Какой ток вырабатывает генератор автомобиля?

Почему автомобильные генераторы вырабатывают переменный ток?

Вот почему автомобили используют генераторы переменного тока, хотя все устройства на борту работают от постоянного электричества

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, что питает все системы вашего автомобиля ? За счет чего заводится мотор, горят лампочки на приборной панели, движутся стрелки и работают бортовые компьютеры? Откуда берется электричество на борту? Конечно, их вырабатывает генератор и аккумулирует химический накопитель энергии многоразового действия – электрический аккумулятор. Это знают все. Скорее всего, вы также в курсе, что аккумуляторная батарея вырабатывает постоянный ток, который используется в любом автомобиле для запитывания приборов. Однако во всей этой стройной теории, проверенной практикой, присутствует одно странное звено, не желающее поддаваться логике, – генератор вырабатывает ток переменный, тогда как все механизмы на борту машины потребляют ток постоянный. Это не кажется вам странным? Почему так происходит?

На самом деле это интересный вопрос, потому что в этой истории на первый взгляд нет никакого смысла. Если все потребители электричества в вашем автомобиле работают на 12 вольтах постоянного тока, почему автопроизводители больше не используют генераторы, которые производят постоянный ток? Ведь раньше так и делали. Почему необходимо сперва сгенерировать переменный ток, а затем преобразовывать его в постоянное электричество?

Задавшись такого рода вопросами, мы начали докапываться до истины. Ведь есть же в этом какая-то тайная причина. И вот что мы выяснили.

Во-первых, давайте проясним, что мы подразумеваем под переменным и постоянным током. Автомобили используют постоянный ток, или прямой ток, как его еще называют. В названии скрыта суть феномена. Это тип электричества, который производится батареями, он течет в одном постоянном направлении. Этот же тип электричества производился генераторами, которые ставились на первые автомобили с начала 1900-х годов до 60-х годов прошлого века. На старушках ГАЗ М-20 «Победа» и ГАЗ-69 ставились именно генераторы постоянного тока.

Другой вид электричества – переменный ток – назван так из-за того, что он периодически обращает течение по направлению, а также изменяется по величине, сохраняя свое направление в электрической цепи неизменным. Доступ к этому типу электричества можно получить в любой розетке обычной квартиры по всему миру. Мы используем его для питания электроприборов в частных домах, зданиях, огни больших городов также дают свет благодаря переменному току, потому что его легче передавать на большие расстояния.

Большая часть электроники, в том числе почти вся в вашем автомобиле, использует постоянный ток, преобразуя переменный ток в постоянный для выполнения полезной работы. В бытовых приборах установлены так называемые блоки питания, в которых происходит конвертация одного вида энергии в другой. Побочным результатом работы преобразования является немного тепла на выходе. Чем сложнее бытовая утварь, к примеру компьютер или Smart TV, тем сложнее цепочка преобразований. В некоторых случаях переменный ток частично не изменяется, а лишь корректируется его частота. Поэтому очень важно при замене вышедшего из строя блока питания заменять его на оригинальный, требуемого типа. Иначе технике наступит очень быстрый конец.

Но что-то мы отошли от главных вопросов, поставленных на повестку дня сегодня.

Итак, зачем в автомобилях вырабатывать «неправильный» вид электричества?

В общем, ответ очень прост: таков принцип работы генератора переменного тока. Наиболее высокий КПД при переводе механической энергии вращения двигателя в электрическую энергию происходит именно по такому принципу. Но есть нюансы.

Кратко принцип работы автомобильного генератора таков:

При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжение через блок щеток и контактные кольца.

Инициируется появление магнитного поля.

Магнитное поле воздействует на обмотки статора, что приводит к появлению электрического переменного тока.

Далее переменный ток отправляется на выпрямительный блок, где происходит его преобразование в постоянный ток.

Завершающая стадия «готовки» правильного тока – регулятор напряжения.

После всего процесса часть электричества запитывает электропотребители, часть идет на подзарядку аккумулятора, некоторая часть уходит обратно на щетки альтернатора (так когда-то называли генератор переменного тока) для самовозбуждения генератора.

