Автомобильный генератор. Виды и устройство. Работа и особенности

Любой автомобиль имеет свою электрическую сеть, выполняющую несколько функций: запуск двигателя стартером, обеспечение стабильного образования разряда искр для воспламенения бензиновой смеси, звуковой и световой сигнализации, а также освещения и создания комфортных условий в салоне.
Для обеспечения электрической энергией потребителей автомобильной электрической сети предусмотрены два источника питания: генератор и аккумуляторная батарея, которая питает энергией бортовую сеть до момента запуска двигателя. Ее особенностью является неспособность выработки электрического тока, а только его удержания внутри себя, и отдачи потребителям при необходимости. Поэтому аккумуляторная батарея не сможет одна долго обеспечивать электроэнергией сеть автомобиля, так как быстро разрядится, отдав всю энергию. Чем чаще запускается двигатель, и используются мощные потребители тока, тем быстрее произойдет ее разряд.

Для восстановления заряда батареи и обеспечения электричеством остальных потребителей автомобиля применяется автомобильный генератор, который постоянно вырабатывает электроэнергию во время работы двигателя.

Виды автогенераторов

Существует два вида генераторов, применяемых на автомобилях:

Устройство и работа

Оба вида генераторов служат для выработки электрического тока, необходимого для эксплуатации автомобиля. Их устройство и принцип работы имеют отличительные особенности, так как они вырабатывают разные виды тока. Рассмотрим конструктивные особенности и принцип действия, которые имеет автомобильный генератор каждого вида.

Автомобильный генератор постоянного тока

Такой автомобильный генератор имеет много недостатков:

Аналогичные конструкции, включающие в себя коллектор, могут одновременно функционировать в режиме генератора или двигателя. В гибридных автомобилях они нашли широкое применение.

Их отличием от автогенераторов переменного тока является то, что создающие магнитное поле электромагниты абсолютно неподвижны. Электродвижущая сила находится во вращающихся обмотках ротора. Электрический ток снимается с полуколец, изолированных между собой. На каждой щетке имеется напряжение одной полярности.

Автомобильный генератор переменного тока

Это популярная модель современных автогенераторов. Любая конструкция автогенератора включает в себя обмотку, расположенную в неподвижном статоре, который зафиксирован между двумя крышками: задней и передней. Со стороны задней крышки находятся контактные кольца ротора. Со стороны передней крышки находится привод со шкивом. Автомобильный генератор расположен впереди двигателя и крепится с помощью болтового соединения на специальные кронштейны. Натяжная проушина и крепежные лапы расположены на крышках генератора.

Крышки генератора изготовлены литьем из алюминиевых сплавов. Они имеют окна для вентиляции корпуса генератора. В разных конструкциях такие окна могут выполняться как в торцевой части генератора, так и на цилиндрической части над обмотками статора.

На задней крышке закреплен щеточный узел, объединенный с регулятором напряжения, а также блок выпрямителя. Крышки генератора стягиваются длинными винтами, зажимая между собой корпус статора с обмотками.

Статор автогенератора состоит:

Статор изготавливается из листовой стали толщиной 1 мм. Для экономии металла конструкторы создали статор, состоящий из отдельных сегментов в виде подковы. Листы статора скреплены между собой в одну конструкцию с помощью заклепок или сварки. Все основные виды конструкций статора содержат 36 пазов, в которых находится обмотка. Пазы статора изолированы эпоксидным компаундом или специальной пленкой.

Ротор генератора состоит:

В современных генераторах шпонка не применяется. Шкив фиксируется на валу усилием затяжки гайки. Для облегчения разборки на валу имеется шестигранный выступ для ключа, или углубление.

Щетки автогенератора расположены в щеточном узле и прижимаются к кольцам с помощью пружин.

Автомобильный генератор может оснащаться двумя типами щеток:

Второй тип обладает значительной потерей напряжения при контакте с кольцом. Это отрицательно влияет на выходные параметры генератора. Положительным моментом является длительный срок службы колец и щеток.

