Все о генераторах автомобилей. Как работает автомобильный генератор, схемы. По типу запуска дизельгенераторы бывают двух видов

Любая автомашина оборудуется бортовой электросетью, на которую возлагается множество задач – от пуска двигателя посредством электрического стартера и выработки искры, которая воспламеняет топливовоздушную смесь до обеспечения работы фар, магнитолы, сигнализации и других устройств. Все перечисленное оборудование потребляет электроэнергию, которая вырабатывается двумя элементами – генератором и аккумулятором. В этой статье мы расскажем о том, как устроен и работает автомобильный генератор, каковы его основные неисправности и на что нужно обратить внимание при эксплуатации.

Для чего нужен генератор?

Подача электроэнергии для питания бортовой сети до момента запуска ДВС осуществляется аккумуляторной батареей. Однако АКБ не может вырабатывать ток, она лишь хранит его в себе, отдавая по необходимости. По этой причине использовать аккумулятор для постоянного обеспечения работы автомобильного электрооборудования нельзя – он довольно быстро отдаст всю электроэнергию и полностью разрядится. Даже при пуске силового агрегата батарея отдает значительную часть заряда, так как стартер потребляет очень много электричества.

Генератор авто обеспечивает восстановление заряда АКБ и подачу питания ко всем потребителям, подключенным к бортовой сети. Он не хранит в себе электричество, как аккумулятор, а непрерывно производит его в ходе работы двигателя. Но пока ДВС не запущен, этот узел не работает, и функция питания бортовой сети выполняется аккумуляторной батареей.

Работа автомобильного генератора напоминает действие электродвигателя, только в обратном порядке. Электромотор получает энергию и преобразует ее в механическое действие, в то время как автогенератор преобразует механическое вращение ротора в электроэнергию.

Кратко принцип, по которому работает автомобильный генератор, можно объяснить так: вращение ротора приводит к образованию магнитного поля, а оно воздействует на обмотку статора. Это приводит к возникновению в последней электротока, который затем подается для питания включенных в бортовую сеть ТС потребителей.

Однако работа автогенератора имеет некоторые особенности, которые необходимо учитывать. Современный электрогенератор, устанавливаемый в машинах, имеет три фазы и вырабатывает переменный ток, в то время как для питания бортовой сети необходим постоянный. Кроме того, вырабатываемый электроток должен иметь строго определенные параметры, иначе велика вероятность того, что он выведет из строя оборудование. Чтобы не допустить этого, узел комплектуется дополнительными элементами.

Устройство автомобильного генератора

Автогенератор включает в себя несколько составляющих:

• Ротор.
• Статор.
• Блок щеток.
• Выпрямительный блок (диодный мост).

1 — задний подшипник; 2 — выпрямительный блок; 3 — контактные кольца; 4 — щетка; 5 — щеткодержатель; 6 — кожух; 7 — диод; 8 — втулка подшипника; 9 — винт; 10 — задняя крышка; 11 — крыльчатка; 12 — винт; 13 — ротор; 14 — обмотка ротора; 15 — передняя крышка; 16 — вал ротора; 17 — шайба; 18 — гайка; 19 — шкив; 20 — передний подшипник; 21 — обмотка ротора; 22 — статор.

Ротор

Ротором (от англ. rotation — вращение) называется подвижная часть автогенератора. Она представляет собой вал с расположенной на ней обмоткой возбуждения, находящейся между двумя полюсными половинками. Последние изготавливаются штамповкой, на каждой из них имеется шесть выступов в форме клюва, расположенных сверху обмотки. Эти половинки образуют систему полюсов и контактные кольца. Задача колец заключается в подаче электротока на обмотку через ее выводы.

Обмотка возбуждения предназначена для создания магнитного поля. Для решения этой задачи на нее должен быть подан слабый электроток. До запуска силового агрегата подачу тока для образования магнитного поля осуществляет АКБ. Когда ДВС заработает, и число оборотов достигнет нужной величины, подача тока на обмотку возбуждения будет производиться генератором

На роторе, кроме того, размещены:

• Приводной шкив.
• Подшипники качения.
• Охлаждающее устройство (вентилятор).

