Каждый автомобиль оснащается бортовой электрической сетью, которая выполняет многие функции – запуск силовой установки при помощи электростартера, создание искрового разряда для воспламенения горючей смеси (бензиновые моторы), обеспечение светозвуковой сигнализацией и освещением, повышение комфортабельности в салоне и еще ряд других. Но тот же стартер, лампы и приводные двигатели являются потребителями электричества и для того, чтобы их обеспечить электроэнергией в авто имеется два источника электрического тока – аккумулятор и генератор.
АКБ обеспечивает бортовую сеть авто энергией до того момента, пока силовая установка не запуститься. Особенностью аккумуляторной батареи является то, что она электрический ток не вырабатывает, а всего лишь удерживает его в себе и при надобности отдает. Поэтому использовать только аккумулятор невозможно, поскольку он попросту со временем разрядится, то есть отдаст всю накопленную энергию. И произойдет это быстро, если часто запускать мотор, поскольку стартер является одним из самых сильных потребителей в бортовой сети.
Чтобы после запуска силовой установки восстановить заряд аккумулятора, а также обеспечить энергией все остальные электроприборы, используется генератор. Этот электрический элемент, в отличие от аккумулятора вырабатывает электричество, при этом делать он это может постоянно. Но для выработки электротока необходима механическая работа – вращение одной из составляющих частей генератора – ротора.
Поэтому пока мотор не запущен, генератор не способен выработать энергию, и бортовая сеть запитывается только от аккумулятора.
Генератор – этот тот же электродвигатель, но работа его выполняется с точностью до наоборот. Если в эл. двигатель подается энергия, чтобы получить механическое действие – вращение ротора, то у генератора – вращение обеспечивает выработку электрической энергии.
Если по-простому, то принцип действия генератора таков: при вращении ротора он образует магнитное поле, воздействующее на обмотку статора, из-за чего в ней появляется электрический ток, который и используется для питания бортовой сети.
Но имеются и определенные нюансы в работе данного элемента бортовой сети. Современный автомобильный генератор является трехфазным и обеспечивает на выходе переменный ток, который не подходит для электрообеспечения бортовой сети авто, поскольку в ней используется постоянный ток. К тому же, генератор должен вырабатывать электроэнергию с определенными показателями, чтобы не нанести вред потребителям. Поэтому в данный прибор включен ряд элементов дополнительного оснащения.
Устройство генератора
Генератор в разрезе
Итак, основными элементами генератора являются:
- ротор – подвижная составляющая
- статор – неподвижная.
Ротор – это вал, на котором располагается обмотка возбуждения, две полюсные половины, образующие полюсную систему и контактные кольца. Основная задача обмотки возбуждения – создание магнитного поля. Но для достижения данного эффекта на нее нужна подача электрического тока небольшого значения. Пока двигатель не запущен ток для возбуждения поля берется от аккумулятора. После запуска и достижения определенных оборотов, на обмотку начинает уже подаваться ток, выработанный генератором, то есть прибор переходит в режим самостоятельного возбуждения.
Обмотка возбуждения помещена между двух полюсных половинок. Эти половинки изготовлены методом штамповки, что позволило сформировать на них по 6 клювообразных выступов, которые размещены поверх обмотки.
Контактные кольца нужны для подачи электрического тока на обмотку. К этим кольцам подходят выводы обмотки возбуждения.
Дополнительно на роторе располагаются шкив привода, вентилятор охлаждения и подшипники качения.
Статор предназначен для получения переменного тока, который образуется из-за воздействия магнитного поля ротора. Состоит он из двух частей – сердечника и обмоток. Сердечник представляет собой пакет, собранный из листовой стали. В нем сделаны пазы, в которые укладываются обмотки — три штуки (три фазы). Укладка их производится петлевым или волновым методом. При этом они объединены между собой по одной из таких схем – «звезда» или «треугольник».
Схема «звезда» сводится к тому, что одни концы каждой из обмоток соединены в одной точке, а другие концы являются выводами. В «треугольнике» же соединение обмоток выполнено по кольцу – первая обмотка подсоединена ко второй, вторая – к третьей, третья – к первой. Точки соединения обмоток и являются выводами.
Ротор помещается внутрь статора, а тот в свою очередь зажимается между двумя крышками корпуса. В этих же крышках имеются и посадочные места под подшипники ротора. В передней крышке (та, что со стороны шкива) проделаны вентиляционные отверстия.
В задней же крышке размещены остальные необходимые элементы:
- блок щеток;
- диодный мост, он же выпрямительный блок;
- регулятор напряжения.
Блок щеток предназначен для передачи электрического тока на обмотку возбуждения. Для этого данный блок включает в свою конструкцию две подпружиненные графитные щетки, размещенные в корпусе. Пружины поджимают эти щетки к контактным кольцам, но жесткого соединения между ними нет.
Видео: Автомобильный генератор. Устройство генератора. Очень интересно!