Узел выпрямления используется двух типов:

Вспомогательный выпрямитель включает в себя диоды в пластиковом корпусе формой в виде горошины или цилиндра, а также могут изготавливаться отдельным герметичным блоком, подключаемым к схеме специальными шинами.

Большую опасность для автогенератора может вызвать короткое замыкание теплоотводящих пластин положительного и отрицательного полюса. Это может произойти из-за случайного попадания металлического предмета или токопроводящей грязи. При этом в цепи аккумулятора возникает замыкание, которое может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, многие токопроводящие элементы выпрямителя покрывают слоем изоляции.

В генераторе используются шариковые радиальные подшипники с заложенной в них разовой смазкой и уплотнением. Роликовые подшипники иногда применяются на импортных генераторах.

Охлаждение автогенератора происходит за счет закрепленных на валу лопастей вентилятора. Воздух засасывается в отверстия задней крышки. Существуют и другие способы охлаждения.

На автомобилях, у которых подкапотное пространство слишком плотное, и имеющее большую температуру, используют генераторы с особым кожухом, по которому отдельно поступает прохладный воздух для охлаждения.

Регулятор напряжения

Служит для поддержания напряжения автогенератора в необходимом диапазоне для нормальной работы электрооборудования автомобиля.

Такие регуляторы работают на основе полупроводниковых элементов. Их конструктивное исполнение может быть различным, но принцип их действия не отличается.

Регуляторы напряжения имеют свойство термокомпенсации. Это способность изменять величину напряжения в зависимости от температуры рабочего пространства для наилучшей зарядки аккумулятора. Чем прохладнее воздух, тем выше должно быть подводимое к аккумулятору напряжение.

Carville › Блог › Как подобрать генератор? (статья с видео)

Генератор снабжает всю систему автомобиля электрическим током. Осенью и зимой автомобилю приходится уделять больше внимания чем обычно, и это касается не только смены резины и омывающей жидкости. Многим знакома ситуация, когда утром после морозной ночи автомобиль не заводится. Одна из самых распространенных причин такого поведения авто — неисправность генератора.

Зачем нужен генератор в автомобиле?

Генератор — устройство, которое заряжает аккумулятор и обеспечивает электрическим током все системы автомобиля. В машинах используют генераторы переменного тока, потому что они дешевле, компактнее и надежнее, чем генераторы постоянного тока. Генератор вырабатывает переменный ток, который при помощи диодного моста преобразовывается в постоянный, и питает все системы автомобиля. Для нормальной работы авто должно получать стабильное напряжение 14 В. Для того, чтобы поддерживать напряжение на нужном уровне, в каждом генераторе есть регулятор.

Генератор состоит из следующих основных узлов: — передняя и задняя крышки; — статорная обмотка; — ротор с обмоткой возбуждения; — диодный мост; — конденсатор; — крышка защитная; — подшипники; — шкив.

Как понять, что генератор пора ремонтировать или менять?

Если автомобиль не заводится — это крайняя стадия неисправности генератора, а первые “звоночки” были еще раньше. Среди явных признаков неисправностей отмечают: ● горит лампа ошибки АКБ; ● снизилась яркость галогенных фар; ● снизилась яркость приборной панели при низких оборотах двигателя; ● на приборной панели горят сразу несколько ламп, сообщающих об ошибках. Если автомобиль не заводится, а из-под капота раздаются щелчки втягивающего реле, не спешите менять генератор — вполне возможно, что из строя вышел сам аккумулятор.

Как проверить исправность генератора?

Если есть сомнения, можно поехать в автосервис и провести диагностику. Проще и быстрее купить мультиметр и сделать диагностику самостоятельно. Переведите мультиметр в режим замера напряжения и постоянном токе и коснитесь клемм проводов АКБ. Нормальные показатели напряжения находятся в диапазоне от 13,8 до 14,8 В. Если цифра меньше нижней границы, то с генератором могут быть проблемы. Тем же прибором коснитесь контакта генератора с маркировкой «30» («B+») чтобы измерить напряжение на выходе. Цифры там должны быть такими же — 13,8 до 14,8 В. Если у вас есть амперметр, замерьте силу тока на выходе генератора в разных условиях: ● на холостых оборотах; ● с обогревом сидений и стекол; ● с включенным кондиционером; ● при увеличении количество оборотов двигателя. Полностью исправный генератор должен выдавать одинаковые показатели тока вне зависимости от условий.