Ротор располагается внутри статора, зажатого между крышками корпусной части. Крышки снабжены посадочными местами, в которых помещаются роторные подшипники. Кроме того, в крышке, расположенной со стороны приводного шкива, имеются отверстия для вентиляции.

Схема вентиляции генераторов

Статор

Этот элемент, в отличие от вышеописанного, неподвижен (статичен), из-за чего и получил свое название. Его задача заключается в получении электротока переменной величины, возникающего под влиянием магнитного поля ротора. Статор состоит из обмоток и сердечника. Последний изготавливается из листовой стали и имеет пазы для укладки трех обмоток (по количеству фаз). Обмотки могут укладываться одним из двух способов: петлевым или волновым. Схема их соединения также может быть разной – в форме звезды или треугольника.

1 — сердечник; 2 — обмотка; 3 — пазовый клин; 4 — паз; 5 — вывод для соединения с выпрямителем.

При подключении по схеме «звезда» все обмотки соединяются вместе одним из концов в общей точке. Их вторые концы выполняют роль выводов. Схема «треугольник» предусматривает соединение обмоток по другому принципу: 1-я со 2-й, 2-я – с 3-ей, а 3-я, в свою очередь – с 1-й. В этом случае функцию выводов выполняют точки соединения. Наглядно обе схемы показаны на рисунке.

Схема «звезда» и «треугольник»

Блок щеток

Задача этой составляющей генератора заключается в передаче электричества на обмотку возбуждения. Конструктивно блок представляет собой корпус с расположенной в нем парой подпружиненных графитных щеток. Последние прижимаются с помощью пружин к контактным кольцам, но жестко с ними не скреплены.

Регулятор нужен для того, чтобы поддерживать величину напряжения на выходе в установленных пределах. Это необходимо, поскольку количество тока, как и его параметры, зависит от числа оборотов двигателя, а долговечность аккумулятора напрямую связана с подаваемой разностью потенциалов. Недостаточное напряжение приведет к «хроническому» недозаряду АКБ, а избыточное – к перезаряду. Как в первом, так и во втором случае срок службы батареи заметно снизится. Современные автомобили комплектуются электронными полупроводниковыми регуляторами.

Диодный мост (выпрямительный блок)

Задача этого элемента заключается в том, чтобы преобразовывать переменный ток, поступающий на него, в постоянный, необходимый для питания бортовой сети. Конструктивно он состоит из теплоотводящих пластин, в которые вмонтированы диоды в количестве 6 штук – по 2 на каждую статорную обмотку (на «+» и на «-») .

Принцип работы автомобильного генератора

Разберемся теперь, как работает автогенератор. При повороте ключа в замке зажигания напряжение поступает на обмотку, проходя при этом через контактные кольца, а также через блок щеток. Результатом становится возникновение вокруг обмотки возбуждения магнитного поля. Оно постоянно вращается вместе с ротором, воздействуя на статорные обмотки. На выводах последних возникает переменный электроток, подающийся затем на диодный мост. На выходе выпрямительного блока ток уже имеет постоянную величину. Далее он подается на регулятор напряжения, от которого идет на графитные щетки, обеспечивает питание потребителей, включенных в бортовую сеть, и подзарядку аккумуляторной батареи.

Напряжение на выходе устройства регулируется следующим образом. Регулятор, функционирующий совместно с блоком щеток, меняет величину напряжения, которое поступает на обмотку. Это приводит к изменению параметров магнитного поля, а также количества вырабатываемой электроэнергии. Кроме того, регулятор осуществляет термокомпенсацию, суть которой заключается в том, что напряжение меняется обратно пропорционально температуре (чем она ниже, тем разность потенциалов больше, и наоборот).

Основные неисправности автомобильного генератора

Этот узел достаточно надежен, и при правильной эксплуатации не ломается долго. Тем не менее, выходы его из строя все же случаются, и причины неполадок могут иметь электрический или механический характер.

Электрические неисправности

Такие неполадки случаются чаще механических, правильно определить их и устранить достаточно сложно. Это может быть замыкание обмоток возбуждения на статоре или роторе, их обрыв, поломка регулятора напряжения или пробой диодов на выпрямительном блоке. Подобные проблемы опасны еще и тем, что они отрицательно сказываются на аккумуляторе до тех пор, пока не будут выявлены и устранены. Так, вышедший из строя регулятор напряжения приведет к тому, что батарея будет постоянно перезаряжаться. При этом внешних признаков неисправности практически не имеется, чаще всего ее выявляют при комплексной диагностике, измерив на автогенераторе величину выходного напряжения, или заподозрив неладное, когда аккумуляторы один за другим выходят из строя, отработав всего несколько месяцев.

