Авто генератор. Устройство и как работи

Генератор в колата

Генераторът се появи в автомобилната индустрия в началото на 20-ти век заедно с акумулатора, който изискваше постоянно презареждане. Това бяха огромни DC комплекти, които се нуждаеха от постоянна поддръжка. Съвременните генератори са станали компактни, високата надеждност на отделните части се дължи на въвеждането на нови производствени технологии. След това ще анализираме устройството, принципа на работа и типичните неизправности на генератора по-подробно. 

Какво е автоматичен генератор

Автомобилният генератор е устройство, което преобразува механичната енергия в електрическа и изпълнява следните функции:

• осигурява постоянно и непрекъснато зареждане на батерията, когато двигателят работи;
• осигурява захранване на всички системи по време на стартиране на двигателя, когато стартерният двигател консумира голямо количество електричество.

Генераторът е монтиран в отделението на двигателя. Поради скобите той е прикрепен към блока на двигателя, задвижван от задвижващ ремък от ролката на коляновия вал. Електрически генератор е свързан в електрическа верига, успоредна на акумулаторната батерия.

Батерията се зарежда само когато генерираното електричество надвишава напрежението на батерията. Мощността на генерирания ток зависи от оборотите на коляновия вал, съответно напрежението се увеличава с оборотите на ролката с геометрична прогресия. За да се предотврати презареждане, генераторът е снабден с регулатор на напрежение, който регулира размера на изходното напрежение, осигурявайки 13.5-14.7V.

Защо колата се нуждае от генератор?

В съвременната кола почти всяка система се управлява от сензори, които записват различните им режими на работа. Ако всички тези елементи работеха поради зареждането на батерията, тогава колата дори нямаше да има време да се загрее, тъй като батерията е напълно разредена.

За да може по време на работа на двигателя всяка система да не се захранва от батерия, е инсталиран генератор. Той работи изключително при включен двигател с вътрешно горене и е необходим за:

1. Презаредете батерията;
2. Осигурете достатъчно енергия за всяка единица от електрическата система на машината;
3. В авариен режим или при максимално натоварване изпълнете и двете функции - и захранвайте батерията и подавайте енергия към електрическата система на автомобила.

Необходимо е да презаредите батерията, тъй като при стартиране на двигателя се използва само енергията на батерията. За да предотвратите разреждането на батерията по време на шофиране, не се препоръчва да включвате много консуматори на енергия.

Например през зимата някои шофьори, когато загряват кабината, включват климатичната система на автомобила и нагревателите на стъкло и за да не протича този процес скучно, те имат и мощна аудио система. В резултат на това генераторът няма време да генерира толкова много енергия и той частично се взема от батерията.

Карам и монтирам

Този механизъм се задвижва от ремъчно предаване. Той е свързан с ролката на коляновия вал. Най-често диаметърът на шайбата на коляновия вал е по-голям от този на генератора. Поради това един оборот на вала на коляновия механизъм съответства на няколко оборота на вала на генератора. Такива размери позволяват на устройството да генерира повече енергия за различни консумиращи елементи и системи.

Генераторът е монтиран в непосредствена близост до ролката на коляновия вал. Напрежението на задвижващия ремък при някои модели автомобили се извършва от ролки. Бюджетните автомобили имат по-опростена стойка за генератор. Той има водач, върху който тялото на устройството е фиксирано с болтове. Ако напрежението на ремъка е разхлабено (при натоварване той ще се плъзне върху ролката и ще скърца), тогава това може да бъде коригирано чрез преместване на корпуса на генератора малко по-далеч от ролката на коляновия вал и го фиксирайте.

Характеристики на устройството и дизайна

Автомобилните генератори изпълняват една и съща функция, работят по същия принцип, но се различават един от друг по размер, по изпълнение на монтажните части, по размер на ролката, по характеристиките на токоизправителите и регулатора на напрежението, при наличие на охлаждане (течност или въздух често се използват при дизелови двигатели). Генераторът се състои от:

• калъфи (преден и заден капак);
• статор;
• ротор;
• диоден мост;
• скрипец;
• монтаж на четка;
• волтажен регулатор.