Ездить с неисправным генератором себе дороже — в какой-то момент ваш двигатель просто не заведется. Значит нужно покупать новый. Следующий вопрос — какой генератор покупать? Есть вариант купить оригинальную деталь, которая считается за “эталон”, а по цене значительно дороже аналогов. Можно купить аналог штатного генератора — сейчас на рынке их огромное количество на любой кошелек. Купить самый дешевый — сыграть в “русскую рулетку”: если повезет, то генератор проработает хоть какое-то время, а при худшем раскладе его даже не получится установить в автомобиль. Увы, не все производители проводят контроль размеров запасных частей на соответствие оригиналу. Экономия, конечно, вещь хорошая, но не в случае со сложными техническими продуктами, от которых зависит работа всего автомобиля.

На что обратить внимание при выборе?

Есть ряд деталей, на которые нужно обращать внимание перед покупкой генератора. В первую очередь смотрите на упаковку: 1. обязательно наличие адресов поставщика и производителя на коробке — если, конечно, им нечего скрывать; 2. информация о сертификации товара (СТР, ЕАС, ISO) — товар должен соответствовать техническим стандартам. Если сертификата нет, генератор покупать не стоит; 3. информация о гарантии: с какого момента она считается и какой срок составляет. Например, гарантия производителя “СтартВОЛЬТ” на генераторы действует 2 года с момента продажи, но есть случаи, когда срок считается с момента производства; 4. информация об оригинальных кодах товара и его применяемости к вашей модели автомобиля — будет неприятно, если после покупки вы узнаете, что он вам не подходит; 5. собственная система идентификации запчастей — у добросовестных производителей есть собственные уникальные номера деталей для конкретных моделей авто: например, генератор “СтартВОЛЬТ” для а/м ВАЗ 2110 имеет фирменное обозначение производителя LG 0110; 6. наличие в коробке уплотнителя или вкладышей для защиты от механических повреждений.

Автомобильный генератор: устройство и принцип работы, виды

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. 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.

История автомобильного генератора

Майкл Фарадей
История автомобильного генератора начинается приблизительно 200 лет назад. Истоки этой истории лежат в далеком 1831 году, когда одновременно английский физик Майкл Фарадей и американский физик Джозеф Генри обнаружили явление электромагнитной индукции. Сейчас это явление известно как закон Фарадея, но статья не об этом. Приблизительно смысл этого закона можно выразить так: Электродвижущая сила генерируется в электрическом проводнике, который окружает изменяющийся магнитный поток. Открыв закон электромагнитной индукции, Майкл Фарадей решил построить наглядный макет своего закона. Сейчас он известен как Диск Фарадея – первое устройство, которое преобразовывало механическое движение в электрическую энергию. Таким образом можно считать, что это устройство является первым генератором. Сам Диск Фарадея был чрезвычайно неэффективным, но он имел огромное значение для развития науки и промышленности в целом.

Диск Фарадея

Слухи о законе Фарадея начали распространяться и уже в 1832 году французский производитель инструментов Ипполит Пикси построил первый в мире динамо-генератор. Его модель создавала электрические импульсы, разделенные отсутствием тока. Таким образом, он случайно создал генератор переменного тока. Так как он не знал, что с ним делать(изменяющимся током), Пикси решил избавиться от переменного тока и сосредоточился на постоянном. Конечной задачей такого генератора являлось использование в промышленности, но это не представлялось возможным, так как генератор Пикси было довольно затруднительно использовать. Для получения электроэнергии нужно постоянно вращать вручную тяжелый магнит.

