Устройство щеточного узла генератора

Щётки генератора: что это такое

Очень важной составляющей автомобиля являются щётки генератора, что это такое знают немногие. Поэтому в статье мы обсудим, что они из себя представляют, почему они важны, как понять, что они функционируют неправильно. Начнём с их строения и предназначения в автомобильной системе.

Для чего нужны щётки в генераторе

Перед тем, как рассмотреть, для чего нужны щётки в генераторе, будет правильным разобрать другой вопрос. Он состоит в том, для чего нужен генератор в машине, какие у него функции. Те, кто думают, что главный в автомобиле аккумулятор, упускают из виду один очень важный момент. Основной «электростанцией» авто служит генератор. Он преобразует энергию вращения в электрическую.

Благодаря такому взаимодействию аккумулятора и генератора, все электрические составляющие машины способны функционировать. Генератор состоит из нескольких частей: корпуса, шкива, двух крышек, ротора и статора. Но именно благодаря щёткам, этот механизм работает. Почему?

Щётки генератора отвечают за подвод и отвод тока. Если они выходят из строя, то пропадает напряжение в сети и авто перестаёт работать. Вот так маленькая, на первый взгляд, деталь прямым образом влияет на работу всей автомобильной системы.

Что делают щётки генератора

Мы уже затронули тему о том, что делают щётки генератора и почему они важны. Они служат каналом получения и передачи тока от и к генератору. Благодаря этим маленьким и простым деталям машина может двигаться. Поэтому необходимо делать не только ремонт стартеров и генераторов автомобиля, но и регулярно проверять работу системы в целом.

Щётки изготавливаются из графита с одинаковыми характеристиками. Для механизмов, предназначенных работать в тяжёлых условиях, делают исключение и пропитывают специальным составом, чтобы они дольше не выходили из строя.

Ваш автомобиль стал спонтанно включаться и выключаться, начались проблемы с внутренним и внешним освещением, пропадает напряжение или быстро разряжается аккумулятор? Скорее всего дело в изношенности щёток генератора, так как в плановое ТО их осмотр и замена не включаются. И очень зря. Необходимость замены выявить очень просто – достаточно визуально оценить высоту детали. Если она менее 5 мм, требуется замена запчасти.

Срок работы щёток генератора может быть разным и зависит от интенсивности эксплуатации автомобиля. Обязательно проверять их нужно каждые 50 тысяч километров. Если Вы ездите очень мало, то срок проверки будет один раз в 4 года. Так как проверка не требует снятия генератора, это не займёт много времени и сил. В любом случае, для этого так же можно обратиться в соответствующий автосервис.

За что отвечают щётки генератора

Если описать то, за что отвечают щётки генератора в двух словах, то они поддерживают напряжение в сети. Основой работы генератора является электромагнитная индукция. В нём заложены 2 типа обмоток – возбуждающая и статорная.

Управляющий ток с возбуждающей обмотки посредством щёток передаётся на обмотку ротора. Таким образом контролируется и поддерживается напряжение в сети. Большинство автосервисов предоставляют услуги и ремонт стартеров в Люберцах, цена которого будет зависеть и от работы генераторных щёток.

Поэтому при малейшем подозрении об их изношенности, лучше сразу обратиться к специалистам, что бы в итоге ремонт не «влетел в копеечку». Замену щёток производят двумя способами: со снятием генератора и без него. При этом стоит придерживаться простой схемы.

После того, как откинут минус, производится демонтаж регулятора. Гнездо держателя и остальные детали тщательно очищают от загрязнений. После установки новых щёток, может потребоваться не большая притирка графитовых наконечников к коллектору.

После замены детали, всё собирается в обратном порядке, после чего к аккумулятору присоединяют убранные до этого провода. Не стоит пугаться небольших сбоев в работе электроприборов. Это связано с притиркой новых щёток и быстро прекратиться.

Как понять, что щётки генератора стёрлись

Если Вы не знаете, как понять, что щётки генератора стёрлись, достаточно сделать несколько простых действий. От аккумулятора отсоединяют минусовой провод, снимают регулятор напряжения и оценивают, на сколько графитовые части выдаются.

Если высота составляет меньше 5 миллиметров, их срочно нужно заменить. Установить новые детали можно в сервисе, который делает ремонт генераторов в Люберцах 24 часа, если вдруг Вы захотите сделать это в срочном порядке.

Следует помнить, что регулярное техническое обслуживание и диагностика возможных неисправностей, продлит срок службы Вашего автомобиля. Даже такая простая деталь, как щётка генератора, нуждается в регулярном уходе и замене. От этого зависит безопасность на дороге и нормальная работа машины.

Щетки – слабое место генератора. Есть бесщеточные варианты, но их мало используют. Почему?

Если автомобильный генератор выходит из строя, то самой распространенной причиной является износ щеточного узла. Однако давным-давно изобретены бесщеточные генераторы – почему же они до сих пор не вытеснили своих якобы менее продвинутых «конкурентов»?

Самая распространенная и массовая на сегодня конструкция автомобильного генератора – с использованием графитовых щеток, подающих напряжение на обмотку ротора (так называемую «катушку возбуждения») через пару вращающихся скользящих контактов в виде медных колец на валу ротора. Подобное решение применяется на большинстве автомобилей за редким исключением, ибо оно отработано и за десятилетия подтвердило свою практичность.

В такой конструкции крайне просто и эффективно реализовано поддержание стабильного напряжения в бортсети автомобиля на любых оборотах двигателя и, соответственно, генератора – электронный блок стабилизации напряжения (который по старинке принято именовать «реле-регулятором») отслеживает уровень напряжения на выходе и уменьшает или увеличивает ток в катушке возбуждения. Как только напряжение проседает, ток увеличивается. Как только оно приближается к верхнему пределу 14,2 вольта – уменьшается. Этот процесс идет быстро и непрерывно, и в результате мы имеем стабильное напряжение и на холостых оборотах, и на высокой скорости.

