Автомобільний генератор - це електричний пристрій, що забезпечує перетворення механічної енергії обертання колінчастого вала двигуна автомобіля в електричну енергію.
Генератор - один з ключових елементів технічної начинки сучасного автомобіля, від справності і чіткості роботи якого безпосередньо залежить сама можливість руху машини. Власнику авто для кращого розуміння багатьох аспектів експлуатації транспортного засобу важливо розуміти особливості конструкції і принцип роботи автогенератора, його можливі несправності. Це все для того, щоб не залишитися без машини в самий невідповідний момент.
Автомобільний генератор використовується для живлення практично всіх електроспоживачів, таких як система запалювання, автомобільна світлотехніка, бортовий комп'ютер, система діагностики і інші, а також для заряду автомобільного акумулятора.
Таким чином, основними функціями автомобільного генератора є:
• підзарядка акумулятора;
• живлення електрообладнання, встановленого в автомобілі.
До автомобільних генераторів автовиробники пред'являють високі вимоги по надійності, так як генератор забезпечує безперебійну роботу більшості компонентів сучасного автомобіля.
Конструктивно генератор розташовується, як правило, в передній частині двигуна і приводиться в дію від колінчастого вала. На сучасних гібридних автомобілях генератор виконує також функції стартера (стартер-генератор). Аналогічна схема використовується в деяких конструкціях системи стоп-старт.
Будова генератора
Автомобільний генератор конструктивно складається з досить великої кількості різних деталей, які розділені на окремі блоки:
• ротор
• статор
• щіточный вузол
• випрямляючий блок
• регулятор напруги.
Всі елементи розміщені в корпусі.
Ротор (обертова частина генератора) створює магнітне поле. На валу ротора розташовані два контактних кільця, через які здійснюється живлення обмотки збудження. Кільця, як правило, мідні, рідше сталеві або латунні. Виводи обмотки збудження припаяні безпосередньо до самих кілець.
Залежно від конструкції генератора на валу ротора розміщується одна або дві крильчатки вентилятора, а також закріплюється ведений привідний шків. Підшипниковий вузол ротора складається з двох кулькових необслуговуваних підшипників. На валу з боку контактних кілець також може бути встановлений роликовий підшипник.
Статор (нерухома частина) служить для створення змінного електричного струму. Конструктивно він об'єднує металевий сердечник і обмотки.
Щітковий вузол забезпечує передачу струму збудження на контактні кільця. Вузол складається з двох графітних щіток, пружини, що їх притискає і щіткотримач. На багатьох сучасних генераторах щіткотримач об'єднаний з регулятором напруги в єдиний нерозбірний вузол.
Випрямний блок служить для перетворення змінної напруги, що виробляється генератором, в напругу постійного струму бортової мережі авто.
Регулятор напруги призначений для підтримки напруги генератора в певних межах.
У корпусі розміщується більшість конструктивних елементів генератора. Корпус являє собою дві кришки - передню (з боку приводного шківа) і задню (з боку контактних кілець). Кришки стягнуті між собою за допомогою болтів. В основному кришки виготовляються з алюмінієвого сплаву - легкого, немагнітного і легко розсіює тепло. На поверхні кришок виконані вентиляційні вікна, а також дві або одна (в залежності від способу кріплення генератора) кріпильні лапи.
Привід генератора здійснюється через ремінну передачу і забезпечує обертання ротора зі швидкістю в 2-3 рази перевищує частоту обертання колінчастого вала. Залежно від конструкції генератора в передачі використовується клиновий або поліклинові ремінь.
Поліклинові ремінь більш універсальний, він застосовується при невеликих діаметрах веденого шківа, і з його допомогою може бути реалізовано більше передавальне число. На сучасних моделях генераторів привід здійснюється полікліновим ременем. Завдяки більшій гнучкості він дозволяє встановлювати на генераторі шків малого діаметра. Привід генератора може здійснюватися як окремо, так і одним ременем разом з насосом охолоджуючої рідини (помпою). Натяг ременя регулюється або відхиленням корпуса генератора, або (в разі застосування поліклинового ременя) натяжними роликами при нерухомому генераторі.
На автомобілях може встановлюється і індукторний (безщітковий) генератор.
Розрізняють два типи конструкцій автомобільних генераторів - традиційну і компактну. Крім геометричних розмірів, дані конструкції мають відмінності в компонуванні вентилятора, пристрої корпусу, приводного шківа, випрямного вузла.
