Генератор ‒ агрегат, поддерживающий оптимальную работоспособность бортовой электрической системы автомобиля. Современные комфортабельные машины, оснащенные электронными системами контроля, управления, безопасности, мощными мультимедиа устройствами, потребляют значительное количество электроэнергии.

Внедрение высокопроизводительных генераторов позволяет решить проблему удовлетворения «токопрожорливости» самых «фаршированных» авто. Как небольшому, компактному изделию, удается снабжать электроэнергией многочисленных потребителей даже на холостых оборотах мотора? Попробуем раскрыть «все секреты» генератора автомобиля.

Виды автомобильных генераторов

Производителями выпускаются 2 типа токовырабатывающих механизмов для автомобилей.

Устройства постоянного тока

Ставились на автомобилях до 60-х годов прошлого века. В генераторе роль выпрямителя исполнял коллектор. Такая конструкция имела существенные изъяны. Основные недостатки установок этого типа:

• большой вес и габариты;
• высокая стоимость (за счет использования медных сплавов и сложной методики изготовления, установки реле обратного тока);
• недостаточная мощность (особенно, на низких оборотах; на высоких ‒ искрообразование);
• необходимость проведения регулярного ТО и мониторинга состояния устройства (быстрый износ токосъёмных угольных щеток).

Принцип действия таких генераторов: обмотка возбуждения ‒ неподвижна (статор). Ток возникает в катушке якоря ® преобразовывается на разнополярных полукольцах коллектора ® подается в бортовую сеть (через щетки коллектора).

Установки переменного тока

Массово устанавливаются на авто более 50 лет. Основные отличия: ток выпрямляет диодный блок, транзисторная архитектура регуляторов напряжения.

Преимущества генераторов такого вида:

• высокий КПД (50 ‒ 60%);
• конструктивная простота;
• стабильное обеспечение потребителей тока на малых оборотах ДВС;
• компактность;
• невосприимчивость к радиопомехам.

Принцип действия: обмотка возбуждения крутится внутри статора. Ток производится в катушках статора ® выпрямляется в диодном модуле ® регулятором стабилизируется напряжение ® подается на оборудование и аккумулятор.

Генераторы этого вида подразделяются на:

• Контактные (полюса ‒ клювовидные)между ними ‒ обмотка, ‒ подключена к коллектору; кольца коллектора ‒ к аккумулятору.
• Бесконтактные: якорь выполняет функцию постоянного магнита, фазы ‒ статорные обмотки.
• Индукторные: электрическая машина переменного тока, у которой изменение магнитного потока, пронизывающего обмотки статора, вызывается перемещением ферромагнитного зубчатого ротора.

Основные параметры генератора

К принципиальным показателям, характеризующим технические возможности генератора, относятся:

• токоскоростные параметры;
• базисные характеристики;
• КПД;
• мощность (максимальная);
• частота самовозбуждения.

Параметры обозначаются на корпусе. Некоторые показатели (ток, напряжение) можно проверить самостоятельно. Соответствие остальных рекомендуется поручить опытным профессионалам на специальном оборудовании.

Из чего состоит генератор

Составные компоненты:

• корпус;
• статор;
• ротор;
• диодный мост;
• шкив;
• щеточный узел;
• регулятор напряжения.

Рассмотрим предназначение и функциональность комплектующих частей генератора. Каждая из них выполняет свои функции по обеспечению работоспособности системы.

Корпус

Устроен из 2-х алюминиевых крышек:

• передней с проушинами для крепежа генератора к раме машины: расположена возле шкива;
• задней с:

• выпрямительным узлом;

• щеточно-коллекторным механизмом;

• регулятором напряжения;

• электроразъемом и отверстиями для проводов.

Крышки совмещаются и фиксируются шпильками и гайками.

Корпус предназначен для компактного размещения устройств, вырабатывающих ток, и надежного крепления генератора.

Статор

По форме представляет собой цилиндрическое изделие с составными частями:

• сердечник: состоит из комплекта металлических пластин (1 мм) с пазами;
• 3-х катушек для соединения фаз по схемам:

• «звезда»: параллельное;

• «треугольник»: последовательное;

• комбинированная: одновременное использование обеих вариантов;

• наматывание двойным проводом: применение проволоки с меньшим диаметром (используется для любой схемы).

Статор играет ключевую роль в выработке энергии для бортового электрооборудования и восполнения емкости аккумулятора. В его катушках вырабатывается переменный ток, после чего он выпрямляется диодами и отправляется потребителям.

Ротор

Создает ЭДС на обмотках статора. Эффект достигается прокручиванием обмотки возбуждения. Она располагается между разнополярными вкладышами. Все элементы жестко зафиксированы на валу, а также:

• 2 подшипника: для обеспечения плавности вращения;

• токосъемные кольца;

• крыльчатка для охлаждения генератора;

• шкив/обгонная муфта.