Щеточный узел – сухой и слабо защищенный от песка и влаги. А все, что открыто и трется без смазки, постепенно изнашивается и отказывает. Именно щеточный узел является наиболее частым источником выходов генератора из строя. Тем более что он обычно еще и неразборно совмещен с электронным блоком стабилизации напряжения («реле-регулятором»).

Однако в последние годы слово «БЕСщеточный» (или его аналог «бесколлекторный») на слуху у «широких народных масс» (с) – оно стало известно даже относительно далеким от техники людям. В самых разных сферах быта активно пропагандируются бесщеточные электромоторы – сегодня на них летают квадрокоптеры, крутятся шуруповерты, косят газоны триммеры и работают прочие механизмы и гаджеты. Даже откровенным гуманитариям уже успешно внушили, что «щетки – это плохо: они изнашиваются, отказывают, греются и вызывают потери тока». Почему же в автомобильном генераторе щеточный узел до сих пор не исчез, тогда как в последнее время от него все чаще отказываются даже в моторчиках дешевых детских игрушек?!

Может быть, потому, что на бесколлекторные (или же бесщеточные – как больше нравится) технологии массово переводятся электромоторы, а мы-то ведем речь про генератор? Нет, дело не в этом. Тут как раз никаких препятствий нет. Электромотор и электрогенератор – чрезвычайно похожие по своей сути электрические машины, вдобавок зачастую обратимые: мотор способен вырабатывать ток, если его вращать принудительно, а генератор может выполнять роль мотора, если на него опять же подать ток извне.

Использовать бесщеточный генератор в автомобиле можно, это давно реализовано и практикуется. Однако выпускаются подобные генераторы весьма ограничено и массовыми почему-то не стали… Почему?

Сделать автомобильный генератор бесщеточным в принципе не так сложно. Для чего, собственно, нужны щетки? Чтобы подать через них питание 12 вольт на катушку возбуждения внутри вращающегося ротора. После чего сегментный ротор с катушкой, на которую подан постоянный ток от аккумулятора, становится многополюсным электромагнитом и порождает возникновение тока в неподвижной обмотке – в статоре.

Убрать скользящий щеточный контакт в автомобильном генераторе возможно за счет особой конструкции ротора. Для этого ротор делают удлиненным, а катушку возбуждения выполняют в виде внешнего кольца и неподвижно закрепляют на статоре. Ведь для работы генератора ротор должен стать магнитом, а как намагничивать ротор – катушкой внутри, или катушкой снаружи – непринципиально…

Первые бесщеточные генераторы с неподвижной катушкой возбуждения встречались на автомобилях и полвека назад, и даже раньше. Как правило, ставили их на коммерческий транспорт (дальнобойные грузовики) и сельскохозяйственные и строительные машины (комбайны, трактора, бульдозеры и т. п.). Первым была важна увеличенная надежность и уменьшенная вероятность отказов на длинных перегонах пути, а вторым – защита от постоянно сопровождающих их при работе абразивной пыли и влаги, способных быстро убивать щеточный узел, проникая в генератор через вентиляционные щели. В принципе, в ограниченных объемах используются они в подобных машинах и по сей день.

Однако, согласитесь: генератор, не боящийся воды и пыли, с увеличенным сроком службы благодаря отказу от трущихся насухую деталей – это весьма недурственно! Причем неплохо для любого генератора, а не только для установленного на грузовике или комбайне! Почему же технология не распространилась на массовый легковой сегмент? Причин тут несколько.

Технология производства бесщеточных генераторов более многоэтапна, и генераторы в конечном итоге существенно дороже.

При сопоставимых технологиях производства (без дорогостоящих инноваций) бесщеточный генератор в итоге получается крупнее и тяжелее щеточного с теми же характеристиками.

Большинство грузовых и сельскохозяйственных «бесщеточников» имели относительно узкий диапазон рабочих оборотов, на которых они эффективны, и на холостом ходу и просто на пониженных передачах толком не заряжали аккумулятор.

Современные «бесщеточники» существенно усложнились, дабы сохранить компактность, одновременно получив возможность выдавать большие токи с малых оборотов и не бояться оборотов высоких. Вдобавок к неподвижной обмотке возбуждения в конструкцию добавились постоянные магниты, позволяющие увеличить токоотдачу на малых оборотах, специальные размагничивающие обмотки, нейтрализующие действие постоянных магнитов на высоких оборотах, многофазные статоры, усложненные диодные мосты.

Все это и ряд других факторов ограничивали и продолжают ограничивать распространение таких генераторов. А после эволюционной оптимизации генераторов со щетками (ставших мощнее, компактнее, линейнее и т. п.) преимущества «бесщеточников» оказались еще менее выраженными. Несмотря на явно изнашивающиеся пары трения медь-графит, реально щеточные генераторы ходят весьма долго и их не принято считать потенциально проблемным узлом автомобиля, требующим инновационных вмешательств.

Впрочем, в ряде случаев бесщеточные генераторы имеют актуальность не только на фурах и тракторах. К примеру, щеточного узла нет на некоторых генераторах ряда дизельных кроссоверов BMW и Mercedes. В их моторах применяются генераторы повышенной мощности (180-190 ампер) с водяным охлаждением, которые прикручиваются своей задней крышкой к крышке водяной рубашки двигателя с соответствующим отверстием, как бы «затыкая его своим задом», и, таким образом, частично омываются антифризом. В конструкции мощных водоохлаждаемых генераторов щетки сильно затрудняют компоновку и обслуживание, поэтому от них иногда отказываются. Также серийно встречаются такие генераторы в некоторых комплектациях серьезных рамных внедорожников типа Nissan Patrol. А уазисты любят внедрять в свои тюнингованные «котлеты» не боящиеся купания в болоте 110-амперные бесщеточные генераторы от автобусов ПАЗ. Ну а алтайский завод тракторного электрооборудования еще с советских времен (и, кажется, по сей день!) производит небольшими тиражами бесщеточный генератор для моделей ВАЗ классического (01-07) и раннего переднеприводного (08-099) семейств.