Генератор з традиційною компоновкою оснащений вентилятором біля привідного шківа, в компактному компонуванні - з двома вентиляторами всередині самого генератора. Оскільки компактні генератори мають привід з більш високим передавальним відношенням, їхня друга назва - високошвидкісні генератори.
Як працює генератор
Коли водій провертає ключ у замку запалювання, струм від акумулятора через щітковий вузол і контактні кільця надходить на обмотку збудження. В обмотці наводиться магнітне поле. З обертанням колінчастого вала двигуна також починає обертатися ротор генератора. Магнітне поле ротора пронизує обмотки статора, на висновках яких виникає змінна напруга. При досягненні певної частоти обертання генератор переходить в режим самозбудження, тобто обмотка збудження живиться безпосередньо від самого генератора.
Випрямний блок перетворює змінну напругу в напругу постійного струму. В такому стані генератор забезпечує необхідний струм для зарядки акумуляторної батареї і живлення споживачів. При зміні частоти обертання колінчастого вала двигуна і навантаження в роботу включається регулятор напруги. Він регулює час включення обмотки збудження. При зростанні частоти обертання генератора і зменшенні зовнішнього навантаження час включення обмотки збудження зменшується, навпаки, при зменшенні частоти обертання і збільшення навантаження - збільшується.
У тому випадку, коли струм споживання більше ніж можливості генератора, в роботу включається акумуляторна батарея.
Принцип роботи автомобільного генератора
За характером своєї роботи автогенератор нагадує звичайний електродвигун, однак принцип його дії діаметрально протилежний: якщо звичайний мотор перетворює енергію в механічний рух, то генератор, отримуючи крутний імпульс від двигуна автомобіля, перетворює його в електроенергію.
Принцип роботи генератора автомобіля приблизно наступний. Після повороту ключа в замку запалювання на обмотку ротора надходить напруга, воно проходить через контактні кільця і блок щіток. В результаті, навколо обмотки виникає магнітне поле. Дане поле постійно обертається разом з ротором двигуна, при цьому взаємодіючи з статорними обмотками. На статорних обмотка з'являється струм, який подається на діодний міст. На виході діодного моста ток вже має стабільну величину. Далі струм подається на регулятор напруги, після чого він використовується для живлення споживачів і акумуляторної батареї.
Від cпpaвнoї і бeзпepeбійнoї pобoти гeнepaтopa безпосередньо зaлежать такі ĸoмпoнeнти і вyзли aвтoмoбіля:
— акумуляторна батарея і її зарядĸа;
— системa запалення двигуна,
— головнe і внутрішнє освітлення aвтo;
— стабільна pобoтa різних ĸoнтpoллepoв, датчиків, a тaĸож різних вказівників і індиĸaтopів;
— нормальна pобoтa і cпpaвніcть бортoвoгo компьютера;
— pобoту вcіx електрупристроїв (аудіосистеми, кондиціонера, електроприводів, електропідсилювача керма і т.п.).
Напруга бортової електромережі автомобіля при працюючому генераторі і справному регуляторі напруги підтримується на рівні 13,9 - 14,5 В. Ця напруга необхідна для забезпечення проходження струму заряду через акумуляторну батарею.
B cучасних гeнepaтopax виpобляється змінний струм, який через cпeціaльні елeĸтpичні і елeĸтpoнні cxeми і пpилади тpaнcфopмyєтьcя в пocтійний, в зaлежності від нaпpуги бopтoвoї мережіи:
— 6 вoльт (мoтoциĸли),
— 12 вoльт (більшість лeгĸoвиx aвтoмoбілів з бeнзинoвими двигунами, дизeльні aвтoмoбілі),
— 24 вoльтa (номінально 28,4 Вольта) (дизeльні aвтoмoбілі, a тaĸожe вантажівки, aвтoбycи та інша важка тexніĸa),
— 47 вoльт (деякі сучасні мoдeлі aвтoмoбілів люĸc-ceгмeнтa світового aвтoпpoмa).
Застосування генераторів змінного струму дозволяє істотно зменшити габаритні розміри і вагу генератора, підвищити його надійність, зберігши або навіть збільшивши його потужність в порівнянні з генераторами постійного струму.
Чи можлива заміна генератора однієї марки на інший?
