Устройство генератора автомобиля: как работает и для чего нужен

Autonews.ru рассказывает, как работает автомобильный генератор

Современные автомобили оснащены множеством устройств и систем, потребляющих электроэнергию. Какое устройство производит запуск двигателя внутреннего сгорания?

Фото: Шаттерсток

Что это
функция
виды
дизайн
Принцип работы
Симптомы проблемы
Часто задаваемые вопросы

Содержание

Что такое генератор
Для чего нужен генератор
Виды автомобильных генераторов
Генератор постоянного тока
Генератор переменного тока
Из чего состоит генератор автомобиля
Принцип работы генератора
Как понять, что генератор неисправен
Выход из строя регулятора напряжения
Пробой диодного моста
Стачивание щеток или токосъемных колец
Проблемы с проводкой
Повреждение корпуса
Износ подшипников
Обрыв приводного ремня
Часто задаваемые вопросы о генераторе
Какое напряжение генератор должен выдавать на автомобиле?
Как проверить работает ли генератор на машине?
Как не «убить» генератор?

Что такое генератор

Генератор — это устройство, которое использует приводной ремень для преобразования механической энергии, передаваемой от двигателя внутреннего сгорания, в электрическую энергию и используется во многих системах транспортных средств. Генератор размещен под капотом автомобиля как можно ближе к двигателю внутреннего сгорания, чтобы уменьшить потери энергии, передаваемой от двигателя внутреннего сгорания. Конкретное место установки зависит от модели автомобиля. Во внедорожниках генератор обычно располагается выше, чем в традиционных автомобилях, чтобы минимизировать риск попадания воды в оборудование при игре в воде.

Для чего нужен генератор

При включении двигателя внутреннего сгорания генератор начинает вырабатывать электроэнергию для следующих целей:

электронный блок управления;

светотехник;

Усилитель руля (если электрогидравлический или электрический;

электромеханический стояночный тормоз (при наличии);

мультимедийные системы;

другие устройства;

зарядить аккумулятор;

Самовозбуждение генератора (процесс, при котором обмотка возбуждения начинает «питаться» от самого генератора).

В автомобилях, оснащенных гибридной силовой установкой, роль стартера зачастую выполняет генератор. В этом случае принято говорить о стартёрах-генераторах.

Виды автомобильных генераторов

Существует два основных типа генераторов:

Генератор постоянного тока

До 1960-х годов автомобили оборудовались генераторами, которые вырабатывали постоянный ток, необходимый бортовым потребителям электроэнергии, через переключатели, которые представляли собой чисто механические устройства. Однако такие генераторы имели низкую эффективность преобразования механической энергии в электрическую, были крупнее и тяжелее, имели большое количество механических частей и не отличались длительным сроком службы. Платеж.

Генератор переменного тока

В настоящее время стандартом для автомобильных генераторов является использование небольших, легких и надежных электронных преобразователей переменного/постоянного тока. Первым серийным автомобилем, оснащенным генератором переменного тока, был Plymouth 1960 года. В среднем КПД генератора составляет 60-80%.

Из чего состоит генератор автомобиля

фото: crank555/drive2.ru

Основными компонентами генератора являются:

ротор. Это вращающийся элемент, состоящий из двух стальных сердечников, помещенных на вал, между которыми размещена катушка возбуждения. Медные или стальные контактные кольца используются для передачи тока от регулятора напряжения к его концам.

статор. Это неподвижный элемент, состоящий из пластинчатого металлического сердечника с намотанной обмоткой якоря. В настоящее время легковые автомобили обычно оборудуются трехфазными синхронными генераторами с 36 сердечниками и тремя обмотками.

Диодный мост (блок выпрямителя). Этот блок состоит из серии силовых диодов, обычно впрессованных в гигантский радиатор для отвода тепла. Диодные мосты преобразуют переменный ток в постоянный и используются всеми бортовыми потребителями электроэнергии, включая аккумулятор для зарядки.

регулятор напряжения. Полупроводниковый блок, регулирующий ток в обмотках возбуждения статора таким образом, чтобы можно было поддерживать стабильное выходное напряжение независимо от количества подключенных энергопотребляющих устройств или частоты вращения ротора. Для предотвращения перезаряда и перегрева аккумуляторной батареи регулятор повышает напряжение сети автомобиля при низкой температуре наружного воздуха и, наоборот, снижает его при жаре.

щеточный блок. Пластиковый элемент с неподвижными подпружиненными графитовыми щетками, контактирующий с контактным кольцом на валу ротора. Щеточные сборки часто создаются в одном корпусе со стабилизатором напряжения. Даже если последний выйдет из строя или изнашиваются щетки, такая съемная конструкция избавляет от необходимости замены всего генератора.

пламя. Обычно он изготавливается из алюминиевого сплава и состоит из двух крышек: передней и задней. Статор прикреплен к первому статору, а диодный мост, регулятор напряжения и щеточный узел прикреплены ко второму статору. Свободное вращение ротора обеспечивается подшипниками, запрессованными в крышку корпуса.

Привод (шкив). Элемент, передающий механическую энергию от вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания на ротор генератора через клиновой ремень. Плавность процесса обеспечивается обгонной муфтой, установленной на шкиве.

Принцип работы генератора

Фото: Шаттерсток

Генераторы работают за счет электромагнитной индукции, подобно синхронным двигателям переменного тока. Это явление, при котором ток генерируется в замкнутом проводнике в однородном вращающемся магнитном поле. Узнать больше:

Работающий двигатель внутреннего сгорания передает крутящий момент через клиновой ремень на шкив генератора и его ротор;

Ток, протекающий через обмотки возбуждения ротора, создает постоянное магнитное поле, которое превращает ротор в своего рода вращающийся постоянный магнит, а магнитное поле создает напряжение в обмотках статора за счет электромагнитной индукции;

Трехфазный переменный ток, вырабатываемый в обмотках статора, преобразуется выпрямителем в постоянный ток;

Управляя током возбуждения ротора, регулятор поддерживает напряжение сети автомобиля на уровне 13-13,5 В летом и 14-14,5 В зимой.