Тем не менее в конечном итоге все решает экономика и отчасти инжиниринг. На сегодняшний день в массовом потребительском автопроме надежность простейшего щеточного генератора принята за образец баланса цены, живучести и ремонтопригодности. И отходят от этого канона лишь в относительно редких случаях, когда проектирование технически сложного, продвинутого и достаточно дорогого автомобиля неизбежно требует усложненных и недешевых решений…

Особенности работы «сердца» автомобиля — генератора

Большинство автолюбителей знают, что генератор представляет собой основной автомобильный узел, необходимый для нормальной работы транспортного средства. В этой статье мы поговорим именно об этом устройстве. Каков его принцип работы и конструкция, и в целом все о генераторах вы можете узнать из этой статье.

Общий принцип работы

Итак, что такое генератор, каково его устройство и принцип работы? Принцип функционирования узла основан на преобразовании механических импульсов в электрические. Это преобразование достигается в результате помещения медной проводки в магнитное поле, характеризующееся переменной величиной.

Новый машинный генератор

В целом принцип работы автомобильного генератора основывается на передаче электронов посредством электродвижущей силы. Благодаря такому движения в проводах бортовой сети образуется ток, а на самих контактах появляется напряжение. Показатель напряжения полностью зависит от того, как быстро будет меняться магнитное поле. В конечном итоге переменный параметр напряжения будет поступать в бортовую сеть.

Принцип работы генератора подразумевает применение обмоток стартера для выполнения основной функции, причем в последнем, под воздействием поля, осуществляется вращение так называемого якоря. На самом валу якоря находятся специальные обмотки, необходимые для передачи тока, и эти обмотки подключаются к специальным контактам. Сами контакты зафиксированы на шкиве и перемещаются они вместе с ним. Принцип действия генератора подразумевает передачу тока с колец с применением щеток, в конечном итоге напряжение передается на электрооборудование автомобиля.

Устройство вступает в работу в результате воздействия приводного ремешка от фрикционного шкива коленвала двигателя. Причем последний, согласно схеме, запускается от батареи. Чтобы работа автомобильного генератора была наиболее эффективной, диаметр его вала должен быть значительно меньше, чем фрикционный шкив коленчатого вала. Благодаря этому обеспечивается наиболее эффективная работа в результате повышения числа оборотов. В данном случае генератор в машине работает с увеличенным коэффициентом полезного действия, что обеспечивает наиболее оптимальные токовые параметры (автор видео — Саня Киселев).

Требования

Итак, зачем нужен агрегат и как работает автомобильный генератор, мы разобрались, теперь перейдем к требованиям. Как известно, устройство и работа должна обеспечиваться в определенном диапазоне параметров всего электрооборудования. Кроме того, функционирование устройства должно обеспечивать стабильность девайса даже при скачках напряжения. Наиболее важным требованиям, предъявляемым к узлу, считается стабильная выработка напряжения с необходимым параметрами мощности.

Данные показатели позволяют обеспечить:

регулярную подзарядку АКБ;
возможность одновременной работы всех используемых устройств;
стабильный параметр напряжения в бортовой цепи в большом диапазоне.

Помимо этого, автомобильные генераторы в соответствии со схемой оборудуются с учетом того, что узел может функционировать в достаточно жестких эксплуатационных условиях. Соответственно, механизм необходимо устанавливать в наиболее прочный корпус, при этом вес девайса должен быть минимальным, а размеры — сравнительно небольшие. Более того, характеристики генератора должны обеспечивать наименее шумную работу узла, при этом уровень помех, которые он производит, должен быть минимальным.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Устройство генераторного узла автомобиля

Крепление

Итак, если с назначением и принципом работы все ясно, перейдем к устройству. Генератор автомобиля фиксируется в подкапотном пространстве с помощью специального крепления. При помощи винтов и уголков он фиксируется на фронтальную часть силового агрегата. На самом корпусе узла вы сможете увидеть крепежные элементы, а также натяжную проушину механизма.

Корпус

Любой выбранный мощный генератор монтируется в крепком и надежном корпусе. Как показывает практика, корпус обычно изготовляется с использованием легких металлов, например, алюминия. Кстати, последний отлично подходит для обеспечения теплоотводных параметров.

Сама по себе конструкция состоит из нескольких компонентов, а именно:

крышки, расположенной со стороны контактных колец;
специальной заглушки, установленной со стороны привода.

На крышке монтируются щетки, устройство регулятора напряжения, а также выпрямительный мост. Все крышки узла соединены в одну конструкцию благодаря использованию дополнительных винтов. Кроме того, на крышках также крепится поверхность статора. В корпусе находится тыловой, а также фронтальный подшипниковые элементы, предназначенные для обеспечения работы ротора (автор видео — Рамиль Абдуллин).

Ротор

Следующим компонентом схемы является ротор. Его конструкция включает в себя электромагнитную схему, оснащенную обмоткой возбуждения. Сама обмотка устанавливается на несущем шкиве. Что касается вала, то он всегда производится из легированной стали, в состав которой добавляются свинцовые присадки. На валу компонента фиксируются контактные кольца, а также щеточные элементы. Следует отметить, что токоскоростная характеристика генератора обеспечивается именно благодаря кольцам.

Статор

Еще одним компонентом, определяющим мощность узла, является статор. Статор представляет собой устройство, которое состоит из так называемого сердечника с большим количеством пазов. В эти пазы установлены витки от трех обмоток, которые соединены между собой посредством специальной схемы.

Сам сердечник является магнитопроводом, он всегда имеет форму окружности, и изготовляется сердечник из металла, в частности, из пластин, которые соединены друг с другом с помощью заклепок. Также эти заклепки могут быть заварены в один блок. Чтобы параметр напряжения был наиболее высоким, при изготовлении пластин применяется специальные трансформаторный металл.

