Автомобільний генератор

Автомобільний генератор. Види та пристрій. Робота та особливості

Будь-який автомобіль має свою електричну мережу, що виконує кілька функцій: запуск двигуна стартером, забезпечення стабільного утворення розряду іскор для займання бензинової суміші, звукової та світлової сигналізації, а також освітлення та створення комфортних умов у салоні.

Для забезпечення електричною енергією споживачів автомобільної електричної мережі передбачені два джерела живлення: генератор і акумуляторна батарея, яка живить енергією бортову мережу до моменту запуску двигуна. Її особливістю є нездатність вироблення електричного струму, лише його утримання у собі, і віддачі споживачам за необхідності. Тому акумуляторна батарея не зможе одна довго забезпечувати електроенергією мережу автомобіля, оскільки швидко розрядиться, віддавши всю енергію. Чим частіше запускається двигун і використовуються потужні споживачі струму, тим швидше відбудеться її розряд.

Для відновлення заряду батареї та забезпечення електрикою інших споживачів автомобіля застосовується автомобільний генератор, який постійно виробляє електроенергію під час роботи двигуна.

Види автогенераторів

Існує два види генераторів, які застосовуються на автомобілях.

Генератор постійного струму на сучасних автомобілях не використовується. Для його роботи не потрібне випрямлення струму. Раніше застосовувався на автомобілях Перемога, ГАЗ-51 та деяких інших марках, випущених до 1960 року.
Генератор змінного струму широко застосовується на автомобілях в даний час. Перші такі генератори були розроблені в Америці у 1946 році. Це більш надійна та сучасна конструкція. навиході генератора вбудованийнапівпровідниковий випрямляч.

Пристрій та робота

Обидва види генераторів служать для вироблення електричного струму, необхідного для експлуатації автомобіля. Їх пристрій і принцип роботи мають відмінні риси, оскільки вони виробляють різні види струму. Розглянемо конструктивні особливості та принцип дії, які має автомобільний генератор кожного виду.

Автомобільний генератор постійного струму

Такий автомобільний генератор має багато недоліків:

Мінімальна ефективність роботи.
Недостатня потужність.
Недосконала схема підключення.
Потрібний постійний контроль.
Часте технічне обслуговування.
Мінімальний термін служби.

Аналогічні конструкції, що включають колектор, можуть одночасно функціонувати в режимі генератора або двигуна. У гібридних автомобілях вони знайшли широке застосування.

Їхньою відмінністю від автогенераторів змінного струму є те, що електромагніти, що створюютьмагнітне поле, абсолютно нерухомі. Електрорушійна сила знаходиться в обертових обмотках ротора. Електричний струм знімається з напівкілець, ізольованих між собою. На кожній щітці є напруга однієї полярності.

Автомобільний генератор змінного струму

Це найпопулярніша модель сучасних автогенераторів. Будь-яка конструкція автогенератора включає обмотку, розташовану в нерухомому статорі, який зафіксований між двома кришками: задньої і передньої. З боку задньої кришки знаходяться контактні кільця ротора. З боку передньої кришки знаходиться привід зі шківом. Автомобільний генератор розташований попереду двигуна та кріпиться за допомогою болтовогоз'єднання на спеціальні кронштейни Натяжний вух і кріпильні лапи розташовані на кришках генератора.

Кришки генератора виготовлені литтям із алюмінієвих сплавів. Вони мають вікна для вентиляції корпуса генератора. У різних конструкціях такі вікна можуть виконуватися як у торцевій частині генератора, так і на циліндричній частині над статорними обмотками.

На задній кришці закріплений щітковий вузол, об'єднаний із регулятором напруги, а також блок випрямляча. Кришки генератора стягуються довгими гвинтами, затискаючи між собою корпус статора з обмотками.

Статор автогенератора складається:

Статор виготовляється із листової сталі товщиною 1 мм. Для економії металу конструктори створили статор, що складається із окремих сегментів у вигляді підкови. Листи статора скріплені між собою в одну конструкцію за допомогою заклепок або зварювання. Всі основні види статорних конструкцій містять 36 пазів, в яких знаходиться обмотка. Пази статора ізольовані епоксидним компаундом чи спеціальною плівкою.

Ротор генератора складається:

Автомобільний генератор має особливий вид системиполюсів ротора, що складається з двох половин, що мають виступи у вигляді дзьоба. На кожній половині є шість полюсів, які виготовляються методом штампування. Полюсні половини напресовуються на вал. Між ними встановлюється втулка, де розташована обмотка збудження.Вал ротора зазвичай виготовляється з автоматної сталі низької твердості. Але при використанні роликового підшипника, який працює на кінці валу з боку задньої кришки, вал виготовляють із твердої легованої сталі, при цьому піддають цапфу валу загартування. Кінець валу має різьблення, шпонковий паз для фіксації шківа.