Выше был описан принцип работы современного генератора переменного тока, но так было не всегда. Ранние автомобили с двигателями внутреннего сгорания использовали магнето – простейшее приспособление для преобразования механической энергии в электрическую (переменного тока). Внешне, да и внутренне, эти машинки были даже схожи с более поздними генераторами, но использовались на очень простых автомобильных электрических системах без батарей. Все было просто и безотказно. Не зря некоторые сохранившиеся до наших времен 90-летние автомобили заводятся до сих пор.

Индукторы (второе название магнето) впервые были разработаны человеком с неподражаемым именем – Ипполит Пикси.

На данный момент мы с вами выяснили, что тип вырабатываемого генераторами тока зависит от продуктивности перевода механической энергии в электрическую, но также немаловажную роль во всей этой истории сыграло снижение массы и габаритов устройства по сравнению с аналогичными по мощности устройствами-производителями постоянного тока. Разница в весе и габаритах оказалась почти в три раза! Но есть еще один секрет, почему автомобильные генераторы сегодня вырабатывают переменный ток. Вкратце это более передовой эволюционный путь развития генераторов постоянного тока, которых, признаться честно, по сути, и не существовало в чистом виде.

Историческая справка:

Более того, генераторы постоянного тока на самом деле также производили переменный ток, когда якорь (подвижная часть) вращался внутри статора (внешний «корпус», который имеет постоянное магнитное поле). Разве что частота тока была иной и «сгладить» ее в постоянный ток можно было проще – при помощи коммутатора.

Коммутатором тогда называлось механическое приспособление с вращающимся цилиндром, поделенным на сегменты с щетками для создания электрического контакта.

Система работала, но была неидеальна. В ней было множество механических частей, контактные щетки быстро изнашивались, и общая надежность системы была так себе. Тем не менее это был лучший способ получить постоянный ток, который был нужен вам для зарядки аккумулятора и системы запуска автомобиля.

Так было до конца 1950-х годов, когда начала появляться твердотельная электроника, ставшая решением проблемы преобразования переменного тока в постоянный посредством кремниевых диодных выпрямителей.

Эти выпрямители тока (иногда называемые диодным мостом) показали себя с гораздо лучшей стороны в качестве преобразователей переменного тока в постоянный, что, в свою очередь, позволило использовать более простые, а значит, более надежные генераторы переменного тока в автомобилях.

Первым зарубежным автопроизводителем, который развил эту идею и вывел ее на рынок легковых автомобилей, был Chrysler, имевший опыт работы с выпрямителями и электронными регуляторами напряжения благодаря исследовательской работе, спонсируемой Министерством обороны США. В Википедии отмечается, что американская разработка «…повторяла разработку авторов из СССР», первая конструкция генератора переменного тока была представлена в Советском Союзе за шесть лет до этого. Единственным, но важным улучшением американцев стало применение кремниевых выпрямительных диодов вместо селеновых.

В СССР же, хоть и опоздали на 7 лет с введением в серию генераторов переменного тока на легковые автомобили, опередили весь мир в самой разработке новых типов генераторов. Еще в 1955 году на Горьковском автозаводе было выпущено 2.000 машин с альтернаторами вместо магнето.

«Одними из ведущих разработчиков, благодаря которым в СССР и на европейском континенте появилась первая серийная конструкция генераторов переменного тока, были Ю. А. Купеев (НИИ автоприборов) и В. И. Василевский (КЗАТЭ г. Самара)», – говорится на страницах Википедии.

Итог. Почему генераторы на авто вырабатывают переменный ток?

Ну, а мы завершаем наш рассказ. Первым легковым автомобилем, в базовой комплектации которого устанавливался генератор новой конструкции, стал Plymouth 1960 года выпуска. Некоторыми из наиболее очевидных преимуществ генератора было то, что на низкой скорости или на холостом ходу он по-прежнему производил достаточно тока, чтобы заряжать аккумулятор, что большинство генераторов того времени были не в состоянии сделать.