Регулятор напряжения

Регулятор генераторного узла

Данный механизм предназначен для того, чтобы компенсировать нестабильность функционирования роторного вала. Сам вал работает в обширном диапазоне изменения количества оборотов и соединяется он с коленчатым валом двигателя. Благодаря регулятору осуществляется стабилизация параметра выходного напряжения, которое поступает в бортовую сеть авто. Благодаря регулятору обеспечивается бесперебойное использование электрических устройств и всего оборудования в целом. Регуляторы могут отличаться между собой по конструкции, они бывают дискретные либо интегральные.

К дискретным элементам относятся блоки, на схемах которых устанавливаются радиокомпоненты, при производстве которых соблюдалась дискретная технология. Следует отметить, что такая технология отличается нехарактерной плотностью компоновки. Что касается интегральны конструкций, то к этому типу относятся большая часть используемых сегодня регуляторов. Интегральные конструкции изготавливаются с соблюдением интегрального метода компоновки.

Выпрямитель

Поскольку генераторное устройство должно обеспечить напряжением все электрооборудование транспортного средства, на его выходе монтируется специальный узел из диодов. Этот элемент представляет собой трехфазное выпрямительное устройство, в основе которого лежат несколько полупроводниковых диодов. Причем половина из них соединяются с минусовым выходом генератора, и другая половина — с положительным. Сам выпрямитель обеспечивает преобразование переменного тока в постоянный (автор видео — Автошкола для всех).

Щеточный узел

Весь щеточный узел выполняет функцию передачи тока на кольца. В корпусе щеточного узла расположены несколько компонентов, основные из них — сами контакты, которые могут быть электрографитными или меднографитными. Следует отметить, что последние имеют более высокий срок службы. По своему устройству щеточный узел обычно монтируется в блок с регулятором.

Система охлаждения

Система охлаждения выполняет функцию отвода тепла, появляющегося в корпусе генераторного устройства. Сам отвод осуществляется благодаря использованию вентиляторов, установленных на валу ротора. Если щеточный узел и прочие компоненты установлены снаружи генераторного устройства, в этом случае забор воздуха осуществляется через специальные щели. Если же эти компоненты находятся внутри, это позволяет обеспечить подачу воздуха со стороны колец.

Режим работы

Если вы решили осуществить выбор генератора для своего авто, вам полезно будет знать о режимах его функционирования. Это может быть начальный режим перед стартом силового агрегата, а также режим работы при включенном моторе. Когда запускается мотор, электроэнергию потребляет только стартер. Когда запуск силового агрегата будет осуществлен, генераторный узел начинает полноценно вырабатывать энергию, чтоб обеспечивает работу всех устройств. Когда мотор работает, генератор также подзаряжает АКБ.

В том случае, если батарея будет заряжена, уровень потребления энергии начинает снижаться, при этом генераторный узел продолжает обеспечивать работу электрических устройств. Если водитель дополнительно включает какое-то оборудование, а мощности генератора для обеспечения его работоспособности не хватает, в работу вступает АКБ.

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

Видео «Наглядный пример работы генераторного устройства»

Как работает генераторный узел и в чем заключается его принцип функционирования — смотрите на видео ниже (автор ролика -zrenie2015).

Назначение, устройство и работа автомобильного генератора

Введение

Автомобильный генератор, непременно входящий в состав оборудования любого транспортного средства, можно сравнить с ролью электростанции в снабжении энергией потребностей народного хозяйства.

Он является основным (при работающем двигателе) источником электроэнергии в машине и предназначен через электрические провода, опутывающие весь автомобиль изнутри, поддерживать заданное и стабилизированное напряжение электросети автомашины. Принцип работы автомобильного генератора основан на теоретическом представлении работы классического электрического генератора, трансформирующего неэлектрические виды энергии в электрическую.

В конкретном случае автомобильного генератора выработка электрической энергии происходит посредством трансформации механического вращательного движения коленчатого вала моторного агрегата.

Общий принцип работы

Теоретические предпосылки, лежащие в основе схемы функционирования электрогенераторов, базируются на широко известном случае электромагнитной индукции, трансформирующей один вид энергии (механический) в другой (электрический). Действие этого эффекта проявляется при помещении медных проводов, уложенных в виде катушки, и помещённых в магнитное поле переменной величины.

Это способствует появлению в проводах электродвижущей силы, которая приводит в движение электроны. Это движение электрических частиц порождает в проводах ток, а на оконечных контактах проводов возникает электрическое напряжение, по уровню напрямую зависящее от того, с какой скоростью изменяется магнитное поле. Выработанное таким образом переменное напряжение необходимо подавать во внешнюю сеть.

В автомобильном генераторе для создания магнитного явления используются обмотки статора, в котором под воздействием поля вращается якорь ротора. На валу якоря размещены токопроводящие обмотки, подключенные к специальным контактам в виде колец. Эти кольцевые контакты также закреплены на валу и вращаются вместе с ним. С колец с помощью токопроводящих щёток и происходит съём электрического напряжения и подача выработанной энергии электропотребителям транспортного средства.

Запуск генератора осуществляется посредством приводного ремня от фрикционного колеса коленчатого вала моторного агрегата, который для начала работы запускается от аккумуляторного источника. Для обеспечения эффективной трансформации производимой энергии диаметр шкива генератора должен заметно уступать в диаметре фрикционному колесу коленвала. Это обеспечивает более высокие обороты вала генераторного агрегата. В этих условиях он функционирует с повышением своего КПД и обеспечивает повышенные токовые характеристики.

Требования

Чтобы обеспечить безопасную работу в заданном диапазоне характеристик всего комплекса электроустройств работа автомобильного генератора должна удовлетворять высоким техническим параметрам и гарантировать выработку стабильного во времени уровня напряжения.

