Принцип работы, устройство и функции автомобильного генератора
Автомобильный генератор — основной источник электропитания в машине. Он отличается от аккумуляторной батареи тем, что в АКБ энергия накапливается, а генератор ее создает: механическую энергию от двигателя переводит в электрическую, которая будет использована для питания внутренних устройств. Данный процесс и происходит в генераторе автомобиля. Разберемся подробнее, какие функции выполняет, принцип работы и из чего он состоит.
Функции
Когда запускается мотор, от АКБ электрическая энергия переходит на стартер. Использовать только аккумуляторную батарею для работы машины неэффективно, она быстро разряжается.
Генератор автомобиля вырабатывает электрическую энергию. Она заряжает АКБ, и питает все внутренние устройства, когда включается мотор. Выработка электроэнергии начинается с частоты вращения на холостых оборотах. Когда мотор достигает около 1700 об/мин, автогенератор работает в нормальном режиме.
Классификация генераторов
Источником для работы автогенератора выступает переменный или постоянный ток. По типу тока генераторы автомобиля и классифицируются.
Приборы постоянного тока не выпускаются уже несколько лет. Их можно встретить только в старых машинах. Остановка изготовления и эксплуатации обусловлена слабой мощностью и малым рабочим ресурсом. Автомобильные генераторы постоянного тока приходилось периодически контролировать, так как они быстро ломались.
Конструкция автомобильного генератора
Автомобильный генератор функционирует по принципу электрического двигателя в обратном режиме. Конструкция устройства может быть классической или компактной (устанавливается в небольших автомобилях). Внутренняя структура одинакова, приборы могут различаться по конструкции корпуса, приводному шкиву и выпрямительному узлу.
Конструкция оборудования включает:
-
шкив;
-
статор;
-
ротор;
-
корпус, состоящего из двух крышек;
-
регулятор напряжения;
-
выпрямительный блок;
-
щеточный узел;
-
диодный мост.
Все детали выполняет определенную функцию. Изучим подробнее каждую запчасть, ее устройство и функции. Все детали генератора взаимодействуют между собой, работоспособность всего автогенератора зависит от всех комплектующих.
Корпус
Он объединяет все детали автогенератора внутри. Конструкция включает две крышки (передняя и задняя), которые скреплены болтами. Корпус производят из алюминия, так как материал достаточно легкий. Конструкция не намагничивается и характеризуется высокой теплопроводностью. Отверстия на крышке отвечают за вентиляцию. Корпус устанавливается с помощью крепежных фланцев.
К задней крышке крепятся щеткодержатель с щетками и диодный мост. Также на ней установлен выводной контакт, по которому от автогенератора идет электропитание.
Шкив
Коленвал передает вращение на шкив автогенератора, за счет чего вращается ротор. Шкив двигается в 2-3 раза быстрее, чем коленчатый вал. Ременная передача крутящего момента переходит от двигателя. В зависимости от типа структуры может быть установлен клиновый или поликлиновый ремень. Поликлиновые изделия являются наиболее практичными и универсальными.
Ротор
Обмотка возбуждения, установленная на роторном валу, выполняет роль стандартного электромагнита, который создает магнитное поле. Она установлена между двумя полюсными сердечниками (половинами), которые регулируют и направляют магнитное поле.
Каждый сердечник оснащен шестью треугольными выступами (клювами). Контактные кольца установлены на роторном валу. Их изготавливают из меди, латуни или стали. Контактные кольца передают питание от АКБ на обмотку возбуждения, контакты которой припаяны к этим кольцам.
Передний конец роторного вала оснащен приводным шкивом, на противоположной стороне установлена вентиляторная крыльчатка (в некоторых генераторах может быть 2 крыльчатки). Детали охлаждают внутренние запчасти генератора. На концах ротора крепятся необслуживаемые шароподшипники.