Оказалось, что альтернаторы, после того как был налажен массовый выпуск, производить дешевле, чем генераторы старой конструкции, они надежнее, выносливее и производят больше электричества на разных скоростях вращения коленчатого вала. Они сделали настолько большой шаг вперед, что все их плюсы запросто перекрывали единственный минус – они не могли производить постоянный ток. Позиция закрепилась после того, как инженерами был разработан дешевый и надежный твердотельный выпрямитель.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Как работает автомобильный генератор? Как его проверить? Какие неисправности случаются?

Как работает генератор?

Принцип работы автомобильных генераторов одинаковый и основан на электромагнитной индукции. Электрический ток возникает в замкнутой рамке при пересечении ее вращающимся магнитным полем. Таким образом, для работы генератора необходимо, чтобы в нем вращалось магнитное поле.

Собственное, вращающееся магнитное поле создается ротором. Сразу отметим, что в автомобильном генераторе нет постоянных магнитов. Т.е. постоянного магнитного поля в генераторе просто нет. Однако магнитное поле появляется на обмотке ротора после подачи на него тока. Обмотка ротора правильно называется «обмоткой возбуждения». Она создает магнитное поле при повороте ключа зажигания. Далее после запуска двигателя ротор начинает вращаться. Ток вырабатывается в трех отдельных обмотках статора. Этим же током далее питается обмотка возбуждения, т.е. потребление тока от АКБ прекращается.

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видеообзор про автомобильные генераторы.

Снятый с обмоток статора переменный ток стабилизируется в устройстве, называемом «выпрямитель», также известном как диодный мост. Благодаря ему выходной ток генератора – постоянный и выпрямленный. В нем присутствует шесть силовых диодов. Половина диодов соединена с силовым плюсом генератора, половина – с его «массой», т.е. корпусом. Также в выпрямителе могут присутствовать слаботочные диоды, через которые подключена обмотка возбуждения. Диоды – это полупроводники, которые пропускают ток только в одном направлении.

Также в генераторе есть реле-регулятор напряжения. На контакты реле с диодов приходит снятое со статора силовое напряжение. Если его недостаточно, т.е. напряжение меньше 14 Вольт, реле увеличивает напряжение на обмотке возбуждения. При усилении магнитного поля увеличивается силовое напряжение. Необходимая величина – 14-14,5 Вольт.

Здесь же добавим, что магнитное поле увеличивает усилие, с которым вращается ротор. Эта нагрузка через приводной ремень передается на коленвал. Таким образом, включение электрических потребителей и, главным образом, их общая мощность, непосредственно влияют на расход топлива.

Именно благодаря регулированию тока в обмотке ротора производительность генератора не зависит от скорости вращения ротора и силы тока нагрузки. Разумеется, до определенных пределов, ограниченных общей мощностью генератора. Сам по себе регулятор напряжения – чисто электронное устройство.

Ток возбуждения подается по подпружиненным графитовым щеткам, контактирующим с контактными кольцами на роторе.

На более современных автомобилях применяется бесщеточные индукторные генераторы. В них применяется отдельная неподвижная обмотка возбуждения с намагниченным магнитопроводом. Ротор представляет собой звезду с 6-ю лучами, а статор не 3-х, а 5-фазный. Такие генераторы самовозбуждаются, т.е. могут работать без АКБ.

Обгонная муфта генератора

Мощные генераторы оснащаются шкивом с обгонной муфтой. В данном случае она служит демпфером, который гасит инерции коленвала и самого ротора генератора, не позволяет тяжелому и нагруженному ротору генератора ударять и подгонять ремень навесного оборудования при снижении его скорости движения. Т.е. если скорость ремня падает или ремень останавливается при глушении двигателя, то ротор генератора может свободно продолжать вращаться. При неисправности обгонной муфты, т.е. ее заклинивании, во время работы двигателя можно увидеть сильную вибрацию приводного ремня возле муфты. А при остановке двигателя раздается скрип ремня – это вращающийся по инерции ротор генератора прокручивает заклинившую муфту относительно ремня.

Подключение генератора. Самые распространенные выводы и клеммы.