Диодный мост обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный. Конструкция его включает шесть диодов, установленных в теплоотводящие пластины. На каждую из обмоток статора приходится по два диода – «плюс» и «минус».
Регулятор напряжения – элемент, обеспечивающий поддержание выходного напряжения в строго заданном диапазоне. Дело в том, что от оборотов мотора зависит количество и параметры вырабатываемой энергии. АКБ же очень «чувствительна» к подаваемому на нее напряжению. Если оно будет недостаточным, то у аккумулятора будет недозаряд, а при избытке его – перезаряд. И то, и другое приводит к значительному снижению ресурса АКБ. На современных авто используются полупроводниковые электронные регуляторы, которые зачастую выполнены заодно с блоком щеток.
Как работает автомобильный генератор
Теперь о том, как все функционирует. При включении зажигания на обмотку возбуждения подается напряжения через блок щеток и контактные кольца, из-за чего вокруг нее появляется магнитное поле. Поскольку ротор после запуска мотора постоянно вращается, и магнитное поле его обмотки вместе с ним. Это поле воздействует на обмотки статора, из-за чего на их выводах появляется электрический переменный ток, который подается на выпрямительный блок. На выходе из него идет уже постоянный ток, который поступает на регулятор напряжения. Часть его подается на щетки для обеспечения режима самовозбуждения, остальное же идет на подзарядку АКБ и запитку потребителей.
Регулировка выходного напряжения регулятором организована достаточно просто. Поскольку он связан с блоком щеток, то он просто меняет напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения, что в свою очередь сказывается на магнитном поле и на количестве вырабатываемой энергии. Еще одна особенность работы регулятора – термокомпенсация. Она сводится к тому, напряжение, подаваемое на аккумулятор, меняется от температуры. При низкой температуре напряжение – повышенное, но по мере возрастания температурного показателя напряжение будет снижаться.
Видео: Быстрая проверка ГЕНЕРАТОРА не устанавливая на авто
Основные неисправности генератора
Генератор имеет вполне надежную конструкцию, но и у него бывают неисправности. Их можно поделить на механические и электрические.
- Механические неисправности обычно появляются из-за износа, которому подвержены подшипники, щетки, приводной ремень и шкив. Обычно эти поломки выявить несложно, поскольку все они сопровождаются появлением сторонних шумов или писка со стороны генератора. Устраняются эти неисправности обычно заменой изношенного элемента.
- Электрических неисправностей больше – обрыв или замыкание обмоток ротора или статора, пробой диодов, выход из строя регулятора. Эти неисправности как выявить, так и устранить более сложно. При этом электрические неисправности до момента выявления могут негативно повлиять на АКБ. К примеру, неисправный регулятор обеспечивает постоянный перезаряд батареи. Признаков при этом никаких особенных не будет, а выявить неисправность можно только путем замера выходного напряжения из генератора. Но до момента выявления поломки регулятора он может уже нанести непоправимый вред аккумулятору.
Все электрические неисправности, помимо обрыва и замыкания, обычно устраняются заменой неисправного элемента. Что же касается проблем с обмотками, то они исправляются перемоткой.
Основным узлом в электрической сети автомобиля по праву считается генератор. Благодаря работе этого устройства обеспечивается питание током всех потребителей энергии авто, начиная от оптики и магнитолы и заканчивая вспомогательными девайсами, такими как навигатор и регистратор. Одним из основных элементов данного механизма является статор генератора. Подробнее о его устройстве, диагностике и перемотке обмоток вы можете узнать в этой статье.
Устройство и принцип работы статора генератора
Статорный элемент состоит из таких деталей:
- сами обмотки;
- сердечник либо пакет;
- выводы для подключения к выпрямительному устройству.
Конструктивно статорное устройство состоит из трех обмоток, в которых формируется три разных значения переменного тока, такая схема представляет собой трехфазный вывод. К корпусу генераторного узла подключается по одному концу каждой обмотки, а второй конец соединяется с выпрямительным устройством. Чтобы усилить и сконцентрировать магнитное поле в обмоточных элементах, проводок от каждой обмотки прокладывается вокруг сердечника, который, в свою очередь, должен быть выполнен в виде металлических пластик.
Обмотка статорного устройства находится в специальных пазах, количество которых в большинстве агрегатов составляет 36. В самом пазу обмотка зафиксирована при помощи пазового клина, который также выполнен из изоляционного материала.
Возможные неисправности: признаки и причины
В работе статорного механизма может произойти два типа поломок — это обрыв в обмотках либо их замыкание на массу. В результате длительного воздействия влажности и температурных перепадов на торцевой поверхности сердечника могут расслоиться и растрескаться изоляция. Это в свою очередь, может стать причиной замыкания и ускоренного выхода из строя агрегата в целом. Вне зависимости от причины, признак неисправности один — генераторный узел перестает нормально функционировать, в его работе появляются неполадки, также агрегат не может генерировать ток.