Для чего в автомобиле нужен генератор?

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:

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.

Техническое обслуживание генератора

Автомобильный генератор является таким автомобильным узлом, который не требует какого-то сверхъестественного обслуживания. Все техническое обслуживание генератора заключается в периодической чистке контактов, проверке и подтяжке болтов крепления, проверке натяжения ремня генератора и замене щеточного узла или регулятора напряжения.

Каждые 15 тысяч км пробега:

1. Поверка крепления генератора к двигателю;
2. Проверка надежности крепления крышки генератора;
3. Проверка натяжения ремня генератора.
4. Чистка контактов проводов в местах подсоединения к АКБ, генератору и регулятору напряжения.

Каждые 50 – 60 тысяч км пробега:

1. Продувка генератора сжатым воздухом;
2. Проверка крепления шкива генератора и стяжных болтов;
3. Проверка натяжения ремня генератора и его подтяжка;
4. Проверка щеточного узла и регулятора напряжения.

В общем случае, обслуживание генератора следует проводить при каждом техническом обслуживании автомобиля. Лучше доверить эти процедуры специалистам.

Устройство и конструкция автомобильного 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:

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

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 в 1946 году. Такими устройствами комплектовались военные машины и автобусы.

Основные параметры генератора

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

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%.

Типы и характеристики автомобильных генераторов

Автомобильные генераторы делятся на два основных типа – постоянного и переменного тока. Первый тип был распространен на моделях, выпускаемых до 1960 года. В настоящее время они тоже используются, но не в легковых автомобилях. Магнитное поле в них формируется на обмотке статора, тогда как ток снимается неподвижными щетками с силовой обмотки якоря. Генератор постоянного тока выполнен по схеме, когда все эти элементы подключаются параллельно.

В 1946 году были изобретены автомобильные генераторы переменного тока. Основными преимуществами такого типа агрегата являются меньший размер и масса, а также увеличенные надежность и время эксплуатации. Ключевым отличием в конструкции обоих типов генераторов являются токосъемные кольца. В генераторе постоянного тока с рамки снимают заряд контактные полукольца в количестве двух штук. При использовании агрегата переменного тока немного другой метод работы — полноценные токосъемные кольца размещаются на обоих концах рамки. Без сомнения, полностью действие генератора не определяется контактные пластинками, но имеют большое значение. Стоит отметить, что ремонт генераторов обоих типов без проблем выполняется на специализированных сервисах.

Мощность является одной из основных характеристики автомобиля, а генератор переменного тока, по сравнению с аналогичным по параметрам генератором постоянного тока, выдает большую мощность.

Ознакомившись в общих чертах с устройством автомобильных генераторов, изучим технические спецификации. Токоскоростная характеристика (ТСХ) отвечает за поставки электроэнергии всем источникам потребления в различных режимах работы мотора. Это показатель зависимости максимального значения тока от частоты вращения ротора в условиях постоянного напряжения. Кроме того, важно знать отдачу установки автомобильного генератора в амперах, как правило, в зависимости от модели автомобиля, эта характеристика составляет от 55 до 120 А. Если при тестировании демонстрируется недостаток ампер, вероятно, агрегат неисправен.

Кроме того, генератор имеет еще ряд характеристик:

• внешняя;
• регулировочная;
• нагрузочная;
• показатель холостого хода.

Первая подразумевает зависимость выпрямленного (постоянного) напряжения (Ud) от тока нагрузки (Iн), вторая – Iв (возбуждение) от Iн. Третья характеристика демонстрирует отношение Ud к Iв, последнее значение характеризуется зависимостью ЭДС от Iв при частоте вращения постоянного характера.

Виды автомобильных генераторов

На транспортных средствах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, возможно применение двух типов генераторов:

Особенностью генераторов постоянного напряжения является отсутствие устройства выпрямления тока. На механизмах переменного тока имеется выпрямитель, построенный на полупроводниковых элементах.