К проводке автомобиля генератор подключается не только силовым проводом и контактом с «массой». Силовой выход – клемма 30 – помечен буквой «B» (батарея). Отдельный минусовой контакт – клемма 31 – на генераторе обозначается буквами E, B-, GRD.

У генератора обязательно есть выход на контрольную (индикаторную) лампу. Через этот же выход подается небольшое напряжение для намагничивания ротора. Такой контакт помечен буквой «L» (лампа). Горящая лампа указывает на отсутствие зарядки. Кстати, лампочка тухнет при выравнивании потенциалов, т.е. когда на контакте L появится «плюс». Это происходит в тот момент, когда генератор начинает вырабатывать ток.

Также контрольная лампа может подключаться через контакт «D+». Нюанс в том, что в этом случае по этому же контакту питается регулятор напряжения. По контакту «S» (сенсор) измеряется напряжение для контроля.

На генераторах дизельных двигателей нередко присутствует контакт «W». Это выход с одной из обмоток статора, по которому подключается тахометр.

По контакту «FR» или «DFM» регулятор напряжения соединяется с ЭБУ для контроля нагрузки на генератор. Если нагрузка высока, то электроника повышает обороты холостого хода или отключает некоторые потребители.

На генераторе может присутствовать контакт «D» c очень разным функционалом. «D» может обозначать и Digital, и Drive. Например, по нему можете передаваться цифровой сигнал, как на автомобилях Ford. На генераторах японских автомобилей по этому контакту подается ток для управления регулятором напряжения. Также это может быть просто пустой контакт.

Почему генератор выходит из строя?

Поломки генераторов можно разделить на механические и электрические.

По механике – это нарушение вращения ротора из-за износа или разрушения подшипников. Подклинивающий генератор может привести к обрыву ремня навесного оборудования. Также может возникнуть люфт подшипников.

Графитовые щетки постоянно изнашиваются из-за трения с контактными кольцами на роторе. Правда, они сделаны с запасом и служат сотни тысяч км и огромное количество моточасов. Предельная длина щеток – 5 мм.

Если контакт щеток с кольцами ротора пропадает, то генератор перестает функционировать. Обмотка возбуждения не намагничивается, ток не возникает.

Диоды в выпрямителе выходят из строя из-за нагревов, вызванных перегрузками. Тут можно сказать, что есть генераторы с некорректно подобранными диодами, которые просто не служат достаточно долго. И в целом силовые диоды рассчитаны на номинальный ток с минимальным запасом.

Также отметим, что диодный мост может выйти из строя на вашем автомобиле при неправильном прикуривании. Дело в том, что из-за высокого потребления тока стартером и севшим АКБ другой машины диоды в вашем генераторе просто пробивает током. Правильно прикуривать другой автомобиль так: подсоединяетесь к его АКБ, несколько минут с заведенным двигателем подзаряжаете его, затем глушите свой двигатель, даже вынимаете ключи из замка зажигания. И только после этого позволяете пациенту завестись.

Если неисправность возникает в реле-регуляторе, то генератор не выдает достаточного напряжения. В этом случае опять же пропадает зарядка. Кроме того, реле-регулятор может стать причиной утечки тока. Для некоторых генераторов есть рекомендация менять реле-регуляторов через определенные пробеги.

Также зарядка может пропасть или отсутствовать при нагрузке в случае межвиткового замыкания.

Проверка снятого генератора без машины

Снятый и неразобранный генератор можно проверить при помощи таких вспомогательных вещей, как заряженный АКБ и некое устройство, с помощью которого можно раскрутить ротор генератора (шуруповерт или дрель с подходящей головкой). Также нужно правильно подключить индикаторы – лампы. Одна лампа грубо покажет наличие зарядки, другая покажет работоспособность реле-регулятора.

Более точные и точечные проверки проводятся на разобранном и заведомо неисправном генераторе для поиска конкретного неисправного узла.

Генератор на автомобиле проверяется с помощью мультиметра. Для начала необходимо замерить напряжение на самой АКБ. В идеале напряжение должно быть порядка 12,5 Вольт. После запуска двигателя напряжение на АКБ должно составлять не менее 13,8 Вольт и не более 14,5 Вольт.