Обрыв или замыкание обмоток возбуждения устраняется с помощью перемотки. Остальные электрические неисправности исправляют, меняя вышедшую из строя деталь.

Механические неисправности

Причиной появления неполадок механического характера, как правило, является износ графитовых щеток, приводного шкива или щеток, а также обрыв ремня привода генератора. Эти неисправности довольно легко диагностировать по посторонним шумам, раздающимся при работе автогенератора. Устраняются эти неполадки заменой нерабочего элемента.

Напоследок остается дать совет периодически проводить диагностику генератора, проверяя на износ его составляющие и измеряя величину напряжения на выходе узла. Это позволит своевременно выявить и устранить возникшие неисправности, тем самым избежав проблем с аккумулятором и электрическими устройствами, включенными в бортовую сеть транспортного средства.

Когда речь заходит о питании автомобиля электрической энергией, многие автовладельцы, почему-то, вспоминают только аккумулятор (аккумуляторную батарею), здесь, читаем — как выбрать аккумулятор . Но ведь главной деталью, благодаря которой и происходит превращение энергии, идущей с двигателя, из механической в электрическую, является генератор. Именно он питает все электрооборудование в машине (в заведенном состоянии) и заряжает аккумулятор.

Устройство автомобильного генератора.

Рассмотрим, из чего состоит, а также как работает данный автомобильный узел. Правда сразу оговорюсь, что речь будет идти об автомобильном генераторе переменного тока, поскольку именно этот их вид устанавливается на современные транспортные средства.

Из чего состоит генератор?

Автомобильный генератор, как правило, имеет следующие составные части:

1. шкив – это своего рода место входа (с помощью ремня) механической энергии в генератор;
2. корпус генератора, который образуют две крышки, передняя и задняя, к ним собственно и крепятся практически все остальные составляющие рассматриваемой нами детали;
3. ротор – крепится к передней крышке корпуса генератора и состоит из стального вала с 2 стальными втулками (они имеют форму клюва) и обмотки возбуждения между ними, к которой присоединены, как правило, медные цилиндрические, контактные кольца;
4. статор – отвечает за мощность генератора и состоит из металлического сердечника с 36 пазами и обмотки;
5. выпрямительный щит – с помощью 6 мощных диодов (3 положительных и 3 отрицательных) преобразует напряжение, которое создает статор, в напряжение постоянного тока бортовой сети авто;
6. регулятор напряжения – следит за тем, т.е. регулирует, чтобы напряжение бортовой сети машины всегда находилось в заданных пределах, вне зависимости от нагрузки, температуры окружающей среды и работы ротора.

Схема автомобильного генератора.

Принцип работы генератора.

Значит, когда водитель поворачивает ключ в замке зажигания, на обмотку (в ней находится магнитное поле) возбуждения в роторе от аккумуляторной батареи через щеточный узел поступает напряжение. И как только коленвал двигателя начинает вращаться, как вы помните, благодаря шкиву начинает вращаться и ротор генератора. Магнитное поле, которое создается в последнем, начинает обмотки статора, создавая тем самым на их выводах переменное напряжение. На определенной частоте вращения генератор перестает подпитываться механической энергией и начинает создавать необходимое себе напряжение сам (обмотка возбуждения запитывается внутри генератора).

Полученное напряжение направляется в выпрямительный щит, где преобразуется в постоянный ток, который заряжает аккумуляторную батарею и питает электроприборы авто.

При этом если коленчатый вал изменяет скорость своего вращения, то в данную систему включается еще регулятор напряжения. Он в зависимости от внешней нагрузки регулирует время включения обмотки возбуждения: при уменьшении нагрузки и/или увеличения скорости вращения коленвала время включения обмотки возбуждения сокращается, а при увеличении нагрузки и/или уменьшении оборотов коленвала – увеличивается. Именно в этом заключается работа автомобильного генератора. Кроме того рекомендую вам прочитать две статьи:

Генераторы обычно используют при отключении электроэнергии или если электричество не подведено в помещение. В этом случае используют автономную электросеть, которая работает при помощи бензиновых или дизельных генераторов. Исходя из спецификации, комплектации и функциональности агрегата можно подобрать подходящий генератор и использовать его по Вашим требованиям.