Статор
Прибор имеет кольцевидную конструкцию. Устройство отвечает за преобразование магнитного поля в электричество. В конструкцию статора входит сердечник и обмотка. Первый элемент включает 3 обмотки, преобразующее соединение в 3 фазы.
Сеть может быть построена по определенной схеме: «треугольник» или «звезда». В «треугольнике» обмоточные элементы имеют отдельные выводы. В схеме «звезда» обмоточные концы соединяются на общем участке.
Выпрямительный блок
Диодный мост (выпрямительный блок) отвечает за преобразование переменного тока в постоянный, обеспечивающий всю электрическую сеть. Устройство вырабатывает стабильное и равномерное напряжение.
Конструкция включает положительную и отрицательную пластины радиатора, а также диоды (2 элемента на 1 фазу). Каждый элемент установлен в пластины и герметизирован. Внешне выпрямительный блок похож на подкову.
Электроэнергия на выпрямительный блок переходит со статорной обмотки, «выпрямляется» и подается на выводной контакт, расположенный на задней крышке.
Электрический ток через диоды переходит только в одном направлении. Ток обратной полярности отсекается. В зависимости от конструкции диодный мост может быть установлен в корпус или вынесен за его пределы. В основном устройство устанавливается на заднюю крышку с внутренней стороны.
Регулятор напряжения
Поддержка напряжения в определенном значении обеспечивается регулятором. Современные генераторы оснащены полупроводниковыми электронными устройствами. Регулятор монтируется наверху блока щеткодержателей.
На статорной обмотке напряжение может достигать 16 В, когда двигатель работает на больших оборотах. Сильное напряжение не должно контактировать с бортовой сетью. Регулятор снижает показатели, когда получает электрический ток от аккумулятора. Чем меньше ток, тем меньше магнитное поле. Напряжение уменьшается на статорной обмотке.
Щеточный узел
На современных моделях генераторов устанавливается объединенная конструкция регулятора напряжения и щеточного узла. Детали формируют механизм, который не разбирается. Щеточный узел переводит электрический ток на роторный контактные кольца (обычно их изготавливают из меди). В конструкцию входят 2 графитовые щетки, прижимающие пружины и щеткодержатели.
Принцип работы
Когда включается мотор, от аккумуляторной батареи передается электрический ток к щеточному узлу. Проходя через узел, электричество переходит к контактному кольцу, далее — на роторную обмотку возбуждения (она выполняет роль электромагнита). Коленвал запускает ротор через ременную передачу и шкив. Статор, расположенный вокруг ротора, вырабатывает электричество от вращения. Когда определенная частота от ротора достигнута, от генератора идет питание, которое переходит на обмотку возбуждения.
Проходя диодный мост, переменный ток «выпрямляется» и преобразуется в постоянный. Он необходим для питания бортовой сети и зарядки аккумуляторной батареи. При увеличении частоты вращения ротора регулятор напряжения контролирует работу обмотки. Данная технологи поддерживает нормальную нагрузку.
В автомобильном салоне установлена генераторная контрольная лампа (приборная панель), по которой определяется работоспособность прибора. Лампочка загорается, например, если ремень оборвался. В таком случае электропитание пойдет только через АКБ. Рабочий период зависит от заряда аккумуляторной батареи.
Характеристики электрического тока
Работа генератора оценивается по:
-
номинальной частоте возбуждения;
-
номинальному напряжению;
-
номинальному току;
-
частоте самовозбуждения;
-
КПД (коэффициент полезного действия).
Стандартное номинальное напряжение — 12 В или 24 В. Данный параметр определяет соотношение силы тока от скорости вращения автогенератора.
Напряжение измеряют вольтметром. Когда все оборудование отключено, нормальная характеристика на холостых оборотах варьируется от 14,3 до 15,5 В. Показатель выше 14 В свидетельствует о разряде аккумулятора (питание идет от автогенератора). Периодическое переключение устройств (обогрев, освещение салона, вентиляционная система и др.) изменяет напряжение на 0,2. В результате показатель не должен быть ниже 12,8 В, иначе разряжается АКБ. При слишком высоком напряжении (больше 14 В) аккумулятор может выйти из строя. Номинальное напряжение на выходе составляет 12,6-12,7В.