Есть старый дедовский метод со скидыванием клеммы АКБ во время работы двигателя. Типа если двигатель не заглохнет, то генератор бодрячком. На сегодняшний день таким образом нельзя проверять работу генератора скидыванием клеммы с АКБ на работающем авто. Если так сделаете, то через пару недель пройдет пробой одного из диодов.

Отдельного упоминания заслуживают генераторы с подключением P-D (терминалом P-D, «импульс-управление»). Они не имеют регулятора напряжения. Регулятор находится в ЭБУ. Оттуда же подается напряжение для обмотки возбуждения. Таким образом, их нельзя проверить методом с подключением индикаторной лампы и подачи возбуждения через нее. Ее просто подключить некуда, а возбуждение подается через силовой контакт. Такие генераторы проверяются на специальном стенде или при помощи самодельного реле-регулятора, способного подать импульс на обмотку ротора.

Принцип работы генератора автомобиля

Функционирование автомобиля обеспечивается через два источника питания: АКБ (распределяет заряд) и автомобильного генератора (вырабатывает заряд). Их принцип работы кардинально отличается. Если АКБ расходует электроэнергию, которая была накоплена ранее, то генератор в авто занимается ее выработкой.

В данной статье вы сможете ознакомиться с тем, какое значение имеет генератор для машины и как он работает.

Что такое генератор в машине

Итак, зачем нужен генератор в машину?

Генератор использовался практически с самого зарождения автомобилестроения. Однако в то время инженерам были доступны только генераторы постоянного тока. Устройство генератора автомобиля такого типа отличалось нестабильностью работы и совсем небольшим объемом мощности.

Все изменилось в 60-х годах ХХ века. На рынке появились селеновые и кремниевые полупроводники, которые позволили инженерам создать новое изобретение ‒ генераторы переменного тока. Новое устройство обладало меньшим весом (в несколько раз). Еще одним преимуществом стала эффективность. При одинаковой нагрузке работа генератора автомобиля переменного тока более стабильно вырабатывала электроэнергию и распределяла между бортовой сетью и аккумулятором. За несколько лет устройство кардинально поменялось. Оборудование стало мощнее, надежнее и стабильнее.

Зачем нужен генератор в машине

Если вы хотите знать, для чего нужен генератор в машине, то сперва следует ознакомиться с его функционалом.

Автомобиль начинает двигаться при запуске. Когда вы поворачиваете ключ, ток из АКБ переходит на стартер.

Основная проблема заключается в том, что АКБ обладает ограниченным запасом энергии. И вот здесь принцип работы генератора автомобиля становится очень полезным. Прибор превращает кинетическую энергию от движения в электроэнергию. Это позволяет подпитать аккумулятор и электросеть транспортного средства.

Генератор в автомобиле ‒ устройство, которое вырабатывает энергию даже при включенном холостом ходу. Но здесь все не так просто и быстро. На максимальный показатель мощности данное оборудование выходит, начиная от 1500 обор./мин. Этот аспект отыгрывает ключевое значение, если речь идет про принцип работы генератора в машине.

Принцип работы генератора автомобиля

Принцип действия автомобильного генератора условно можно поделить на несколько этапов:

В первую очередь задействуется щеточно-коллекторный узел. От АКБ к нему переходит энергия, которая попадает дальше контакты.

Коленчатый вал раскручивает ротор. Конструкция предусматривает наличие статора, именно эта деталь отвечает за выработку электроэнергии. Когда ротор начинает работать на полную мощность, источником энергии для статора становится генератор.

Подпитка сети авто осуществляется через специальный мост, он преобразовывает переменный ток в постоянной, что позволяет избежать перегрузки в сети.

В процессе работы показатель напряжения меняется в зависимости от скорости движения ротора через специальный регулятор.

Таким образом устройство авто генератора одновременно обеспечивает работу электросети и увеличивает объем заряда АКБ. Панель машины располагает сигнальной лампочкой. Если она горит, то генератор вышел из строя (разорвался ремень или появилась другая поломка). В таком случае автомобиль поддерживается исключительно от энергии АКБ. Тогда работа авто обеспечивается зарядом, который остался в батарее.