Генераторы постоянного тока

Конструкция генераторов постоянного тока позволяет использовать их в роли электродвигателей. Для этого требуется подать электрическое питание на якорь. Электрические машины постоянного тока могут быть следующих типов:

Особенностью большинства автомобильных генераторов постоянного тока является использование положительного полюса в качестве “массы”. Генераторы постоянного тока обладают рядом недостатков:

Все эти недостатки привели к тому, что электрические машины постоянного тока уступили место под капотами авто более совершенным установкам переменного напряжения. Машины постоянного тока дольше всего продержались на железнодорожном транспорте, но и там их вытеснили трехфазные устройства переменного тока.

Типичные неисправности генератора

Неисправности автомобильных генераторов бывают самые разные. Типичные неисправности заключаются в выходе из строя одного, а может быть и нескольких сразу элементов самого генератора.

К типичным неисправностям генератора относят:

1. Износ ремня генератора и его разрыв;
2. Повреждение шкива генератора;
3. Износ подшипников генератора;
4. Обрыв проводов или закисание контактов генератора;
5. Износ щеток полный или частичный;
6. Короткое замыкание витков статора;
7. Разрушения обмотки ротора;
8. Разрушение компонентов диодного моста;
9. Повреждение корпуса генератора.

При возникновении неисправности очень важно разобраться в причине ее возникновения, потому что иначе устранить ее не получится. В пример можно смело привести такую причину как повреждение шкива генератора. Установка нового ремня генератора при поврежденном шкиве(например он зазубрен или искривлен) приведет к тому, что ремень через несколько тысяч пробега опять придет в негодность.

Если Вы владеете информацией которая может дополнить статью, пишите в комментариях!

Как работает автомобильный генератор?

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. 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+».

Как проверить автомобильный генератор

Если ремонт генератора лучше все-таки доверять профессионалам, то проверку можно выполнить и самостоятельно. Первый способ диагностики – с использованием мультиметра:

1. Замеряем прибором напряжение на клеммах АКБ при выключенном двигателе – должно быть примерно 12.7В;
2. Заводим двигатель, не поддавая газу, отключаем все электроприборы (кондиционер, аудиосистему и т.д.);
3. Повторно меряем напряжение аккумулятора – при работающем двигателе оно должно составлять от 13.8 до 14.5 В (на отдельных двигателях до 14.8 В);
4. Даем нагрузку – фары, кондиционер, аудиосистема, противотуманные фары и т.д.;
5. Опять замеряем напряжение – оно должно опуститься до 13.7-14 В. Если показания мультиметра ниже, то это свидетельствует о неработающем генераторе.

Можно проверить и «дедовским» методом. Для этого запускаем двигатель, включаем небольшую нагрузку (например, фары) – и, не выключая зажигания, снимаем минусовую клемму с аккумулятора. Если мотор не заглохнет, фары не погаснут, то это значит, что генератор обеспечивает двигатель достаточным количеством энергии. Если же машина после съема клеммы глохнет, то это свидетельствует о нерабочем генераторе.

Для чего в генераторе регулятор напряжения?

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.

Новый BMW 2 Series Coupé на финишной прямой предсерийных тестов

Таким образом общий принцип работы генератора будет следующий:

При повороте ключа зажигания в рабочее положение происходит запитка обмотки возбуждения ротора электрическим током. От аккумуляторной батареи, через определенную секцию диодного моста(выпрямителя) подается ток на регулятор напряжения, который, выбрав необходимое значение тока, передает его через щетки(щеточный узел) на обмотку возбуждения ротора. В это время начинает работать двигатель, который посредством ременного привода и шкива генератора начинают вращать ротор. Создаваемое обмоткой возбуждения ротора электромагнитное поле индуцирует переменный электрический ток в фазовых обмотках статора. От статора переменный ток поступает на так называемый диодный мост(выпрямитель), который в свою очередь преобразует переменный ток в постоянный и передает его на выходную клемму генератора(на корпусе). После этого автомобильный генератор передает постоянный электрический ток на автомобильный аккумулятор.