Генераторы значительно отличаются по техническим характеристикам, поэтому недостаточно опытному специалисту сложно в них разобраться. Предлагаем Вашему вниманию основные характеристики и отличия генераторов, работающих на разных видах топлива.

Не предназначен для длительных работ. При наличии основной электросети и ее сбоях необходим именно такой вид генератора. Он способен производить электричество в любую погоду, поскольку не боится резких перепадов температуры, а также морозоустойчив. При длительной эксплуатации КПД бензинового генератора резко снижается, и он может легко выйти из строя.

При длительной эксплуатации и стабильном электроснабжении рекомендуется выбрать дизельный генератор . Такие генераторы надежны и обеспечивают потребителей электроэнергией до 10 кВт. Дизель-генераторы часто используют для обеспечения жилых домов и небольших поселков, у которых отсутствует основная электросеть. Дополнительным плюсом дизель-генераторов является - экономичность. Чтобы обеспечивать длительную эксплуатацию агрегата, требуется использовать его мощность полностью. Если дизельный генератор рассчитан на 6 кВт, то всю эту мощность и необходимо использовать.

Данный материал является позновательно-информационным, и предназначен в основном для тех, кто не имел дела с автомобилями, или только приобрел свой первый авто. Рассмотрим одну из важных тем, а вернее ответим на вопрос, что такое автомобильный стартер и генератор, а так же, для чего нужен в автомобиле генератор и стартер, какую функцию они выполняют. Все это вы узнаете в этом познавательном материале.

И так, начнем с генератора. Основное предназначение генератора – обеспечить питанием электропотребителей автомобиля и зарядка аккумуляторной батареи (АКБ) при работающем двигателе.

За прошедшие годы конструкция генератора значительно изменилась, и ушли уже в прошлое генераторы постоянного тока, а так же вибрационные регуляторы напряжения. Теперь современные генераторы имеют повышенные удельные показатели, увеличилась их отдаваемая мощность, уменьшен вес и его габариты, появились надежные элементы защиты. Генераторы прошлых лет имели выходной ток 45-60А, а теперь их мощность значительно возросла и достигает 90-140 Ампер и даже выше. Все это объясняется наличием дополнительных приборов и оборудования в современных авто. Это и освещение, кондиционеры, системы отопления и развлечение современных автомобилей. Все это требует дополнительных ресурсов электроэнергии.

Для грузовиков и автобусов, а так же спецтехники устанавливают генераторы большой мощности, которые имеют отличия, по сравнению с легковыми автомобилями. Они имеют отличия по своей конструкции, к примеру, устанавливаются две полюсные системы ротора, насаженные на один вал, так же имеют 2 обмотки возбуждения и прочее. Для автовладельцев ниже перечислим основные виды неисправности генератора. Хотелось бы отметить, что ремонт стартера или генератора своими руками требует определенных знаний и навыков. Если таковых у вас нет, то рекомендуется обратиться к специалистам в этом деле.

Основные виды неисправности генератора:

Нет зарядки АКБ - светится контрольная лампа на приборной доске при работающем двигателе (перегорел предохранитель в цепи возбуждения генератора, ослаблен либо поврежден приводной ремень, обрыв или короткое замыкание в проводке, неисправен регулятор напряжения);
Аккумулятор разряжается в процессе эксплуатации автомобиля (нет контакта предохранителей в гнездах, ослаб приводной ремень, неисправен регулятор напряжения);
Аккумулятор перезаряжается в процессе эксплуатации автомобиля (неисправен регулятор напряжения, отсутствует дополнительный «+» на регуляторе напряжения у некоторых моделей генераторов);
Слышен сильный шум при работе генератора (ослабление гайки крепления шкива, неисправен выпрямительный блок, загрязнение контактных колец и щеток, отсутствие смазки в подшипниках или их износ, обрыв одной из обмоток статора);
и т. п.