Устройство генератора автомобиля

Давайте разберемся, как устроен генератор автомобиля. Для начала следует отметить, что работа генератора напоминает электромотор с одной разницей, что последний не производит, а потребляет электроэнергию.

Конструкция состоит из целого ряда компонентов. Их знание позволит лучше узнать, что такое генератор в машине.

Корпус

Строение генератора автомобиля начинают рассматривать с корпуса. Это защитный элемент для всех частей устройства. Его составляющими являются две крышки, скрепленные небольшими болтиками.

К главным особенностям корпуса генератора относятся:

легкость ‒ для этого используются определенные сплавы из алюминия;

способность игнорировать воздействия магнитного поля.

Корпус оснащается вентиляцией для более эффективного отвода тепла, а также специальными фланцами для крепления. Контакт, выводящий ток из устройства, располагается в его задней части.

Такая конструкция корпуса позволяет лучше понять, как работает автогенератор.

Привод

Если хотите знать, как работает генератор в автомобиле, начать следует с работы привода.

Усилия коленвала передаются на шкив, а тот способствует вращению ротора. При этом шкив вращается быстрее, чем коленвал.

Для передачи крутящего момента ДВС используется специальный ремень. Определенный вид ремня применяется в зависимости от конструкции генератора. В наше время наиболее оптимальным вариантом является поликлиновый ремень.

Если интересен принцип работы автомобильного генератора, то на особенности функционирования привода обратите внимание в первую очередь.

Статор

Работа статора также отыгрывает важную роль, если речь идет о том, как работает автомобильный генератор. Конструкция детали напоминает кольцо. Главной задачей статора является производство электроэнергии из-за возмущений магнитного поля от ротора.

Конструкция статора предусматривает наличие 2 элементов:

сердечника ‒ пластинок из стали, которые образовывают собой 36 пазов;

обмотки ‒ она навивается на пазы.

Ротор

Принцип работы генератора переменного тока автомобиля также сильно зависит от функционирования этой детали. Она состоит из таких компонентов:

Процесс работы ротора выглядит таким образом:

Обмотка является электромагнитом. Она обеспечивает наличие магнитного поля, которое появляется из-за усилий коленвала.

Сердечники находятся по обе стороны от обмотки. Они используются для регуляции силы магнитного поля, а также его направления.

Контактные кольца обеспечивают передачу энергии на обмотку от АКБ. Чаще всего они изготавливаются из меди, однако существуют также стальные и латунные варианты. Кольца напрямую припаиваются к контактам обмотки.

Регулятор напряжения

Именно эта деталь поспособствовала появлению устройств, которые работают на переменном токе. Она позволяет лучше понять, что такое генератор в автомобиле.

Регулятор поддерживает показатель напряжения в определенных пределах. Сейчас в большинстве случаев используются регуляторы из полупроводников, которые устанавливаются возле щеткодержателей.

Если машина двигается с высокой скоростью, то на статоре напряжение будет достигать 16 вольт. Такой электрический ток выведет из строя электросеть автомобиля, поэтому регулятор снижает напряжение тока, источником которого служит АКБ.

Щеточно-коллекторный узел

Один из самых простых элементов, который влияет на принцип работы генератора авто. Контакты узла соединены с регулятором напряжения, и он часто является с ним одной деталью. Основной задачей щеточного узла является передача электроэнергии на ротор.

Конструкция щеточного узла предусматривает наличие таких деталей: щеткодержатель, щетки из графита, пружины для прижимания.

Диодный мост

Генератор на авто переменного тока не работает без диодного моста. Также называется выпрямительным блоком. Конструкция детали состоит из двух радиаторов с положительным и отрицательным зарядом, а также диодов, которые к ним присоединяются. Основной задачей блока является прием переменного тока и вывод постоянного.

Диоды пропускают электричество только в одном направлении, отсекая таким образом любой ток с обратным полюсом. Выпрямительный блок устанавливается внутрь корпуса генератора на его заднюю крышку. Однако в некоторых моделях он выносится и за пределы корпуса.