Проверка статора генератора мультиметром
Как проверить механизм на предмет поломок? В зависимости от неисправности, статорный механизм может быть проверен на предмет обрыва либо замыкания.
Чтобы произвести диагностику обрыва, вам потребуется мультиметр либо контрольная лампочка:
- Возьмите тестер и активируйте его в режим омметра, после чего подключите щупы к выводам обмотки. В том случае, если обрыв в устройстве отсутствует, тестер должен вывести на дисплей значение сопротивления, составляющее около 10 Ом. Если же обрыв в устройстве имеется, соответственно, ток к обмоткам пройти не может, то значение сопротивления будет стремиться к бесконечности. В данном случае необходимо произвести проверку всех трех выводов.
- Что касается диагностики контролькой, то в данном случае вам необходимо будет подать отрицательный заряд от аккумуляторной батареи на один из контактов обмоточного устройства. Для этого вам потребуется изолированный провод. Положительный заряд необходимо будет подать через контрольку на другой контакт. Если источник освещения стал гореть, это говорит о том, что девайс работает нормально, если нет, то в системе имеется обрыв. Процедуру проверки нужно будет повторить для каждого вывода.
Что касается диагностики на предмет короткого замыкания, то она также может быть проведена с помощью тестера или лампы:
- Отрицательный щуп тестера следует подключить к статору, при этом мультиметр нужно настроить в режим омметра. Положительный щуп соединяется с контактом обмотки, без разницы, с каким именно. Процедура повторяется с каждым выводом.
- Что касается диагностики контролькой, то она осуществляется аналогичным образом. Отрицательный контакт аккумуляторной батареи соединяется с выводом статорного механизма, а положительный — от АКБ с любым выводом. Если лампочка стала гореть, это говорит о том, что в механизме имеется короткое замыкание, если нет, то устройство работает в нормальном режиме. Диагностика осуществляется с каждым выводом (автор видео — канал altevaa TV).
Инструкция по перемотке генератора своими руками
Ремонт статора заключается в перемотке обмоток.
Как выполнить эту процедуру своими руками:
- В первую очередь нужно разобрать генераторный узел и достать из него статор.
- Имеющиеся обмотки необходимо обжечь, чтобы они сгорели, но перед этим следует посчитать число витков и сделать соответствующую схему для перемотки. При этом на статоре нужно будет отметить места выводов для начала и конца обмотки. Не пугайтесь ее жечь, это не испортит железо, его магнитные характеристики не нарушатся.
- После сгорания производится очистка.
- Далее, используя такие материалы, как синтофлекс либо прессшпан, необходимо нарезать изоляционные прокладки. Учтите, что они должны выступать из торцов паза примерно на 2.5-3 мм. Когда одна из прокладок будет сделана и подогнана под размеры, в соответствии с ее шириной либо длинной необходимо будет отрезать кусок ленты. Затем, используя эту прокладку, отрезать 36 кусков аналогичной длины и установить их в пазы.
- Затем осуществляется перемотка. Суть перемотки заключается в том, чтобы проводок из одного паза шел как бы волной сразу в четвертый. Намотав половину витков на одной фазе, производится намотка в обратную сторону, при этом вам необходимо перекрыть пустые части полукатушек. Все фазы наматываются аналогичным образом.
- Когда фазы будут перемотаны, вам необходимо будет заделать пазы, установив в них выступающие части прокладок. Необходимо добиться того, чтобы выступающие части полукатушек не выступали за границы металла внутрь, а также за границы крепления снаружи. Для этого через проставки катушки следует обстучать.
- На данном этапе может произвести проверку и примерить статор в крышке генераторного узла, убедитесь в том, что обмотки не касаются корпуса. Если же касание есть, то от него нужно избавиться.
- Произведите очистку и соединение выводов обмоточных элементов, для этого скрутите их между собой и запаяйте. Также их необходимо будет заизолировать, для этого можно использовать текстильный кембрик.
- Перед непосредственным соединение нужно убедиться в том, что между фазами, а также на металл нет короткого замыкания. Если замыкание имеется, то необходимо обнаружить место контакта, после чего заизолировать его, для этого потребуется еще одна прокладка.
- Выполнив эти действия, вам нужно будет связать обмоточные элемент и зафиксировать его контакты с помощью кордовой нити. Если ее нет, можно использовать льняную нить, но только не капроновую, иначе при сушке она расплавится и потечет. Статорный механизм нужно немного подогреть, это делается для просушки, после чего поместить его в емкость с пропиточным лаком либо похожим веществом. Мебельный лак использовать нельзя.
- Когда девайс пропитается, подвесьте его и подождите какое-то время, пока весь лак не стечет. Затем устройство рекомендуется поместить в духовку обычной печки, которую нужно настроить на минимальный нагрев, его лучше будет подвесить, а под него установить старую кафельную плитку. Или что-то подобное, главное, чтобы лак не стекал на горячий поддон. Подождите около одного часа — если за это время лак перестанет липнуть, то при такой же температуре вам нужно будет сушить девайс еще около 2 часов.