Круговое движение ротора содействует производству в статорных обмотках электрической энергии. Параметры зависят от изменения оборотов мотора.

Устройство выпрямительного блока генератора

Функция модуля ‒ создание тока для электрооборудования автомобиля.

Выпрямительный блок состоит из:

• плюсовой пластины (алюминий): соединена с клеммами статора;

• минусовой пластины (алюминий): подключена к «массе»;

• пластины с 3-мя диодами (пластмасса): для подачи постоянного тока на возбуждение;

• 6-ти диодов, расположенных на пластинах, и подключенных попарно: 3 плюсовых + 3 минусовых;

• шина с разъемами: на регулятор напряжения и контрольную лампу заряда аккумулятора.

Переменный ток обмоток статора выпрямляется в постоянный для бортовой электросети, благодаря свойству диодов пропускать электроэнергию только в одном направлении.

Шкив

Шкив предназначен для передачи генератору крутящего момента ДВС. Осуществляется задача при помощи поликлинового ремня. Шкив жестко фиксируется на валу резьбовым соединением, и контргайкой.

Основным недостатком шкива является скачкообразная передача вращения коленвала, что негативно влияет на ресурс ремня. В генераторах автомобиля вместо шкива устанавливаются обгонные муфты.

Обгонная муфта ‒ устройство, предназначенное для обеспечения плавности вращения генератора в различных режимах работы автомобиля. Достигается равномерность хода внедрением механизма с внешней и внутренней обоймами, и подшипником со стопорными роликами.

Основными достоинствами обгонной муфты является увеличение (в 3 ‒ 4 раза) износостойкости приводных ремней, уменьшение нагрузки на подшипники генератора, снижение шумности.

Щеточный узел

Коллекторно-щеточная часть генератора создает магнитное поле во время запуска мотора. Состоит из:

• щеткодержателя;

• 2-х токосъемных медных колец (коллектора).

В каналы держателей устанавливаются токопроводящие щетки из медного порошка и графита. Прочность контакта обеспечивают прижимные пружины.

Конструктивно держатели щеток выполняются в 2-х вариантах:

• обособленный механизм, удерживающий щетки в контакте с коллектором;

• в блоке с регулятором напряжения.

Замену щеток необходимо производить при износе до 4,5 мм. При наличии инструмента и элементарных навыков процедуру может выполнить автовладелец.

Замену токосъемных колец генератора лучше доверить специалистам.

Регулятор напряжения

Создает оптимальное напряжение на выходе. Генераторы оснащаются 2-мя типами блоков:

• в едином узле со щеткодержателями,

• отдельной детали (находится на задней крышке генератора).

Регулирование осуществляется изменением тока возбуждения. Регулятор состоит из:

• транзисторов (2);

• стабилитрона;

• диодов (3);

• дросселя;

• резисторов.

Исполнительные устройства (транзисторы и стабилитрон) выполняют функции закрытия/открытия прохода тока на обмотку возбуждения. Контролирующие ‒ диоды, резисторы, дроссель ‒ оптимизируют параметры тока.

Приборы реагируют на изменения климатических условий, повышая напряжение зарядки аккумулятора при низких температурах окружающего воздуха. Регуляторы на полупроводниках ‒ надежные, долговечные детали, не требующие регулярного обслуживания.

Как работает генератор авто

Функциональность генератора автомобиля базируется на преобразовании механической энергии оборотов коленвала в переменную электроэнергию. Кругообороты якоря (с магнитным полем) в статоре вызывает индуцирование магнитного поля в переменный ток. Он образовывается на статорных обмотках.

Упрощенно, генератор функционирует следующим образом:

1. Запуск мотора (движение тока (постоянных значений)):

• от АКБ на:

• зажигание;

• тестирование ЭБУ;

• стартер;

• щетки ® коллектор ® возбуждение (создание поля).

• ДВС заводится (перемещение электроэнергии (переменной) в генераторе):

• статор ® выпрямительный узел (преобразование в постоянный) ® бортовым потребителям + аккумулятор.

Надежная и простая конструкция обеспечивает оптимальную функциональность генератора.

Привод и крепление

Привод осуществляется с помощью передачи оборотов силового агрегата на шкив (или обгонную муфту) генератора поликлиновым ремнем. Натяжка привода регулируется (в зависимости от автомобиля):

• роликом;
• регулировочными болтами (меняется положение генератора);
• планкой в форме дуги (на старых авто).

Нельзя допускать ослабления/перенатяжки привода, ‒ такие режимы могут привести к поломкам механических (подшипники) и электрических компонентов оборудования (ЭБУ, батарея). Нормальное натяжение (в среднем) ‒ 10 мм при нажатии рукой на ремень.

Автомобильные генераторы крепятся к кронштейнам на раме машины. Для этого предусмотрены проушины и лапы крепления.