жилище

По-голямата част от генераторите имат тяло, състоящо се от две капаци, които са свързани с болтове и затегнати с гайки. Частта е изработена от легиран алуминий, който има добро разсейване на топлината и не е магнетизиран. В корпуса има вентилационни отвори за пренос на топлина.

статора

Той има пръстеновидна форма и е инсталиран вътре в тялото. Това е една от основните части, която служи за създаване на променлив ток поради магнитното поле на ротора. Статорът се състои от сърцевина, която е сглобена от 36 плочи. В каналите на сърцевината има медна намотка, която служи за генериране на ток. Най-често намотката е трифазна, според вида на връзката:

• звезда - краищата на намотката са свързани помежду си;
• триъгълник - краищата на намотката се извеждат отделно.

ротор

Въртящ се за въртене, чиято ос се върти на сачмени лагери от затворен тип. На вала е монтирана възбуждаща намотка, която служи за създаване на магнитно поле за статора. За да се осигури правилната посока на магнитното поле, над намотката са монтирани две полюсни сърцевини с по шест зъба. Също така, роторният вал е снабден с два медни пръстена, понякога месингови или стоманени, през които токът тече от батерията към възбудителната намотка.

Диоден мост / изправител

Също така един от основните компоненти, чиято задача е да преобразува променлив ток в постоянен ток, осигурявайки стабилно зареждане на автомобилната батерия. Диодният мост се състои от положителна и отрицателна лента на радиатора, както и диоди. Диодите са херметично споени в моста.

Токът се подава към диодния мост от намотката на статора, изправя се и се подава към батерията през изходния контакт в задния капак. 

Ролка

Ролката, чрез задвижващия ремък, предава въртящ момент към генератора от коляновия вал. Размерът на шайбата определя предавателното отношение, колкото по-голям е диаметърът му, толкова по-малко енергия е необходима за въртене на генератора. Съвременните автомобили преминават към свободен ход, чиято цел е да се изгладят колебанията във въртенето на ролката, като същевременно се запази напрежението и целостта на колана. 

Сглобяване на четки

На съвременните автомобили четките са комбинирани в един блок с регулатор на напрежението, те се сменят само в сглобяване, тъй като техният експлоатационен живот е доста дълъг. Четките се използват за предаване на напрежение към плъзгащите се пръстени на вала на ротора. Графитните четки са притиснати от пружини. 

Регулатор на напрежението

Полупроводниковият регулатор гарантира, че необходимото напрежение се поддържа в рамките на посочените параметри. Намира се на модула на държача за четки или може да се свали отделно.

Основните параметри на генератора

Модификацията на генератора е съобразена с параметрите на бордовата система на автомобила. Ето параметрите, взети предвид при избора на енергиен източник:

• Напрежението, което устройството произвежда, е 12 V стандартно и 24 V за по-мощни системи;
• Генерираният ток не трябва да бъде по-нисък от необходимия за електрическата система на автомобила;
• Характеристиките на скоростта на тока са параметър, който определя зависимостта на силата на тока от скоростта на вала на генератора;
• Ефективност - в повечето случаи моделът дава показател от 50-60 процента.

Тези параметри трябва да се вземат предвид при модернизация на превозното средство. Например, ако в автомобил е инсталиран по-мощен звуков усилвател или климатик, електрическата система на автомобила ще консумира повече енергия, отколкото генераторът може да произведе. Поради тази причина трябва да се консултирате с електротехник за това как да изберете правилния източник на захранване.

Как работи автоматичният генератор

Схемата на работа на генератора е следната: когато ключът се завърти в ключа за запалване, захранването се включва. Напрежението от батерията се подава към регулатора, който от своя страна го предава на медни контактни пръстени, крайният потребител е намотката на възбуждане на ротора.

От момента, в който коляновият вал на двигателя се върти, валът на ротора започва да се върти през ремъчното предаване, се създава електромагнитно поле. Роторът генерира променлив ток, когато се достигне определена скорост, възбуждащата намотка се захранва от самия генератор, а не от акумулатора.