Одними из самых ведущих фирм производителей генераторов являются такие бренды как VALEO, BOSCH, NIPPON DENCO, MAGNETI MARELLI, MOTORCRAFT, HITACHI, DELCO REMY, MITSUBISHI.

Если сравнить машину с живым организмом, то её двигатель выполняет роль сердца, а в качестве нервной системы выступает генератор. Сможет ли автомобиль двигаться без этого агрегата? Да, сможет, однако недолго, пока не . Именно автомобильный генератор заряжает аккумулятор, поддерживая общее напряжение рабочей сети. Мы расскажем вам о принципе работы генератора и его основных элементах.

Как устроен агрегат

Ротор

Эта деталь, по сути, является электромагнитом, имеющим одну обмотку. Она расположена на валу. Поверх обмотки прикреплён специальный сердечник, диаметр которого на полтора-два миллиметра меньше, чем диаметр стартёра. Подачу тока обеспечивают медные кольца. Они также находятся на валу и соединяются с обмоткой специальными щёточками.

Обмотка

Стартёрная обмотка сделана из медной проволоки. Она крепится к пазам сердечника. Последний же сделан в виде окружности и производится из металла с повышенными магнитными свойствами. Этот материал называют трансформаторным железом. Так как генератор - это трёхфазный , стартёр оснащён тремя обмотками. Они связаны друг с другом и вместе напоминают треугольник.

В точке их соединения подключён выпрямительный мост. Проволока, из которой изготавливается обмотка, обеспечена двойной термоустойчивой изоляцией. В большинстве случаев для этого используется специальный лак.

Реле-регулятор

Ещё один важный элемент - реле-регулятор. Он являет собой электронную схему и имеет выход к графитным щёточкам. Реле-регулятор может быть установлен в корпусе генератора или отдельно от него. В первом случае он расположен рядом с графитными щётками, а во втором - щётки прикреплены к .

Выпрямительный мост

Деталь формируется с шести диодов. Последние располагаются на токопроводящем основании попарно и объединены друг с другом. На выходе переменное напряжение преобразовывается в постоянное. Мост также называют «подковой» из-за того, что внешне он напоминает это изделие.

На видео - устройство генератора:

Принцип работы генератора

Работа генератора автомобиля основана на принципе образования . Это происходит в обмотках статора. Электрическое напряжение порождается вследствие воздействия постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника. Мотор задействует ротор генератора с помощью ремённой передачи. На обмотку подаётся постоянное напряжение, которого достаточно для того, чтобы создать магнитный поток.

Когда сердечник вращается вдоль обмоток, в них возникает электродвижущая сила. Реле-регулятор налаживает силу магнитного потока в соответствии с нагрузкой, которая снимается с клеммы генератора. На выходе образуется напряжение в пределах 13,6–14,2 (это зависит от времени года). Этого достаточно для того, чтобы дозарядить и поддерживать её постоянно заряженной. Бортовая сеть тоже питается от плюсовой клеммы и включается параллельно с аккумулятором. Вне зависимости от того, какой вы купили генератор, устройство и принцип работы будут одинаковыми для всех образцов. Все подобные агрегаты работают одинаково.

На видео - принцип работы генератора:

Ни один автомобильный генератор не сможет работать без . Этот элемент обеспечивает поддержание постоянного напряжения, которое агрегат образовывает благодаря изменению силы тока, которое происходит в обмотках. Если ротор будет вращаться на высокой частоте без регулятора, напряжение может достигать пары десятков вольт. Это приведёт к перегоранию ламп и поломке обмоток, диодов и прочих приборов.

Типы регуляторов

По своей конструкции регуляторы напряжения делятся на две основные категории:

• гибридные;
• интегральные.

К первой группе относятся регуляторы, в электронной схеме которых одновременно применяются радиоэлементы и . В современных моделях автомобилей чаще всего используются интегральные регуляторы. Все компоненты таких устройств (за исключением выходного каскада) изготовлены на основе тонкоплёночной микроэлектронной технологии.

Контрольная лампа

Для того чтобы избежать проблем с регулятором, следите за контрольной лампой. Она располагается на приборной панели автомобиля. Если лампа горит, когда генератор работает, - это свидетельствует о неисправности регулятора напряжения или самого агрегата.