Основным требованием к автомобильным генераторам является стабильная выработка тока с требуемыми мощностными характеристиками. Эти параметры призваны обеспечивать:

подзарядку аккумуляторной батареи;
одновременное функционирование всего задействованного электрооборудования;
стабильное напряжение электросети в широком диапазоне изменения частот вращения вала ротора и динамически подключаемых нагрузок;

Кроме вышеперечисленных параметров, генератор конструируется с учётом его работы в условиях критических нагрузок и должен обладать прочным корпусом, иметь при этом малую массу и приемлемые габаритные размеры, обладать невысокими шумовыми параметрами и приемлемым уровнем производимых промышленных радиопомех.

Устройство и конструкция автомобильного генератора

Крепление

Генератор автомобиля можно легко обнаружить в моторном отсеке, подняв крышку капота. Там он закреплён болтами и специальными уголками к фронтальной части двигателя. На корпусе генератора размещены крепёжные лапы и натяжная проушина устройства.

Корпус

В корпусной коробке генератора установлены почти все блоки агрегата. Он производится с применением металлов лёгких сплавов на основе алюминия, который превосходно подходит для выполнения задачи по отводу тепла. Конструкция корпуса представляет собой соединение двух основных частей:

фронтальной крышки со стороны контактных колец;
торцевой заглушки со стороны привода;

На фронтальной крышке закреплены щётки, регулятор напряжения и выпрямительный мост. Объединение крышек в единую конструкцию корпуса происходит посредством специальных болтов.

Внутренние поверхности крышек фиксируют внешнюю поверхность статора, закрепляя его положение. Также важными конструктивными узлами корпусной конструкции являются фронтальный и тыловой подшипники, которые обеспечивают должные условия функционирования ротора и закрепляют его на крышке.

Ротор

Конструкция роторного узла состоит из схемы электромагнита с обмоткой возбуждения, смонтированной на несущем валу. Сам вал изготавливается из легированной стали дополненной свинцовыми присадками.

На вал ротора также закреплены медные контактные кольца и специальные подпружиненные щёточные контакты. Контактные кольца отвечают за подачу тока на ротор.

Статор

Статорный узел — это конструкция, состоящая из сердечника с многочисленными пазами (в большинстве используемых случаев их количество равно 36), в которые уложены витки трёх обмоток, имеющих между собой электрический контакт или по схеме «звезда», или по схеме «треугольник». Сердечник, именуемый также магнитопроводом, изготовлен в виде полой сферической окружности из металлических пластин, стянутых между собой заклёпками или заваренных в единый монолитный блок.

Для повышения на статорных обмотках уровня напряжённости магнитного поля в процессе производства этих пластин используется трансформаторное железо с усиленными магнитными параметрами.

Регулятор напряжения

Этот электронный узел разработан для компенсации нестабильности вращения роторного вала, который соединён с коленвалом силового агрегата автомобиля, функционирующего в широком интервале изменения числа оборотов. Регулятор напряжения подключен к графитовым токосъёмникам и способствует стабилизации заданного постоянного выходного напряжения, поступающего в электросеть машины. Этим он гарантирует бесперебойную эксплуатацию электрооборудования.

По своему конструкторскому решению регуляторы подразделяются на две группы:

дискретные;
интегральные;

К первому типу относятся электронные блоки, на конструктивной плате которых смонтированы радиоэлементы, разработанные с применением дискретной (корпусной) технологии, отличающейся неоптимальной плотностью компоновки элементов.

Ко второму типу относится большинство современных электронных блоков регулировки напряжения, разработанных с учётом интегрального способа компоновки радиоэлементов, изготовленных на основе тонкоплёночной микроэлектронной технологии.

Выпрямитель

Ввиду того что для правильного функционирования бортовых приборов требуется постоянное напряжение, выход генератора запитывает сеть автомашины через электронный узел, собранный на мощных выпрямительных диодах.

Этот 3-фазный выпрямитель, состоящий из шести полупроводниковых диодов, три из которых подключены на минусовый вывод («массу»), а три других подсоединены к плюсовому контакту генератора, предназначен для трансформации переменного напряжения в постоянное. Физически блок выпрямителя состоит из подковообразного металлического теплоотвода с размещёнными на нём выпрямительными диодами.

Щёточный узел

Этот узел имеет вид пластмассовой конструкции и сконструирован для передачи напряжения на контактные кольца. Содержит внутри корпуса несколько элементов, главные из которых — подпружиненные щёточные скользящие контакты. Они бывают двух модификаций:

электрографитные;
меднографитные (более износостойкие).

Конструктивно щёточный узел зачастую изготавливается в одном блоке с регулятором напряжения.

Система охлаждения

Отвод избыточного тепла, которое образуется внутри корпуса генератора, обеспечивают вентиляторы, закреплённые на его валу ротора. Генераторы, у которых щётки, регулятор напряжения и выпрямительный блок вынесены наружу, за пределы его корпуса и защищённые специальным кожухом, забирают свежий воздух через специальные охлаждающие щели в нём.

Крыльчатка внешнего охлаждения генератора

Устройство классической конструкции, с размещением вышеупомянутых узлов внутри генераторного корпуса, обеспечивают поступление свежего воздушного потока со стороны контактных колец.

Режимы работы

Для уяснения принципа работы автомобильного генератора необходимо представлять и режимы его эксплуатации.

начальный период запуска двигателя;
рабочий режим двигателя.

В первоначальный момент запуска двигателя основным и единственным потребителем, расходующим электрическую энергию, является стартёр. Генератор ещё не участвует в процессе выработки энергии, и поступление электроэнергии в этот момент предоставляет только аккумулятор. Ввиду того что сила потребляемого тока при этой схеме очень велика и может достигать сотен ампер, АКБ приходится интенсивно расходовать запасённую ранее электрическую энергию.

