У конструкції більш простих автомобілів цей елемент відсутній, і натяг ременя необхідно проводити вручну.

Ремінь перегрівається або руйнується

Нагрівання або передчасне руйнування приводного ременя свідчить про те, що на нього виявляється надмірне навантаження. Звичайно, водієві немає необхідності щоразу перевіряти температуру приводу генератора, але якщо чітко чутний запах паленої гуми та в підкапотному просторі з'явився невеликий димок, необхідно перевірити стан приводного ременя.

Часто передчасно ремінь зношується із-за виходу з ладу підшипника валу генератора або натяжних роликів, якщо вони є в конструкції. Порив ременя генератора в деяких випадках може призвести до порушення фаз газорозподілу через те, що уривок потрапив під ремінь ГРМ.

Дзвінкий або шарудливий звук з-під капота

Кожен генератор оснащується підшипниками кочення, які забезпечують постійну відстань між обмотками ротора та статора. Підшипники після запуску двигуна постійно знаходяться в обертанні, але на відміну від багатьох деталей ДВЗ вони не отримують підживлення мастила. Через це вони гірше охолоджуються.

Через постійне нагрівання і механічне навантаження (ремінь повинен бути сильно натягнутий) підшипники можуть втрачати мастило і швидко руйнуватися. Якщо під час роботи генератора або при збільшенні навантаження з'явився дзвін або металевий шурхіт, слід замінити підшипники. У деяких модифікаціях генераторів є обгінна муфта, яка згладжує крутильні коливання. Цей механізм теж часто виходить із ладу. Щоб замінити підшипники або обгінну муфту, знадобиться демонтаж генератора.

Електричний гул

Такий звук схожий на звук роботи великих електричних двигунів, наприклад тих, які встановлюються на тролейбусах. З появою такого звуку необхідно демонтувати генератор та перевірити стан його обмоток. В основному він з'являється при замиканні обмотки у статорі.

Відео на тему

На завершення – докладний опис принципу роботи автомобільного генератора:

Автоелектрик розкрив усі секрети роботи генератора та його несправності!

Питання та відповіді:

Навіщо потрібен генератор в автомобілі? Цей механізм забезпечує вироблення електроенергії, щоб не витрачався запас акумулятора. Генератор перетворює механічну енергію на електрику.

Що живить генератор у машині? Поки працює мотор, генератор виробляє електрику для заряджання АКБ і живлення всього електрообладнання автомобіля. Його потужність залежить кількості споживачів.