Фотогалерея «Самостоятельная перемотка статора»
1. Обожгите и удалите старую изоляцию.
2. Подготовьте статор и установите прокладки.
3. Начните перемотку, провод укладывается «волной» из одного паза в четвертый.
4. Намотайте все три фазы.
5. Скрепите выводы с помощью кордовой нитки.
6. Вскройте статор лаком, просушите и установите в генератор.
Заключение
Как видите, процедура перемотки обмоток в целом — достаточно сложная и кропотливая процедура, справиться с выполнением такой задачи сможет далеко не каждый. В общей сложности ее выполнение займет не менее четырех часов свободного времени. При этом если вы допустите ошибки и узнаете об этом только в конце, то можно считать, что время было потрачено зря. Поэтому если вы не усидчивы, то возможно, есть смысл приобрести новый статор.
Автомобиль хотя и работает на бензине, но содержит в себе множество устройств работающих от электричества. Главным источником электрической энергии в машине является автомобильный генератор . По сути дела это внутренняя электростанция, которая преобразует вращение двигателя внутреннего сгорания в электричество. Этим электричеством питаются все электроприборы автомобиля, в том числе за счет этого подзаряжается аккумуляторная батарея, также представляющая собой источник электричества при неработающем двигателе.
представлена на следующем рисунке.
G – генератор;
Ph1…Ph3 – обмотки трёхфазного статора;
VD+ – силовой выпрямитель, положительные диоды;
VD1- – силовой выпрямитель, отрицательные диоды;
C – конденсатор, выравнивающий высокочастотные всплески напряжения;
B+ – положительный силовой выход гeнeрaтopнoй устaнoвки;
VD1d+ – элементы oбмoтки вoзбуждeния;
Ex – вoзбуждающая обмотка;
VR – вольт-рeгулятop нaпpяжeния;
Accu – aккумулятoрнaя бaтaрeя;
+ – положительный выхoд aккумулятopнoй бaтaрeи;
IgnSw – переключатель зажигания;
H – индикaтop зapядa;
D+ – выxод "D+" гeнeрирующей устaнoвки;
DF – выхoд упрaвлeния возбуждающей oбмoткoй;
R – потребляющие устройства.
Схема подключения автомобильного генератора и принцип его работы аналогичен для любых автомобилей. Отличия связаны только с качеством производства, мощностью и компоновкой узлов в моторе. На все современные машины устанавливаются генераторные установки переменного тока, включающие сам и регулятор напряжения. Регулятор нормирует силу тока в обмотке вoзбуждeния, за счет этого варьируется мощность генераторной установки при неизменном напряжении на силовых выходных клеммах.
Современные автомобили дополнительно оснащаются электронным блоком на регуляторе напряжения, помощью чего бортовой компьютер контролирует величину нагрузки на генераторную установку.
В основе схемы автомобильного генератора лежит принцип электромагнитной индукции . Если катушку из медного провода вращать в магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами или обмоткой возбуждения питаемой от аккумулятора, то в медном проводе образуется (индуцируется) электрический ток. Как правило, обмотка в которой генерируется рабочее напряжение электрического тока располагается в статоре. Обмотка возбуждения располагается на роторе (вращающемся вале).
На гибридных автомобилях генератор выполняет функцию стартер-генератора и используется в некоторых других системах типа стоп-старт.
По конструкционному исполнению автомобильные генераторы бывают компактные и традиционные. Они отличаются в основном лишь компоновкой вентилятора, конструкцией корпуса, выпрямительными элементами и приводным шкивом. Практически любой генератор, состоит: ротора, статора, корпуса, блока регулятора напряжения и выпрямительного и щёточного узла.