После окончания процесса запуска двигатель выходит на рабочий режим, а генератор при этом становится полноправным поставщиком электропитания. Он вырабатывает ток, необходимый для функционирования различного электрооборудования, подключающегося в работу. Вместе с этой функцией генератор производит заряд аккумулятора при работающем двигателе.

После набора аккумулятором необходимого резервного заряда, необходимость в процессе подзарядки уменьшается, потребление тока заметно падает, а генератор продолжает поддерживать работу только электрооборудования. По мере подключения в работу других ресурсоёмких потребителей электроэнергии, мощности генератора в отдельные моменты времени может не хватать для обеспечения суммарной нагрузки и тогда в общую работу включается аккумулятор, работа которого в этом режиме характеризуется при этом быстрой потерей заряда.

Заключение

Автомобильный генератор сконструирован и рассчитан на электропитание штатных электроприборов и подзарядку аккумулятора трансформацией механической энергии коленвала силового агрегата в электрическую.

Генератор располагается под капотом на фронтальной части двигателя. Конструкция генератора содержит в себе основные узлы — корпус, статор, ротор, подшипники, регулятор напряжения, выпрямительный мост, щёточный узел и вентиляторы.

Автомобильный генератор: устройство, назначение и неисправности

Генератор предназначен для питания электрическим током всех потребителей и для подзарядки аккумуляторной батареи при работе двигателя на средних и больших оборотах. На современные автомобили устанавливается генератор переменного тока. Он включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Однако питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи.

А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. При этом, по мере увеличения частоты вращения ротора генератора, вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Поэтому генератор работает в паре с регулятором напряжения. Регулятор напряжения является электронным прибором, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6 – 14,2 вольта.

Устройство автомобильного генератора

Статор (неподвижная часть генератора) представляет собой обмотки с магнитопроводом, в которых образуется электрический ток. Ротор – вращающаяся часть генератора. Ротор состоит из обмоток возбуждения с полюсной системой, вала и контактных колец. Кольца выполняются чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. Для снижения износа и предотвращения окисления они могут изготавливатья из латуни или нержавеющей стали. К кольцам присоединяются выводы обмотки возбуждения. Питание к обмоткам подается через щетки (скользящие контакты), которые прижимаются к кольцам с помощью пружин. Щетки бывают двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют более высокое электрическое сопротивление, что снижает выходные характеристики генератора, зато они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Существуют и бесщеточные генераторы, у которых на роторе расположены постоянные магниты, а обмотки возбуждения – на статоре. Отсутствие щеток и контактных колец повышает надежность генератора, но увеличивает массу и шумность при работе.

При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно разнополярные полюсы, т. е. направление и величина магнитного потока, пронизывающего катушку, меняется, что и приводит к появлению в ней переменного напряжения. Так как потребители электрической сети автомобиля работают на постоянном напряжении, в схему генератора вводится диодный выпрямитель.

Диодный мост и регулятор напряжения Конструкция и привод генераторов

Электронные регуляторы напряжения, как правило, встроены в генератор (“таблетка”) и объединены со щеточным узлом. Иногда они располагаются отдельно в подкапотном пространстве. Регуляторы изменяют ток возбуждения путем изменения времени включения обмотки ротора в питающую сеть. Устройства необслуживаемые, необходимо лишь контролировать надежность контактов. Существуют регуляторы напряжения, наделенные функцией термокомпенсации, – они измененяют напряжение зарядки в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для обеспечения оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение подводится к батарее, и наоборот.

Генераторы выпускаются в двух конструктивных исполнениях – “классическом”, с вентилятором у приводного шкива, и компактном, с двумя вентиляторами внутри генератора. Так как “компактные” генераторы имеют привод с более высоким передаточным отношением, их называют еще высокоскоростными генераторами.

Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива генератора, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток. На современных моделях, как правило, привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра. Привод генератора может осуществляться как отдельно, так и одним ремнем вместе с насосом охлаждающей жидкости (“помпой”). Натяжение ремня регулируется либо отклонением корпуса генератора, либо (в случае применения поликлинового ремня) натяжными роликами при неподвижном генераторе.

Возможна ли замена генератора одной марки на другой? Вполне, если выполняются следующие условия:

энергетические характеристики заменяющего генератора не ниже, чем у заменяемого;
передаточное число от двигателя к генератору одинаково;
габаритные и крепежные размеры заменяющего генератора позволяют установить его на двигатель. Большинство генераторов зарубежного производства имеют однолапное крепление, а отечественные крепятся за две лапы, поэтому замена “иномарочного” генератора отечественным потребует замены кронштейна;
электрические схемы генераторных установок аналогичны.

Неисправности автомобильного генератора

ВИДИМАЯ НЕПОЛАДКА	ПРИЧИНА	СПОСОБ УСТРАНЕНИЯ
Контрольная лампа заряда не горит при включении зажигания	Разряжен либо неисправен аккумулятор	Зарядить или заменить аккумулятор
	Перегорела лампа на приборной панели	Заменить
	Нет контакта провода массы с задней частью генератора	Проверить надежность контакта массы, очистить и подтянуть болты крепления провода массы
	Нарушение целостности провода между выводом подключения лампы на генераторе и приборной панелью	Проверить вольтметром или омметром по электрической схеме
	Не подсоединены разъемы между генератором и приборной панелью	Проверить и, если требуется, заменить разъемы
	Щетки неплотно прилегают к контактным кольцам (“зависли” либо износились)	Проверить длину (min=5 мм) и свободу перемещения щеток в щеткодержателе
	Дефект регулятора напряжения	Заменить регулятор напряжения
	Сильный износ роторных колец	Проверить и, если требуется, заменить роторные кольца
	Обрыв обмоток ротора генератора	Проверить ротор, при необходимости заменить.
Контрольная лампа заряда гаснет при увеличении оборотов двигателя, но на аккумуляторе зарядки нет	Ослабло натяжение клинового ремня	Натянуть клиновой ремень
	Обрыв диодов диодного моста	Проверить и заменить диодный мост
	Дефект регулятора напряжения	Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
	Провод между генератором и аккумулятором имеет плохой контакт	Проверить и заменить провод, после чего проверить диодный мост в генераторе.
Контрольная лампа заряда не гаснет при увеличении оборотов двигателя	Ослабло натяжение клинового ремня	Натянуть клиновой ремень
	Неисправность диодного моста или обмотки статора	Проверить и заменить диодный мост или обмотку
	Дефект регулятора напряжения	Проверить и, если требуется, заменить реле регулятор напряжения
	Провод между генератором и контрольной лампой имеет контакт с массой	Найти и устранить замыкание или заменить жгут проводов, после чего проверить диодный мост в генераторе
Контрольная лампа заряда горит при выключенном зажигании	Короткое замыкание диода	Проверить диоды, и заменить диодный мост
Аккумулятор выкипает	Неисправность реле регулятора напряжения	Заменить реле регулятор и проверить диоды, при необходимости заменить диодный мост