След това променливият ток тече към диодния мост, където протича процесът на „изравняване“. Регулаторът на напрежението следи режима на работа на ротора, ако е необходимо, променя напрежението на полевата намотка. По този начин, при условие че частите са в добро състояние, към батерията се подава стабилен ток, осигуряващ на бордовата мрежа необходимото напрежение. 

На таблото на по-модерните автомобили се показва индикатор за батерията, който също показва състоянието на генератора (свети, когато коланът се счупи или презареди). Автомобили като VAZ 2101-07, AZLK-2140 и друго съветско "оборудване" имат индикатор за набиране, амперметър или волтметър, така че винаги можете да следите състоянието на генератора.

За какво служи регулаторът на напрежението?

Ситуация: когато двигателят работи, зареждането на батерията рязко намалява или възниква презареждане. Първо трябва да проверите батерията и ако тя работи правилно, тогава проблемът е в регулатора на напрежението. Регулаторът може да бъде дистанционен или интегриран в четката.

При високи обороти на двигателя напрежението от генератора може да се повиши до 16 волта и това се отразява неблагоприятно на клетките на акумулатора. Регулаторът „премахва“ излишния ток, приемайки го от батерията, а също така регулира напрежението в ротора.

Накратко за заряда, който генераторът трябва да издава:

Колко зареждане трябва да има колата? ДИСКУСИРАЙТЕ

Вредни правила за работата на генератора (според Oster)

Следват стъпките от рубриката „как да убия генератор в две стъпки“:

• Правилото за „обратна полярност“ - разменете кабелите на батерията и ще организирате необичайна ярка светкавица в генератора, както и лек облак, идващ от него. В същото време ще почувствате незабравимо акустично удоволствие, слушайки щракания и съскания, както и невероятната миризма на горящи проводници и най-важното изгаряне от 1-3 градуса, в зависимост от вашите амбиции. Такъв „трик“ частично дезактивира диодния мост, статора и регулатора, за щастие пожарът на автомобила има шанс 1: 1000. От „страничните ефекти“ инструменталната група, бордовият компютър, радиото и други компоненти на бордовата мрежа могат да бъдат деактивирани. Достойнство - усвоява се от начинаещи без дълги теории;
• правило за измиване - измивайте силовия агрегат възможно най-често и старателно, обилно с вода и пяна, особено на алтернатора и стартер. Основното е, че потокът от вода обилно промива генератора отвътре, строго е забранено да го изсушавате, веднага стартираме двигателя, включваме всички консуматори на енергия и наблюдаваме ефектите. Ако не, повторете процедурата. Достойнство - изгореният "ген" ще бъде чист;
• старомоден метод - издърпване на проводника от клемата „+“, за да проверите заряда на работещ двигател, това е основното правило! Вероятността за повреда на всички видове релета е 50:50, основното е да се осигурят много искри за ефекта, а също и да се включи всичко, което се захранва с електричество;
• Ние „летим“ през локви - мнозина дори не осъзнават, че използват това правило в дъжда. Основното нещо е винаги да сте сигурни, че колата ви е извън сравнение с водоустойчивостта на подводница, колкото по-дълбока е локвата, толкова по-ярък е ефектът. Важно е да изберете скорост, при която повече вода влиза в двигателния отсек, основното е да изхвърлите всички пластмасови корпуси и защити! Основното предимство е, че трикът може да се повтори навсякъде, където има вода (дори потоци и реки), без да излизате от колата;
• „любител на музиката“ - трябва да инсталирате най-скъпия радиомагнетофон и за предпочитане два, колкото е възможно повече високоговорители, поне няколко дузини, усилватели и няколко субуфера, включете любимата си музика с пълна сила на звука двигателят работи, ако димът не излиза под капака, но въздухът остава чист - това означава, че сте закупили твърде евтино оборудване;
• „стара батерия“ - методът изисква известни познания по физика, поне закона на Ом. Взимаме най-старата батерия и колкото по-стара е, толкова по-вероятно е тя да бъде затворена банка. Може би батерията ще покаже признаци на бурна работа, със сигурност ще консумира диво количество енергия, но работата на инжектора ще бъде нестабилна и можете да забравите за дългите светлини. Основното нещо е да използвате повече старата батерия - ефектът няма да ви накара да чакате. 