1 – поджимная втулка, 2 – втулка, 3 – буферная втулка, 4 – задняя крышка, 5 – винт крепления выпрямительного блока, 6 – выпрямительный блок, 7 – вентиль (выпрямительный диод), 8 – задний подшипник, 9 – контактные кольца, 10 – вал ротора, 11 – щетки, 12 – вывод «30» 13 – щеткодержатель, 14 – вывод «67», 15 – штекер нулевого провода, 16 – шпилька крепления генератора, 17 – крыльчатка вентилятора, 18 – шкив, 19 – пластины, 20 – кольцо, 21 – передний подшипник, 22 – обмотка ротора, 23 – ротор, 24 – обмотка статора, 25 – статор, 26 – передняя крышка
Для ВАЗ 2110:
1 – кожух, 2 – вывод «В+» для подключения потребителей? 3 – помехоподавляющая емкость 2,2 мкФ, 4 – общий вывод дополнительных выпрямителей (подсоединяется к выводу «D+» блока регулятора напряжения), 5 – держатель положительных выпрямительных диодов, 6 – держатель отрицательных диодов, 7 – выводы обмотки статора, 8 – блок регулятора напряжения, 9 – щеткодержатель, 10 – задняя крышка, 11 – передняя крышка, 12 – сердечник статора, 13 – обмотка статора, 14 – дистанционное кольцо, 15 – шайба, 16 – конусная шайба, 17 – шкив, 18 – гайка, 19 – вал ротора, 20 – передний подшипник вала ротора, 21 – клювообразные полюсные наконечники ротора, 22 – обмотка ротора, 23 – втулка, 24 – стяжной винт, 25 – задний подшипник ротора, 26 – втулка подшипника, 27 – контактные кольца, 28 – отрицательный диод, 29 – положительный диод, 30 – дополнительный диод, 31 – вывод «D» (общий вывод дополнительных диодов)
1 – аккумулятор; 2,3 – отрицательный и дополнительный диод; 4 – генератор; 5 – положительный диод; 6 – статорная обмотка; 7 – регулятор напряжения; 8 – роторная обмотка; 9 – емкость для подавления радиопомех; 10 – блок монтажный; 11 – контрольная лампа идикатор заряда батареи; 12 – измеритель напряжения вольтметр; 13,14 – реле и выключатель зажигания;
Для приборной панели ваз 2107
1 - аккумулятор; 2 - отрицательный диод; 3 - дополнительный диод; 4 - генератор; 5 - положительный диод; 6 - обмотка статора; 7 - регулятор напряжения; 8 - обмотка ротора; 9 - емкость подавления радиопомех; 10 - монтажный блок; 11 - контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи в комбинации приборов; 12 - вольтметр; 13 - реле зажигания; 14 - выключатель зажигания.
Схема соединений системы генератора Г-222 |
Для автомобиля ВАЗ 2105
1 – генератор; 2 и 3 – отрицательный и положительный диод; 4 – обмотка статора; 5 – регулятор напряжения; 6 – роторная обмотка; 7 – емкость для подавления радиопомех; 8 – батарея аккумулятора; 9 – реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи; 10 – блок монтажный; 11 – контрольная лампа заряда АКБ в комбинации приборов; 12 – вольтметр; 13 – реле зажигания; 14 – выключатель зажигания
Для автомобиля ВАЗ 2107
1 - генератор;
2 - отрицательный диод;
3 - положительный диод;
4 - обмотка статора;
5 – регулятор напряжения;
6 – обмотка ротора;
7 – конденсатор для подавления радиопомех;
8 - аккумуляторная батарея;
9 - реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи;
10 - блок монтажный;
11 - контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи в комбинации приборов;
12 - вольтметр;
13 - реле зажигания;
14 - выключатель зажигания
Основы работы генератора |
Ротор – создает вращающееся магнитное поле, для этой цели на валу имеется обмотка возбуждения. Она располагается в двух половинках полюса, в каждой из которых есть шесть выступов – их называют клювами. Ещё на валу находятся два контактных кольца и именно через них осуществляется питание обмотки возбуждения. Кольца, обычно медные, но иногда встречаются стальные и латунные. К кольцам присоединены выводы обмотки возбуждения.
На валу ротора имеется одна либо две крыльчатки вентилятора и закреплён приводной ведомый шкив. Два необслуживаемых шариковых подшипника образуют подшипниковый узел ротора. Со стороны контактных колец на валу очень часто располагается роликовый подшипник.
Статор применяется для генерации переменного тока, состоит из металлического сердечника и обмотки, сердечник собран из стальных пластин и имеет тридцать шесть пазов для навивки обмоток, в пазах расположены по три обмотки, образующие трёхфазное соединение. Существуют два метода укладки обмоток в пазы статора – волновой метод и петлевой. Между собой обмотки соединяются по схеме «звезды» и «треугольника».
Подавляющее большинство конструктивных компонентов генератора расположено в корпусе. Корпус представляет собой две аллюминеевые крышки – переднюю и заднюю. Передняя находится со стороны приводного шкива, задняя со стороны контактных колец. Между собой крышки скреплены болтами. На поверхности крышек имеются вентиляционные отверстия, и крепёжные лапки. В зависимости от количества лап различают однолапное или двухлапное крепление генератора.
Щёточный узел предназначен для обеспечения передачи возбуждающего тока на контактные кольца. Узел состоит из 2-х графитных щёток и прижимных пружин, а также щёткодержателя. Обычно щёткодержатель распологается с регулятором напряжения в одном модуле.
Выпрямительный узел предназначен для преобразования синусоидального напряжения, вырабатываемого генератором, в постоянное напряжение для бортовой сети автомобиля. В модуле расположены – 6 силовых полупроводниковых диодов, т.е на каждую фазу – по два выпрямителя, один на «положительный», а другой на «отрицательный» вывод.
На большинстве современных генераторов обмотка возбуждения подсоединена через отдельную контактную группу, состоящую из двух диодов. Эти диоды препятствуют протеканию тока разряда аккумулятора через обмотку при неработающем двигателе. Если обмотки соединены «звездой», на нулевом выводе распологается два силовых дополнительных диода, обеспечивая рост мощности генератора до 15%. Выпрямительный блок подсоединен к схеме с помощью специальных контактных площадок методом пайки, сварки, или соединения винтами.