Така дія можлива, але:
• енергетичні характеристики генератора, якого заміняють, повинні бути не нижчі, ніж у заміняємого;
• передаточне число від двигуна до генератора має бути однакове;
• габаритні і кріпильні розміри заміняющого генератора дозволяють встановити його на двигун. Більшість генераторів іноземного виробництва мають однолапное кріплення, а вітчизняні кріпляться за дві лапи, тому заміна "іномарочного" генератора вітчизняним потребує заміни кронштейна;
• електричні схеми генераторних установок аналогічні.
Несправності генератора
Всі несправності генератора умовно можна розділити на дві групи — механічені і електричні. До перших відносяться порушення корпуса прилада, поломка кріплень, підшипників, прижимних пружинок щіток, обгонної муфти або шківа і других деталей, а до других — бриви і замикання обмотки, поломка діодного моста і реле-регулятора, знос вугільних щіток.
Несправності генератора можуть проявлятися по-різному, проте в більшості випадків вони не приходять раптово. При належній спостережливості у водія транспортного засобу є час, щоб помітити, що насувається поломка і мінімізувати неприємності. Отже, основні ознаки проблем з генератором:
1. Труднощі при запуску двигуна
Одна з основних ознак поломки генератора - невпевнений пуск двигуна автомобіля. Коли генератор перестає працювати правильно, акумулятор недоотримує заряд і втрачає можливість нормально прокручувати стартер. Розряджений акумулятор - це в більшості випадків прямий наслідок поломки генератора.
2. Тускле або мерехтливе світло фар
Наступний симптом можна спостерігати в темний час доби. Фари автомобіля починають світитися тьмяно, або змінюють ступінь яскравості в залежності від оборотів двигуна і навантаження на електричну систему. Також неполадки можна помітити по підсвічуванню приладової панелі і приладів освітлення салону - всі вони точно так само змінюють яскравість.
3. Горить піктограма на панелі приладів
Піктограма у вигляді акумулятора, що горить або мерехтить, на панелі приладів говорить про те, що у вашої машини серйозні проблеми - акумулятор більше не заряджається належним чином. Як правило, з піктограмою, що світиться, авто зможе їхати рівно до тих пір, поки батарея не розрядиться повністю і не перестане давати іскру на свічки запалювання.
4. Свистить привідний ремінь
Нерідко з-під капота непрогрітого автомобіля чується неприємний свист. Він виникає в тому випадку, якщо привідний ремінь, що приводить в рух ротор генератора, натягнутий слабо. На багатьох сучасних автомобілів цей же ремінь пускає в хід і інші пристрої (насос гідропідсилювача керма і компресор кондиціонера), і натягується автоматично. На більш простих моделях автонатягувач не передбачений конструкцією - з часом ремінь розтягується і вимагає ручного регулювання натягу.
5. Ремінь перегрівається або руйнується
Характерний димок і неприємний запах від приводного ременя, або відшарування від нього доріжок і шматків гуми - ознака підклинювання якогось навісного агрегату (в тому числі генератора), або обвідних роликів. На деяких моделях обрив привідного ременя не просто призводить до відключення генератора, але також може бути причиною набагато більш серйозних бід. Якщо ремінь перегрівається або мимовільно руйнується, обов'язково перевірте шків генератора - він повинен обертатися легко і не перекошуватися під навантаженням.
6. Дзвінкий або шуршащий звук з-під капота
Всередині генератора встановлені підшипники кочення. Ці деталі отримують дуже високі навантаження і працюють в умовах підвищених температур. Після деякого часу вони сильно зношуються і втрачають мастило, що призводить до появи шуму, перекосу і підклинювання ротора, або до повного руйнування підшипників. Ще однією причиною шуму може бути зношена обгонна або демпферна муфта. Вона може деформуватися і перестати виконувати свою функцію.
7. Електричний гул
Дещо іншим стає характер сторонніх звуків в разі замикання обмотки статора. Виявляється він характерним електричним виттям, подібним до того, який виходить від електродвигунів громадського транспорту - тролейбусів, трамваїв або електричок.
Генератор автомобіля, яĸ і будь-який інший мexaнічний і/або елeĸтpичний вyзол aвтoмoбіля, потребує cиcтeмaтичного oбcлyговування, діaгнocтиĸу і peмoнт. Тому дуже бажано хоча б раз в 100 тисяч кілометрів пробігу проводити дефектовку і ремонт генератора зі зняттям його з автомобіля.
Будьте уважні до свого автомобіля і удачі вам в дорозі!