Как да тествате автомобилен алтернатор

Въпреки че генераторът трябва да бъде ремонтиран от специалисти, можете сами да го проверите за производителност. На стари автомобили опитни автомобилисти провериха производителността на генератора, както следва.

Стартирайте двигателя, включете фаровете и при работещ двигател разкачете отрицателната клема на акумулатора. Когато генераторът работи, той генерира електричество за всички консуматори, така че когато батерията е изключена, двигателят няма да спре. Ако двигателят спре, това означава, че генераторът трябва да бъде отнесен за ремонт или смяна (в зависимост от вида на повредата).

Но при новите автомобили е по-добре да не използвате този метод. Причината е, че съвременните алтернатори за такива превозни средства са предназначени за постоянно натоварване, част от което се компенсира чрез постоянно презареждане на акумулатора. Ако бъде изключен, докато генераторът работи, това може да го повреди.

Най-сигурният начин за тестване на генератора е с мултицет. Принципът на проверка е както следва:

• При изключен двигател се измерва напрежението на акумулатора. При добра батерия този параметър трябва да бъде 12.7 волта.
• Двигателят стартира и всички консуматори се изключват (вентилатор на кабината, фарове, отопление на стъклото и др.)
• Още веднъж сондите на мултиметъра са свързани към проводниците на батерията. В зависимост от модела на автомобила, напрежението на клемите трябва да бъде 13.8-14.8 волта.
• Консуматорите на електроенергия са включени - колкото е възможно повече.
• Напрежението се измерва отново. Ако генераторът работи правилно, този индикатор ще падне до 13.8-14 волта. Четенето под това е знак за повреда на алтернатора.

Неизправности на генератора на автомобила

Генераторът се характеризира с механични и електрически неизправности.

Механични неизправности:

• счупване на задвижващия ремък - необходима е подмяна;
• изглаждане на ръбовете на ролката, което кара ремъка да се завърти;
• износване на четки;
• повреда на корпуса на генератора;
• повреда на лагерите.

Електрически:

• износване на хлъзгащи пръстени поради триене;
• повреда на регулатора на напрежението;
• затваряне на завои на статора;
• изгаряне на токоизправителни мостови диоди;
• изгаряне на проводниците за краен заряд;
• прегаряне на намотката на ротора.

Неизправността на която и да е част от генератора води до понижаване или обратно. Най-често регулаторът на напрежението и лагерите се провалят, задвижващият колан се променя в съответствие с правилата за поддръжка.

Между другото, ако понякога искате да инсталирате подобрени лагери и регулатор, обърнете внимание на техните характеристики, в противен случай е много вероятно подмяната на частта да не даде желания ефект. Всички останали повреди изискват премахване на генератора и разглобяването му, което е най-добре да се възложи на специалист. Основното нещо, което трябва да запомните, е, че ако не спазвате правилата на Oster, тогава има всички шансове за дълга и безпроблемна работа на генератора.

Ето кратко видео за връзката между мощността на генератора и батерията:

AKBshnik # 11: Захранване на генератора при избор на батерия

Трудност при стартиране на двигателя

Въпреки че двигателят се захранва единствено от батерията, за да стартира, трудното стартиране може да показва или ток на утечка, или батерията не се зарежда правилно. Струва си да се има предвид, че краткосрочните пътувания ще консумират много енергия и през това време батерията няма да възстанови заряда си.

Ако всеки ден колата започва все по-зле и пътуванията са дълги, тогава трябва да обърнете внимание на генератора. Но неизправността на генератора може да бъде свързана не само с недостатъчно зареждане, но и с презареждане на батерията. В този случай е необходимо да се смени реле-регулатор, който е отговорен за поддържането на определено изходно напрежение.

Приглушени или мигащи фарове

По време на работа генераторът трябва напълно да осигурява енергия на всички консуматори, които са в автомобила (с изключение на мощни външни устройства, чието присъствие не е предвидено от производителя). Ако по време на пътуване водачът забележи, че фаровете са станали по-тъмни или примигват, това е симптом за неизправност на генератора.