Срок службы генератора автомобиля

Выше вы ознакомились с тем, из чего состоит генератор авто, однако для корректной и продолжительной работы владелец транспортного средства должен позаботиться о надлежащем техническом уходе за деталью.

Генератор в машине ‒ это критически важная часть, которая отвечает за правильное распределение энергии между АКБ и бортовой сетью, а также подпитывает уровень заряда аккумуляторной батареи. В среднем срок службы генератора автомобиля ‒ 4 или 5 лет. Если говорить о ресурсе работы, то это около 120 тысяч километров.

Принцип работы автогенератора способствует появлению механических и электрических неисправностей. К основным проблемам, с которыми сталкиваются автолюбители, относятся:

обрыв приводного ремня;

поломка щеточно-коллекторного узла из-за износа графитовых щеток;

поломка обгонной муфты ‒ ресурс работы составляет не больше 100 000 км;

неисправности с регулятором напряжения ‒ подвергаются ремонтированию, однако для этого следует отнести его в сервис;

подшипники ‒ выходят из строя из-за неправильно натянутого приводного ремня.

Самая опасная проблема – коррозия. Пыль, влага или остатки от автомобильных жидкостей попадают в автогенератор, принцип работы которого только способствует их скапливанию (из-за магнитного поля). Это приводит к полной поломке генератора. Чтобы этого не случилось, позаботьтесь о чистке устройства.

Вот вы и узнали принцип работы генератора в автомобиле, чтобы лучше ухаживать за ним и позволить прослужить ему более продолжительный срок.

Сколько должен выдавать генератор для зарядки аккумулятора

В автомобиле за зарядку аккумулятора отвечает автомобильный генератор. Фактически, это устройство, которое приводится от двигателя и преобразует механическую энергию в электрическую. В свою очередь, АКБ автомобиля, расходуя часть заряда на запуск двигателя и на поддержание питания в бортовой сети, когда двигатель заглушен, нуждается в активной подзарядке.

Если система исправна, аккумулятор подзаряжается от генератора, при этом не происходит как недозаряда аккумуляторной батареи, так и перезаряда. Однако в процессе эксплуатации автомобиля по ряду причин могут возникать неполадки. Результат- аккумулятор выходит из строя. При этом «здоровье» батареи ухудшается во всех случаях (если батарея сильно разряжена, имеет место постоянный разряд, если перезаряжена, аккумулятор кипит).

Так или иначе, в подобной ситуации необходима диагностика. Далее мы рассмотрим, сколько выдает генератор автомобиля в норме, почему генератор не дает зарядку на АКБ, по каким причинам возникает перезаряд, какое напряжение должно быть на аккумуляторе и т.д.

Сколько выдает генератор: на что обратить внимание

Прежде всего, если возникли проблемы с АКБ, поверять нужно как аккумулятор, так и генератор. Более того, часто бывает так, что генератор на первый взгляд нормально работает, однако аккумулятор недостаточно заряжается или заряд батареи высокий, что приводит к закипанию электролита. В этом случае важно определить, какая зарядка генератора идет на АКБ. Другими словами, необходимо знать, как проверить генератор.

Что касается основных симптомов, признаки неисправности генератора следующие:

• на панели горит значок аккумулятора;
• аккумулятор не заряжается или кипит;
• фары и габариты светят тускло;
• появились шумы, свист или скрежет в области генератора.

В том случае, когда отклонений от нормы не выявлено, можно переходить к замерам напряжения и силы тока. Замерить необходимо напряжение, силу тока, сопротивление. Чтобы выполнить замеры, следует иметь под рукой мультиметр или вольтметр (можно использовать и нагрузочную вилку).

• Итак, в норме на аккумулятор с генератора должно приходить 5—14.5В. Это и есть тот показатель, который обязан выдавать генератор на АКБ. Если заряд генератора отличается, тогда это указывает на проблемы с узлом.

Для замера нужно учитывать, как проверить напряжение генератора на аккумуляторе. Для этого есть два способа – можно выполнить замер на генераторе, а также через АКБ. Дело в том, что генератор напрямую связан с батареей и разницу потенциалов вполне можно измерить прямо на батарее.