Регулятор напряжения – необходим для поддержания напряжения с выхода генератора в заданных параметрах. регуляторов напряжения. Он бывает в гибридном и интегральном исполнение.
Стабилизация напряжения осуществляется при изменении частоты вращения коленвала двигателя. Регулятор напряжения осуществляет управление частотой следования и продолжительностью импульсов. Кроме того он осуществляет изменение напряжения, для зарядки аккумулятора при термокомпенсации в зависимости от температуры окружающей среды. Чем выше температур, тем меньшее значение напряжение поступает к аккумулятору.
С помощью ременной передачи, происходит вращение ротора со скоростью, в два-три раза превышающей частоту вращения коленчатого вала. В зависимости от конструкции генератора применяется поликлиновый или клиновый ремень.
Есть еще индукторный генератор, то есть бесщёточный. Он состоит из ротора, состоящего из набора спрессованных тонких пластин из трансформаторного железа. На статоре имеется обмотка возбуждения. С помощью изменения магнитной проводимости воздушного зазора между ротором и статором.
Если в автомобильном замке зажигания поворачиваем ключ, на обмотку возбуждения идет ток через щёточный узел и контактные кольца. В обмотке создается . Ротор генератора начинает перемещаться вместе с вращением коленчатого вала. Обмотки статора пронизываются магнитным полем ротора. На выводах обмоток статора возникает переменное напряжение. С достижением заданной частоты вращения, возбуждающая обмотка запитывается от генератора, то есть, генератор оказывается в режиме самовозбуждения.
Переменное напряжение выпрямляется в постоянное. В этом состоянии генератор генерирует требуемый ток для зарядки питания потребителей и аккумулятора. Регулятор напряжения подключается к работе при изменении нагрузки и частоты вращения вала. Время включения обмотки возбуждения снижается при уменьшении нагрузки и ростом частоты вращения генератора. Время увеличивается с ростом нагрузки и снижением частоты вращения. Когда же ток потверждения превышает возможности генератора, начинает работать аккумуляторная батарея. На передней панели приборов имеется контрольная лампа, отображающая состояние генератора.
После пробега первых 2000 км и через каждые последующие 15000-20000 км необходимо проверять состояние и натяжение клинового ремня привода генератора. Для этого сильно надавливают большим пальцем на ремень приблизительно в середине. При этом он не должен прогибаться более чем на 5 мм, а если новый то не более чем на 2 мм. Если расстояние прогиба меньше клиновой ремень необходимо натянуть или заменить.
Чтобы демонтировать ремень, в некоторых моделях автомобилей необходимо ослабить фиксирующие винты, а затем с помощью монтировки или мощной отвертки переместить генератор к двигателю и снять ремень. В моделях авто с натяжным роликом на ролик нажимают и с помощью накидной головки ослабляют натяжки и снимают ремень.
Для увеличения натяжения ремня, необходимо ослабить фиксирующие винты, с помощью отвертки немного повернуть генератор от двигателя и снова закрепить винт. В моделях с натяжным роликом, последний самостоятельно регулирует натяжение ремня.
Проверяя клиновидный или клиновидно-ребристый ремень убедитесь в том, что последний не обтрепан и на нем отсутствуют трещины и изломы. Если же они имеются, ремень требуется заменить на новый. В случае если двигатель оснащен двойным клиновидным ремнем, эта пара должна заменяться вместе.
Неисправности генератора . При появлении достаточно звонкого, металлического шума, необходимо проверить не ослаблены ли гайки шкива. Если причина не в них, могут быть повреждены подшипники или могло произойти межвинтовое замыкании на "массу".
При подключении аккумулятора, проверьте, правильность подключения к полюсным штырям. Кроме того нельзя допускать отсоединения аккумуляторной батареи от бортовой сети при включенном двигателе и отключенных потребителях. Поэтому при любом техобслуживании генератора необходимо проверять исправность цепи заряда батареи.
Нельзя, допускать того, чтобы провода соприкасались с корпусом регулятора напряжения. Лучше, всего расположить их на расстоянии 3-5 см. Т.к регулятор может сильно нагреваться в процессе работы, а изоляция проводов может нарушиться. Крышка регулятора должна быть всегда очень плотно прижата к корпусу, а прокладка между крышкой и корпусом должна отлично изолировать пространство под крышкой.
Замена щеток генератора
. Щетки генератора необходимо проверить после 50000-60000 км пробега. Для этого не требуется демонтировать генератор, а всего лишь:
Отсоедините кабель "минус" от аккумуляторной батареи, затем открутите регулятор напряжения. Если изношенные щетки выступают из щеткодержателя меньше 5 мм, их необходимо заменить на новые. Перед установкой регулятора с новым щеткодержателем, необходимо очистить гнездо щеткодержателя от накопившейся угольной пыли. Для замены щеток отпаяйте соединительные провода, а в случае необходимости очистите контактную поверхность и проверить силу соприкасания контактных пружин.