Такъв генератор може да генерира нормален заряд, но може да не е в състояние да се справи с повишено натоварване. Подобна неизправност може да бъде забелязана от мигащата или слаба светлина на подсветката на арматурното табло.

Иконата на таблото е включена

За да предупредят водача за недостатъчно зареждане и други проблеми, свързани със захранването, производителите са поставили икона със снимка на батерия на таблото. Ако тази икона светне, това означава, че колата има сериозен проблем с електричеството.

В зависимост от състоянието и вида на акумулатора без презареждане (само на капацитета на батерията), колата може да измине няколко десетки километра. На всяка батерия производителят посочва колко дълго ще издържи батерията без презареждане.

Дори ако всички консуматори на енергия са изключени, батерията пак ще бъде разредена, тъй като електричеството е необходимо за генериране на искра в цилиндрите (или за загряване на въздуха в дизелов агрегат). Когато иконата на батерията светне, трябва незабавно да отидете до най-близкия автосервиз или да се обадите на камион за теглене (някои видове батерии, инсталирани на съвременни автомобили, не могат да бъдат възстановени след дълбоко разреждане).

Свирки на задвижващия ремък

Такъв звук често се появява веднага след стартиране на двигателя при влажно време или след преодоляване на дълбока локва. Причината за този ефект е разхлабване на напрежението на ремъка на алтернатора. Ако след затягане коланът отново започне да свири с течение на времето, е необходимо да се установи защо бързо се разхлабва.

Ремъкът на алтернатора трябва да е добре обтегнат, защото при включване на различни консуматори създава по-голямо съпротивление при въртене на вала (за да се генерира повече електричество, както при конвенционално динамо).

В някои съвременни автомобили опъването на колана се осигурява от автоматичен обтегач. В дизайна на по-простите автомобили този елемент отсъства и опъването на колана трябва да се извършва ръчно.

Коланът прегрява или се счупва

Нагряване или преждевременна повреда на задвижващия ремък показва, че той е пренапрегнат. Разбира се, водачът не трябва да проверява температурата на задвижването на генератора всеки път, но ако миризмата на изгоряла гума се чува ясно и в двигателното отделение се появи лек дим, е необходимо да проверите състоянието на задвижващия ремък .

Често коланът се износва преждевременно поради повреда на лагера на вала на генератора или опъващите ролки, ако са в проекта. Скъсване на ремъка на алтернатора в някои случаи може да доведе до нарушаване на времето на клапана поради факта, че частта е паднала под ангренажния ремък.

Звънене или шумолене под капака

Всеки генератор е оборудван с търкалящи лагери, които осигуряват постоянно разстояние между намотките на ротора и статора. След стартиране на двигателя лагерите постоянно се въртят, но за разлика от много части на двигателя с вътрешно горене, те не получават смазка. Поради това се охлаждат по-зле.

Поради постоянна топлина и механично напрежение (ремъкът трябва да е силно опънат), лагерите могат да загубят смазка и бързо да се развалят. Ако по време на работа на генератора или при увеличаване на натоварването се появи звънене или метално шумолене, тогава лагерите трябва да се сменят. При някои модификации на генераторите има преливащ съединител, който изглажда усукващите вибрации. Този механизъм също често се проваля. Алтернаторът ще трябва да бъде свален, за да смените лагерите или свободния ход.

електрическо бръмчене

Този звук е подобен на звука на големи електродвигатели, като тези, монтирани на тролейбуси. Когато се появи такъв звук, е необходимо да демонтирате генератора и да проверите състоянието на намотките му. По принцип се появява, когато намотката в статора се затвори.

Видео по темата

В заключение - подробно описание на принципа на работа на автомобилен генератор:

Автоелектрикът разкри всички тайни на генератора и неговата неизправност !!!

Въпроси и отговори:

За какво е генератор в колата? Този механизъм осигурява генерирането на електричество, така че резервът на батерията да не се губи. Генераторът преобразува механичната енергия в електрическа.

Какво захранва генератора в колата? Докато двигателят работи, генераторът генерира електричество за презареждане на батерията и захранване на цялото електрическо оборудване в превозното средство. Капацитетът му зависи от броя на потребителите.