Как понять, что генератор неисправен

Генераторы по своей природе подвергаются постоянным нагрузкам, подвергаются воздействию высоких температур из-за непосредственной близости к двигателю внутреннего сгорания в машинном отделении и полностью изолированы от грязи, воды и противогололедных средств, выдуваемых двигателем. Это не значит дорога. Ситуация становится еще хуже при установке дополнительных энергоемких устройств, например, мощных сабвуферов. Все это становится причиной различных неисправностей:

Выход из строя регулятора напряжения

Неисправный регулятор может вызвать такие проблемы, как:

Генератор отключается от бортовой сети, после чего все потребители электроэнергии переходят на питание от аккумуляторной батареи и напряжение падает ниже 12,8 В. На это указывает красный индикатор отсутствия заряда или установленный символ проверки двигателя на приборной панели.

Увеличение напряжения выше 15 В приведет к перезарядке аккумулятора, что существенно сократит срок его службы. В этом случае индикаторы приборной панели не загорятся, а признаками неисправности могут быть нарушение работы электронных систем автомобиля или перегорание ламп/предохранителей.

Непосредственными причинами выхода из строя регулятора напряжения являются:

Изменение полярности при подключении аккумулятора;

выход из строя выпрямительного диода;

короткое замыкание в цепи возбуждения;

Разрушение щеток генератора;

Влага попадает в корпус генератора.

Фото: Шаттерсток

Пробой диодного моста

Данная неисправность, при которой перестает работать генератор, возникает в результате скачка напряжения. Чаще всего это происходит, когда:

Отключение аккумуляторной батареи от сети автомобиля при работающем двигателе;

«Прикуривание» с помощью подключенного провода запустит двигатель другого автомобиля с разряженным аккумулятором;

Не соблюдайте полярность при подключении аккумулятора.

Стачивание щеток или токосъемных колец

При вращении вал ротора царапает щетки и контактные кольца, которые контактируют друг с другом. В результате генератор перестанет выдавать необходимое напряжение, что может привести к неисправности электрооборудования и недостаточному заряду аккумуляторной батареи.

Проблемы с проводкой

Проблемы с проводкой могут помешать генератору выполнять свои функции, например:

повреждение изоляции;

перерыв;

Контакты окислились или подгорели.

Повреждение корпуса

Если генератор установлен очень низко, корпус может повредиться при ударе о высокий камень. В этом случае в корпус генератора начнут активно проникать влага и грязь, что быстро приведет к выходу устройства из строя. После проезда проблемного участка генератор следует визуально проверить на наличие подобных повреждений.

Износ подшипников

Подшипники генератора, как и все остальное, со временем изнашиваются, но сложные условия эксплуатации (частая езда по грязи, песку, переправе через реки) приводят к гораздо более быстрому износу. При ношении появляется характерный тонкий свист. Если не соблюдать осторожность, ротор генератора может заклинить.

Обрыв приводного ремня

фактически приводной ремень не является частью генератора, но без этого звена передачи устройство полностью теряет свою функциональность. Во время эксплуатации автомобиля ремень привода генератора может растягиваться и изнашиваться, в результате чего он слетает или порвется. Как правило, приводные ремни заменяются каждые 80 000 – 100 000 км.

Фото: Шаттерсток

Часто задаваемые вопросы о генераторе

Какое напряжение генератор должен выдавать на автомобиле?

При работе двигателя внутреннего сгорания на холостом ходу генератор, установленный в современных легковых автомобилях, должен вырабатывать напряжение в пределах от 13,5 до 14,7 В. Когда напряжение упадет ниже 12,8 В, аккумулятор перестанет заряжаться.

Как проверить работает ли генератор на машине?

Самый безопасный способ проверить генератор — с помощью мультиметра. Алгоритм:

Остановите двигатель и измерьте напряжение на клеммах аккумулятора. Если он работает, мультиметр должен показывать 12,7 В.

Запустите двигатель, выключите все потребители электроэнергии (вентилятор салона, освещение, обогреватель, мультимедийная система и т д.) и еще раз измерьте напряжение на клеммах аккумуляторной батареи. В зависимости от модели автомобиля прибор должен показывать 13,8-14,8 В.

Включите максимальное количество энергопотребляющих устройств и еще раз измерьте напряжение на клеммах аккумулятора. Если мультиметр показывает значение меньше 13,8 В, генератор неисправен.

Как не «убить» генератор?

При чистке моторного отсека не прикасайтесь к генератору большим количеством моющего средства или воды под давлением. Также нужно быть осторожным при движении по глубоким лужам. Влага – враг генератора. Также следует учитывать, что генераторы рассчитаны на определенную нагрузку, за пределами которой системы автомобиля не смогут получать необходимое количество мощности и могут выйти из строя. Поэтому, если вы хотите установить дополнительное электрооборудование, например, мощную аудиосистему или лебедку, обратитесь к профессионалам. Аналогичный эффект «электрического голодания» возникает при использовании старых аккумуляторов, для подзарядки которых требуется непропорционально большая часть энергии, вырабатываемой генератором.

Также читайте:

Об авторе
Хотите связаться со мной?

Главный редактор , wekauto.ru

Василий Штормин

[email protected]

Знаю что такое авто от А до Я. Люблю интересоваться гонками, конструкцией автомобилей, ремонтом. Знакомые советовали поделиться своими знаниями в интернете. Давайте вместе окунемся в мир авто и всего, что с ним связано.