Усучасних генераторах шпонка не застосовується. Шків фіксується на валу зусиллям затягування гайки. Для полегшення розбирання на валу є шестигранний виступ ключа, або поглиблення.

Щітки автогенератора розташовані в щітковому вузлі і притискаються до кільця за допомогою пружин.

Автомобільний генератор може оснащуватися двома типами щіток:

Міднографітові.
Електрографітові.

Другий тип має значну втрату напруги при контакті з кільцем. Це негативно впливає вихідні параметри генератора. Позитивним моментом є тривалий термін служби кілець та щіток.

Вузол випрямлення використовується двох типів

Тепловідвідні пластини, які запресовані силові діоди випрямляча.
Конструкція з великими ребрами охолодження, на які припаюються таблеткові діоди.

Допоміжний випрямляч включає діоди в пластиковому корпусі формою у вигляді горошини або циліндра, а також можуть виготовлятися окремим герметичним блоком, що підключається до схеми спеціальними шинами.

Велику небезпеку для автогенератора може спричинити коротке замикання тепловідвідних пластин позитивного та негативного полюса. Це може статися через випадкове влучення металевого предмета або струмопровідного бруду. При цьому в ланцюзі акумулятора виникає замикання, яке може призвести до пожежі. Щоб цього не сталося, багато струмопровідних елементів випрямляча покривають шаром ізоляції.

У генераторі використовуються кулькові радіальні підшипники із закладеним у них разовим мастилом та ущільненням. Роликові підшипники іноді використовуються на імпортних генераторах.

Охолодження автогенератора відбувається за рахунок закріплених на валу лопатейвентилятора. Повітря засмоктується в отвори задньої кришки. Існують інші способи охолодження.

На автомобілях, у яких підкапотний простір занадто щільний і має велику температуру, використовують генератори з особливим кожухом, яким окремо надходить прохолодне повітря для охолодження.

Регулятор напруги

Служить для підтримки напруги автогенератора у необхідному діапазоні для нормальної роботи електроустаткування автомобіля.

Такі регулятори працюють на основі напівпровідникових елементів. Їхнє конструктивне виконання може бути різним, але принцип їх дії не відрізняється.

Регулятори напруги мають властивість термокомпенсації. Це може змінювати величину напруги в залежності від температури робочого простору для найкращої зарядки акумулятора. Чим прохолодніше повітря, тим вище повинна бути напруга, що підводиться до акумулятора.

Робота генератора

При запуску двигуна автомобіля основним споживачем електрики є стартер. При цьому сила струму може досягти кількох сотень амперів. У такому режимі електрообладнання працює тільки від акумулятора, який схильний до сильного розряду. Після запуску двигуна автомобільний генератор є основним джерелом живлення.

Під час роботи двигуна відбувається безперервна дозарядка акумулятора та забезпечується робота електричних споживачів, підключених до бортової мережі автомобіля. Якщо генератор вийде з ладу, акумуляторна батарея швидко розрядиться. Після заряджання напруга акумулятора та генератора відрізняється незначно, тому зарядний струм зменшується.

При роботі потужних електроприладів автомобіля та низьких оборотах двигуна, загальний струм споживання стає вищим за здатністьгенератора, тому реле напруги перемикає живлення на акумулятор.

Кріплення та привід

Генератор приводиться в дію за допомогою шківа двигуна через передачу. Оберти обертання генератора залежать від діаметра шківа генератора та шківа колінвала двигуна.

Сучасні автомобілі оснащені полікліновим ременем, так як він має більшу гнучкість і може приводити в дію шківи невеликого діаметру. Це дозволяє отримати більші обороти генератора. Ремінь може натягуватися різними способами, залежно від марки автомобіля та конструкції натягувача. Найчастіше як натягувач використовують спеціальні ролики.

Несправності

Автогенератори є надійним пристроєм, однак у них також трапляються деякі несправності, які діляться на два види:

Механічні несправності найчастіше виникають внаслідок зносу деталей: шківа, приводного ременя, підшипників кочення, міднографітних щіток. Такі несправності легко виявляються, оскільки виникають сторонні шуми, стукіт з боку генератора. Ці поломки усувають шляхом заміни зношених деталей, оскільки вони не підлягають відновленню.
Електричні несправності виникають набагато частіше. Вони можуть виражатися в замиканні обмоток статора або ротора, поломки регулятора напруги, пробої випрямляча і т.д. До виявлення несправностей такі поломки можуть негативно вплинути на акумулятор. Наприклад, пробитий регулятор напруги постійно перезаряджатиме батарею. У цьому немає особливих зовнішніх ознак. Це виявляється лише за допомогою вимірів напруги виходу генератора.

Електричні несправності також усуваються шляхом заміни несправних деталей на нові. Замикання в обмоткахвимагає їх перемотування, що значно підвищує вартість ремонту. У торговій мережі можна знайти запчастини до генераторів, у тому числі корпус статора з обмотками.