Установив новые щетки, проверьте, свободность их хода в держателе. Затем слегка прикрепите регулятор напряжения стопорным винтом, и с нажимом, но очень осторожно установите в конечное положение и плотно закрутите. Не забудьте после окончания процесса замены щеток генератора подключить кабель "массы" к батареи.
Иногда в новом автомобиле контрольная лампа на панели может ошибочно показывать "отсутствие заряда батареи". Это происходит потому, что у нового генератора ещё не успели притереться щетки.
Электрическая машина, служащая для преобразования механической энергии в электрический ток, называется автомобильным генератором. Функция генератора, которую он выполняет в автомобиле – это зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования при двигателе, находящемся в рабочем состоянии. В качестве автомобильного генератора служит генератор переменного тока.
Располагается генератор в двигателе чаще всего в его передней части, приводится от коленного вала. На гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, подобная же схема используется и в некоторых других конструкциях системы стоп-старт. В настоящее время фирмы Denso, Delphe и Bosch занимают первые места в мире по выпуску генераторов.
Существует два вида конструкций автомобильных генераторов: ком-пактная и традиционная. Отличия, характеризующие эти виды, состоят из разницы в компоновке вентилятора, разнятся устройством корпуса, выпрямительным узлом и приводным шкивом, геометрическими размерами. Общие параметры, имеющиеся в обоих видах автомобильных генераторов, это:
- Ротор;
- Статор;
- Корпус;
- Регулятор напряжения;
- Выпрямительный блок;
- Щёточный узел.
| 1 – поджимная втулка | 14 – вывод «67» |
| 2 – втулка | 15 – штекер нулевого провода |
| 3 – буферная втулка | 16 – шпилька крепления генератора |
| 4 – задняя крышка | 17 – крыльчатка вентилятора |
| 5 – винт крепления выпрямительного блока | 18 – шкив |
| 6 – выпрямительный блок | 19 – пластины |
| 7 – вентиль (диод) | 20 – кольцо |
| 8 – задний подшипник | 21 – передний подшипник |
| 9 – контактные кольца | 22 – обмотка ротора |
| 10 – вал ротора | 23 – ротор |
| 11 – щетки | 24 – обмотка статора |
| 12 – вывод «30» | 25 – статор |
| 13 – щеткодержатель | 26 – передняя крышка |
| 1 – кожух | 17 – шкив |
| 2 – вывод «В+» для подключения потребителей | 18 – гайка |
| 3 – помехоподавляющий конденсатор 2,2 мкФ | 19 – вал ротора |
| 4 – общий вывод дополнительных диодов (присоединяется к выводу «D+» регулятора напряжения) | 20 – передний подшипник вала ротора |
| 5 – держатель положительных диодов выпрямительного блока | 21 – клювообразные полюсные наконечники ротора |
| 6 – держатель отрицательных диодов выпрямительного блока | 22 – обмотка ротора |
| 7 – выводы обмотки статора | 23 – втулка |
| 8 – регулятор напряжения | 24 – стяжной винт |
| 9 – щеткодержатель | 25 – задний подшипник ротора |
| 10 – задняя крышка | 26 – втулка подшипника |
| 11 – передняя крышка | 27 – контактные кольца |
| 12 – сердечник статора | 28 – отрицательный диод |
| 13 – обмотка статора | 29 – положительный диод |
| 14 – дистанционное кольцо | 30 – дополнительный диод |
| 15 – шайба | 31 – вывод «D» (общий вывод дополнительных диодов) |
| 16 – конусная шайба |
1 - генератор; 2 - отрицательный диод; 3 - дополнительный диод; 4 - положительный диод; 5 - контрольная лампа разряда аккумуляторной батареи; 6 - комбинация приборов; 7 - вольтметр; 8 - монтажный блок; 9 - дополнительные резисторы по 100 Ом, 2 Вт; 10 - реле зажигания; 11 - выключатель зажигания; 12 - аккумуляторная батарея; 13 - конденсатор; 14 - обмотка ротора; 15 - регулятор напряжения
Главная задача ротора – создать вращающееся магнитное поле, для этой цели на валу ротора и расположена обмотка возбуждения. Она помещается в две половины полюса, в каждой полюсной половине имеется шесть выступов – они называются клювами. Ещё на валу имеются контактные кольца, их два, и именно через них идёт питание обмотки возбуждения. Кольца, чаще всего, изготавливаются из меди, достаточно редко встречаются стальные кольца или латунные. Непосредственно к кольцам припаяны выводы обмотки возбуждения.
На валу ротора размещается одна либо две крыльчатки вентилятора (их количество зависит от конструкции) и закреплён ведомый приводной шкив. Два шариковых необслуживаемых подшипника составляют подшипниковый узел ротора. Со стороны контактных колец на валу также может быть расположен роликовый подшипник.