Генератор под нагрузкой может выдавать другое значение, отличное от номинального (12 В). При включении устройств показатель не должен превышать 13,5-14 В. Заниженное напряжение говорит о неисправности оборудования. Допустимый предел — 13 В.
Мощность автогенератора
При включении устройств с высоким потреблением питания генератор не справляется с нагрузкой и передает часть электроэнергии на АКБ. Максимальное значение мощности автогенератора составляет 1350 Вт. Данный показатель достигается при 3000 об/мин и более.
Применение более мощного автогенератора может повлечь выход из строя бортовой сети. Она не справится с такой нагрузкой.
Основные неисправности
Генератор — сложное устройство, которое имеет большой рабочий ресурс. Однако некоторые детали могут выходить из строя по различным причинам. Поломки могут быть механическими или электрическими.
Генератор и АКБ работают совместно. Если одно из устройств выйдет из строя, на панели загорается лампа разряда аккумулятора. В некоторых автомобилях есть индикатор «Check Engine»
Механические неисправности
Самая распространенная неисправность — оборвался приводной ремень. К ротору не будет переходить вращение от коленчатого вала. В таком случае основная нагрузка приходит на аккумулятор, что приведет к его быстрому разряду. Определить проблему можно по контрольной лампе на панели управления. Так как ремень постоянно испытывает нагрузки, необходимо регулярно проверять его состояние. Если натяжение будет слишком сильным, в скором времени элемент порвется.
Частой причиной неправильной работы генератора являются изношенные графитовые щетки. Проблема решается полной заменой щеточного узла.
Иногда щетки могут сильно износить коллектор. На детали появляются дефекты, которые можно устранить шлифовкой. Если она не помогла, придется полностью менять комплектующие. Неисправные подшипники полностью заменяются на новые. Для этого необязательно полностью разбирать генератор.
Проблемы с электропроводкой
Неисправность электрической проводки сложнее выявить. Часто возникает короткое замыкание на роторных обмотках возбуждения, в статоре. Иногда источником проблемы является полный обрыв обмоток. Нередко ломается регулятор напряжения, что может повлиять на работу всей электрической сети и аккумулятора, вплоть до короткого замыкания.
Самая распространенная неисправность — обгорание контактов или образование коррозии. Если проблема не решается чисткой, детали меняют на новые.
Возможен пробой диодного моста. Основная причина — неправильная эксплуатация. Когда двигатель включен, запрещено выключать генератор или аккумулятор. Периодически необходимо проверять состояние соединений, очищать клеммы от пыли и загрязнений.
На выпрямителе могут выгореть диоды. Элементы не заменяют по отдельности. Придется устанавливать новый диодный мост, так как неисправные детали могли повлиять на работоспособность соседних диодов.
Знание конструкции и технологии работы автогенератора — задача каждого автолюбителя. Если водитель знает структуру оборудования, способы соединения приборов, он сможет предотвратить проблемы с работой автогенератора. Следует регулярно проверять механизмы, удалять загрязнения и пыль, которые накапливаются при постоянной работе. Часто усиливается натяжение ремня, расслабляются крепежи, изменяется электропитание в бортовой сети. Если водитель тщательно следит за состоянием генератора, автомобиль будет исправно служить несколько лет.
Ремонт автомобильного генератора - непростая задача, с которой справится не каждый автолюбитель. Даже зная устройство и основные неисправности генератора, Вы можете навредить и потерять круглую сумму денег.
Чтобы избежать нежелательных трат, при неисправностях и подозрении на поломку обращайтесь в компанию "Агрегат Моторс" - записывайтесь на диагностику и ремонт по телефону +7 (495) 136-60-37
Как нас найти
- Комментарии