Проще всего использовать мультиметр, который подключается к АКБ в любой последовательности. Если же использовать вилку нагрузочную, она должна быть соединена с клеммами АКБ, при этом строго соблюдается полярность.

• Еще полезной может быть информация, сколько ампер выдает генератор на аккумулятор. Фактически, это сила тока, причем на разных авто она отличается в зависимости от электропотребителей. При этом ток заряда должен быть таким, чтобы обеспечивать работу сети и заряжать АКБ.

Чтобы замерить данный показатель, необходимо создать нагрузку в бортовой сети автомобиля (включить «тяжелые» энергопотребители) после запуска ДВС. После того, как мотор запущен и потребители выключены, ток заряда 6—10 ампер, далее показатель снижается, так как идет заряд АКБ. Если же включить габариты, фары, обогрев стекол, сидений, зеркал, тогда происходит повышение зарядного тока. Если этого не происходит, опять же, очевидна неисправность.

Еще добавим, что также не лишним будет проверить сопротивление составных компонентов генератора (ротор, статор и диодный мост). Что касается ротора, замер сопротивления осуществляется на обмотке. Если просто, щупы мультиметра соединяют с контактными кольцами (показания от 2.3 до 5.1 Ом укажут на то, что элемент исправен). Если обмотка потребляет ток в рамках от 3 до 4.5 ампер, тогда это норма. Рабочее сопротивление должно быть 0.2 Ома.

Для проверки диодного моста необходимо определить, присутствует или отсутствует сопротивление, при этом сами показатели не важны. Главное, чтобы не было «нулевых» показателей. Мерить нужно попарно (плюс и все пластины на этой стороне/минус и все пластины на его стороне).

Не дает зарядку генератор: причины

Еще раз отметим, нормально работающий генератор осуществляет полное восполнение уровня заряда АКБ, при этом заряд под нагрузкой уменьшается. При этом в общей схеме есть много элементов, которые могут стать причиной нарушения заряда АКБ. Зачастую, проблемы возникают как по механической части (привод генератора, подшипники и т.д.), так и по части электрики (обрыв или замыкание обмоток, выгорание диодного моста, износ щеток, пробои). Отдельно следует проверять и реле-регулятор генератора.

Так или иначе, важно найти проблемный элемент. Отметим, что обычно подавляющее большинство поломок генератора или проблем с зарядкой АКБ можно устранить (выполнив замену ремня привода, роликов, осуществив ремонт генератора, проведя ревизию контактов, клемм и других элементов). Однако есть поломки, которые становятся основанием для замены всего генератора в сборе.

Клеммы должны сидеть плотно, не допускается их окисление. То же самое касается и электропроводки. Все провода должны быть целыми, а контакты надежно закрепленными и чистыми. Кстати, важно периодически зачищать контакты от окисления, так как ток будет хуже проходить через окисленные выходы.

Еще не следует исключать ошибки, которые могут быть допущены в рамках обслуживания генератора. Неправильные подключения контактов могут стать причиной сбоев в работе генератора, разряда АКБ и других неисправностей.

Что в итоге

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что если начались проблемы с АКБ, часто причиной неполадок является именно генератор, а не аккумуляторная батарея. При этом проверять генератор нужно комплексно (щетки генератора, контактные кольца, обмотка, реле генератора, проводка, клеммы и т.д.)

Обратите внимание, слишком высокая нагрузка на генератор (например, при установке мощных нештатных потребителей электроэнергии) во многих случаях является причиной быстрого выхода генератора из строя. Чтобы избежать проблем (особенно при выборе нового генератора), нужно отдельно учитывать некоторые особенности.

В качестве итога добавим, что каждые 15-20 тыс. км. пробега необходимо проверять натяжение ремня генератора, так как его ослабление снижает производительность генерирующего устройства. Еще необходимо периодически осуществлять проверку диодного моста, регулятора напряжения, а также ряда других элементов. Параллельно выполняется чистка клемм, осуществляется обслуживание АКБ. Такой подход позволит поддерживать полную работоспособность системы и исключить возможные непредвиденные поломки.