Крепление автомобильного генератора

Генератор автомобиля, как правило, крепится к передней части мотора с помощью болтов и специальных кронштейнов. На крышках располагаются крепёжные лапы и проушина устройства. Если генератор крепится с помощью двух лап - они находятся на двух крышках двигателя. Если же используется только одна крепёжная лапа - её располагают только на одной крышке (передней). Задняя лапа обычно имеет отверстие, в котором установлена дистанционная втулка. Она устраняет зазор, образующийся между кронштейном мотора и основанием лапы.

Разные режимы работы генераторной установки

Для того чтобы понять, автомобильный генератор, необходимо разобраться с режимами его функционирования. Первый режим, который мы рассмотрим, - это работа автомобильного генератора во время запуска двигателя. При запуске мотора электроэнергию в основном потребляет стартёр. В таком режиме сила тока очень большая, а это вызывает существенное снижение напряжения на выводе аккумулятора. Таким образом, потребители электроэнергии питаются только от аккумуляторной батареи, которая интенсивно разряжается.

Сразу же после запуска мотора генератор становится главным источником электропитания. Устройство обеспечивает ток, необходимый для зарядки аккумулятора и работы различных электрических приборов. После того как , уровень зарядного тока падает. Источником электроэнергии при этом остаётся генератор.

Когда включаются мощные потребители электроэнергии, такие как обогреватели фар или вентиляторы печки, ротор начинает медленно вращаться. Тогда генератор не может отдавать столько тока, сколько требуется. В таком режиме нагрузка перекладывается на аккумулятор, который быстро разряжается.

Заменить генератор в машине можно, но для этого необходимо соблюдать некоторые правила:

• у нового агрегата должны быть такие же токоскоростные характеристики, как и у штатного;
• энергетические параметры генераторов обязательно должны быть одинаковыми;
• размеры нового генератора должны быть подходящими, чтобы можно было легко установить его на мотор;
• у агрегатов должны быть одинаковые передаточные числа;
• схемы обоих генераторов должны быть полностью идентичными.

Учитывайте то, что в основном агрегаты, установленные на иномарках, крепятся только одной лапой. В то же время отечественные устройства с помощью двух лап. Поэтому, меняя зарубежный агрегат на наш, вам придётся заменить кронштейн крепления на моторе.

Устанавливая аккумулятор в авто, необходимо убедиться в том, что корректно подключена полярность. В случае ошибки выпрямитель генератора выйдет из строя, а это может привести к пожару. Такую же опасность таит в себе запуск мотора при некорректном определении полярности.

В процессе эксплуатации машины необходимо придерживаться следующих правил:

• контролировать , следить за чистотой контактов и надёжностью их соединения (если контакты проводов плохие - бортовое напряжение выходит за допустимую норму);
• отсоединять провода от автомобильного генератора и аккумуляторной батареи при электросварке элементов конструкции;
• следить за тем, чтобы ремень генератора был правильно натянут (если он будет натянут слабо - генератор не сможет эффективно работать, если чересчур сильно - его подшипники будут быстро изнашиваться);
• в случае подачи сигналов контрольной лампой - незамедлительно выяснять причину этого.

На видео - ремонт генератора:

Ни в коем случае нельзя делать следующее:

• оставлять машину с подключённой аккумуляторной батареей, если вы подозреваете, что выпрямитель неисправен (это приведёт к разрядке аккумулятора и возгоранию проводки);
• проверять работает ли генератор, замыкая его выводы между собой или отключая аккумулятор при работающем моторе (из-за этого может поломаться регулятор напряжения, бортовой компьютер, электронные элементы системы зажигания);
• допускать попадание остатков тосола или другой жидкости на генератор;
• оставлять включённый генератор, если сняты клеммы аккумуляторной батареи (это приводит к поломке электрооборудования машины и регулятора напряжения).

Мы рассказали вам об основных особенностях работы генератора. Эти знания пригодятся любому водителю, который стремится разбираться в машинах. Помните, что генератор - очень сложное устройство, поэтому важно бережно относиться к нему. Постоянно следите за состоянием всех его деталей, а также за степенью натяжения приводного ремня. Тогда автомобильный генератор сможет вам прослужить максимально долго.

Пожалуйста, оставьте свой комментарий о прочитанном! Нам интересно ваше мнение.