Правила эксплуатации генератора (по Остеру)

И напоследок несколько “вредных” советов, как быстро и без проблем “сжечь” генератор:

Самый лучший и быстрый способ – “Переплюсовка”. Поменяйте местами провода от клемм аккумуляторной батареи, при этом возможен не только оптический эффект (яркая вспышка внутри генератора, легкое дымовое облако), но также звуковой (от щелчка до хлопка и шипения), обонятельный (почувствуете непередаваемый аромат горящих проводов!), и, наконец, тактильный (ожог 1-3 степени – подбирается экспериментально!) После применения этого способа диодный мост выгорает с вероятностью 99%, статор – 60%, реле-регулятор – 20%, провода – 10%, автомобиль целиком – 0,01%! Способ очень эффективен при “прикуривании”. Возможны побочные эффекты – выгорание бортовых компьютеров, сигнализации, музыки и т.д. Большой плюс – не требует специальных навыков и знаний, легко осваивается начинающими.
Способ “Мойка”. Помойте двигатель своей машины. Особенно тщательно помойте генератор, проследите, чтобы потоки воды прополоскали все внутренности агрегата. Ни в коем случае не продувайте генератор после мойки! Сразу же заводите машину и включите побольше нагрузок – весь свет, обогрев, музыку. Если эффект не произошел – повторите попытку. Эффект появится, поверьте. Плюс – сгоревший генератор будет чистым.
“Дедовский” метод – сдёргивание плюсовой клеммы аккумулятора на работающем двигателе вроде бы для проверки зарядной системы. Процент сгоревших релюшек увеличивается до 50-70%. Способ требует определенной сноровки – главное, чтобы было побольше искр! Возникающие в цепях высоковольтные коммутационные процессы рано или поздно должны будут сжечь хоть что-нибудь в Вашем генераторе, или, в крайнем случае, в машине! Как всегда, рекомендуется включить побольше всяких там нагрузок – свет, печки, подогрев. Способ не очень эффективен на старых машинах, но главное – верить, что так и будет!
“Лужа” – способ, которым пользуется множество автолюбителей, даже не подозревая об этом. При этом многие искренне уверены, что автомобиль и его агрегаты, включая генератор, по водонепроницаемости должен быть сродни подводной лодке. Дерзайте! Как много неисследованных глубин ждут своих первооткрывателей! И еще простой совет – лужу надо проезжать на возможно максимальной скорости, тщательно следя, чтобы брызги равномерно захлестывали подкапотное пространство. Отсутствие защитных кожухов и поддонов во многом облегчит Вашу непростую задачу. Очень большой плюс – способом можно пользоваться практически ежедневно, не выходя из машины!
Способ “Меломан”. Для очень крутых! Поставьте в Вашу машинку супер магнитолку, парочку CD чейнджеров, пару-тройку ламповых усилителей ватт по 200-300, сабвуфер ватт на 500, ну колонок с десяток, лучше полтора. Вообще, чем больше – тем лучше! Баксов на 12-25 тысяч! (Это не враки – случай зафиксирован!) Включайте! Если через пару минут генератор все ещё работает, а характерного дыма и запаха все еще нет – значит Вы поставили слишком дешёвую аппаратуру!
“Аккумуляторный” способ – наиболее коварный и таинственный из всех, поскольку его осознание требует понимания химических и физических процессов (ну хотя бы закон Ома, что уже не всем дано!) А если по-простому – используйте давно просроченный аккумулятор, не моложе трех-пяти лет. Чем старше – тем больше вероятность, что в аккумуляторе окажется короткозамкнутая банка. При этом аккумулятор может подавать признаки жизни – заводить машину, подзаряжаться от зарядного устройства и т.д., но при этом он становится мощной паразитной нагрузкой в цепи генератора. Возможно, что силы тока будет хватать на работу инжектора, но при включении дальнего света и обогрева генератор будет греться так, что его можно использовать для приготовления яичницы в походных условиях! Главное – не обращать на это внимания, и способ когда-нибудь сработает!

Неисправности щеток генератора: найти и устранить

Где находятся щётки генератора и для чего они нужны
Признаки неисправности
Как проверить щетки
Как избежать серьезных поломок
Факторы, сокращающие ресурс генератора
Ремонт или замена?

Одна из проблем с электрикой автомобиля подразумевает износ щеток генератора. Если преобразователь тока выходит из строя, то многие водители спешат его выбросить и покупают новый. Однако часто проблема кроется в истирании угольков — достаточно их заменить, и деталь снова заработает.

Где находятся щётки генератора и для чего они нужны

Щетки применяются в любом электрическом двигателе, каковым является и автомобильный генератор. Они расположены под крышкой устройства, непосредственно соприкасаются с вращающимся коллектором преобразователя (ламелями) на роторе. Ламели — это медные контакты в виде колец, которых на преобразователе всего два.