Статор необходим для создания переменного электрического тока, объединяет металлический сердечник и обмотки, сердечник набран из пластин, они изготовлены из стали. Имеет 36 пазов для навивки обмоток, в этих пазах укладываются обмотки, количество их три штуки, они образуют трёхфазное соединение. Есть два способа укладки обмоток в пазы – волновой способ и петлевой. Между собой обмотки соединяются по схемам «звезда» и «треугольник».
Что представляют собой эти схемы?
- «Звезда» – одни концы обмоток соединяются в одной точке, а другие концы – это выводы;
- «Треугольник» – кольцевое соединение концов обмоток в последовательности, выводы исходят из точек соединения.
Щёточный узел служит для обеспечения передачи тока возбуждения на кольца контакта. Он состоит из двух графитных щёток, пружин, которые их прижимают, и щёткодержателя. В генераторах современных машин щёткодержатель находится с регулятором напряжения в едином неразборном узле.
Выпрямительный блок выполняет функцию преобразования синусоидального напряжения, который вырабатывает генератор, в напряжение постоянного тока бортовой сети автомобиля. Это пластины, которые выполняют роль теплоотводов, со смонтированными диодами. В блоке – шесть силовых полупроводниковых диодов, на каждую фазу – по два диода, один на «положительный», а другой на «отрицательный» вывод генератора.
На многих генераторах обмотка возбуждения подключается через отдельную группу, которая состоит из двух диодов. Эти выпрямители препятствуют прохождению тока разряда аккумуляторной батареи через обмотку при неработающем двигателе. Когда обмотки соединены по принципу «звезда», на нулевом выводе устанавливается два силовых диода дополнительно, позволяя увеличивать мощность генератора до 15 процентов. Выпрямительный блок выключается в схему генератора на специальных монтажных площадках посредством пайки, сварки, или соединения болтами.
Регулятор напряжения – его предназначение поддерживать напряжение генератора в определённых пределах. В настоящее время генераторы оснащены полупроводниковыми электронными (или интегральными) регуляторами напряжения.
Конструкции регуляторов напряжения:
- гибридное исполнение – использование радиоэлементов и электронных приборов в электронной схеме вместе;
- интегральное исполнение – все компоненты регулятора (не считая выходного каскада) исполнены с помощью тонкоплёночной микроэлектронной технологии.
Регулятор напряжения производит изменение напряжения, подводимого для заряжания аккумуляторной батареи термокомпенсацией напряжения (зависимостью от t воздуха). Чем выше температура воздуха, тем меньшее напряжение идёт к аккумуляторной батарее.
Привод генератора происходит с помощью ременной передачи, обеспечивает вращение ротора со скоростью, превышающей частоту вращения коленчатого вала в два-три раза. В разных конструкциях генератора может использоваться поликлиновый или же клиновый ремень:
- Клиновый ремень имеет предпосылки для быстрого изнашивания, (это зависит от определённого диаметра шкива) так как область применения клинового ремня ограничивается размерами ведомого шкива.
- Поликлиновый ремень считается более универсальным, применим при небольших диаметрах ведомого шкива, с его помощью реализуется большее передаточное число. Современные модели генераторов имеют в своих конструкциях поликлиновый ремень.
Когда в замке зажигания поворачивается ключ, на обмотку возбуждения поступает ток через щёточный узел и контактные кольца. В обмотке наводится магнитное поле. Ротор генератора начинает двигаться с вращением коленчатого вала. Обмотки статора пронизываются магнитным полем ротора. На выводах обмоток статора возникает переменное напряжение. С достижением определённой частоты вращения, обмотка возбуждения запитывается непосредственно от генератора, то есть, генератор переходит в режим самовозбуждения.
Переменное напряжение преобразуется выпрямительным блоком в постоянное. В этом состоянии генератор занимается обеспечением требуемого тока для зарядки питания потребителей и аккумуляторной батареи.
Регулятор напряжения включается в работу при изменении нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Он занимается регулировкой времени включения обмотки возбуждения. Время включения обмотки возбуждения уменьшается при уменьшении внешней нагрузки и возрастании частоты вращения генератора. Время увеличивается при увеличении нагрузки и уменьшении частоты вращения. Когда же потребляемый ток превышает возможности генератора, включается в работу аккумуляторная батарея. На панели приборов имеется контрольная лампа, контролирующая работоспособное состояние генератора.
Основные параметры генератора:
- номинальное напряжение;
- номинальная частота возбуждения;
- номинальный ток;
- частота самовозбуждения;
- КПД (коэффициент полезного действия).
Токоскоростная характеристика – это зависимость силы тока от частоты вращения генератора.
Кроме номинальных значений, токоскоростная характеристика имеет и другие точки:
- минимальный ток и минимальную рабочую частоту вращения (40-50% от номинального тока составляет минимальный ток);
- максимальный ток и максимальную частоту вращения (не более чем на 10% максимальный ток превышает номинальный).
Видео