Как и было написано, графитовые угольки расположены под крышкой — задней, которая на установленном преобразователе смотрит в сторону двигателя. Чтобы вытащить их, не нужно целиком демонтировать генератор с машины, щеточный узел держится на одном болте и подключен к регулятору напряжения. Однако на некоторых автомобилях снимать устройство придется, так как конструкция там не позволяет поступить иначе.

Признаки неисправности

Ниже приведены явные признаки неисправности щеток генератора, указывающие на время их замены:

без повода отключаются электроприборы в машине — при движении автомобиля неожиданно гаснут фары, стопы, отключается автомагнитола;
оптика работает тускло, часто мигает;
постоянно горит лампочка АКБ на панели приборов — мерцающая пиктограмма укажет на недостаточное получение батареей тока;
резко снижается бортовой ток автомобиля, двигатель трудно заводится;
аккумулятор быстро садится, даже после продолжительной езды;
свистит ремень — в этом случае надо проверить натяжение, так как если генератор не будет вращаться с должной скоростью, то и АКБ нормально заряжаться не будет.

Рекомендуется проверять устройство преобразования тока каждые 40-50 тыс. км пробега машины. Именно на этом отрезке времени щетки преобразователя обычно изнашиваются. Устройство становится не в состоянии заряжать АКБ, отчего та быстро садится.

Еще одним признаком, указывающим на проблему с генератором, является запах гари и в некоторых случаях — появление дымка из-под капота. Это свидетельствует об отслоении дорожек и кусков резины от приводного ремня. Такое происходит по причине подклинивания какого-то навесного оборудования — возможно обводных роликов. Преобразователь с неисправным ремнем не сможет нормально работать.

Как проверить щетки

Самый просто способ — проверить предохранитель, отвечающий за генератор. При неисправности, замените его. Потом желательно осмотреть целостность ремня, проводки и корпуса преобразователя. Если все в порядке, то надо переходить к контролю щеток.

Чтобы проверить, стерлись щетки генератора или нет, надо измерить их остаточную длину. Если элементы короче 5 мм, то их надо заменять. Контроль угольков обязан проводиться при плановом осмотре электрики автомобиля.

Однако этот способ даст лишь поверхностное представление о состоянии щеток. Да и на многих автомобилях графитовые элементы совмещены с регулятором напряжения, а поэтому заодно проверяется и эта деталь. Как правило, для проверки используют мультиметр — но сойдет и обычная 12-вольтовая лампочка. Она соединяется с угольками, а на массу и плюс регулятора напряжения подается ток в 12 вольт. Индикатор должен гореть, а при увеличении напряжения (15 В и выше) — тухнуть.

Другой способ, уже с использованием тестера (мультиметра). Включить бортовое напряжение, мотор не заводить — напряжение должно быть в пределах 12 В. После этого на заведенном двигателе замерить напряжение на клеммах аккумулятора и выводах генератора. Ток должен находиться в пределах 13-14,7 вольта. Если заметны колебания в большую сторону, то идет перезаряд (скорее всего, неисправен регулятор). А если отклонение в меньшую сторону, что-то со щетками или поступлением тока.

Если конструкция автомобиля не предусматривает проверку и замену щеток на месте, придется сначала демонтировать устройство преобразования тока. Например, так устроено большинство модификаций Киа Рио.

Ниже подробная инструкция по снятию генератора, когда защита двигателя не затрагивается:

Поднять капот машины.
Скинуть клеммы с АКБ, чтобы не было замыкания.
Открутить верхний болт кронштейна на котором крепится генератор.
Отпустить нижний болт крепления. Не нужно его целиком выворачивать, надо лишь снизить усилие на натяжитель ремня.
Ослабить натяжение и скинуть ремень.
Скинуть фишку напряжения.
Потянуть генератор на себя, открутить провод и снять устройство.
Разобрать заднюю крышку, головкой на 8 выворачивая гайки.
Головкой на 7 отвернуть гайки крепления щеточного узла.
Вытянуть и снять таблетку с графитовыми элементами в сборе.

Дальше нужно осмотреть состояние щеток. Если они требуют замены, то нужно снять их из узла и поставить новые. Можно также целиком заменить таблетку, но стоить это будет дороже. При умении обращаться с паяльником, расходы удастся заметно снизить и сэкономить. Задача простая — отпаять обратные концы угольков, чтобы детали выпали из своих посадочных отверстий.

В процессе установки новых щеток, не забудьте вдеть сначала пружинки. Под каждый уголек предусмотрена пружина, которая держит элементы внутри гнезд таблетки. Их тоже желательно заменить новыми — идут в комплекте.

Как избежать серьезных поломок

Чтобы не попасть на замену всего генератора и более тяжелый ремонт автомобиля, щетки надо вовремя заменять. Неисправный преобразователь не будет питать аккумулятор, из-за чего увеличится зарядный ток устройства. Это повлечет за собой другие, более тяжелые последствия — к примеру, разрушение диодного моста.

Помните, что генератор имеет самую большую скорость вращения из всех узлов автомобиля — его обороты даже превышают частоту оборотов силового агрегата. Они составляют примерно 10-14 тыс. об/мин, что в 2-3 раз больше, чем у ДВС. Поэтому срок службы электродвигателя и ниже в два раза.

Условно поломки генератора делят на механические и электрические. В первом случае косвенным признаком неисправности становится повышенная шумность работы устройства, что характеризует поломку подшипников в передней крышке. В случае электрического повреждения наблюдается отсутствие напряжения АКБ, низкий ток или превышение заряда.

Факторы, сокращающие ресурс генератора

Заметно сократить ресурс генератора могут:

резкие перепады температуры и постоянная эксплуатация машины — в подкапотном пространстве в этом случае образуется вредный конденсат;
плохое качество изготовления комплектующих — поэтому при замене генератора и его деталей, не стоит экономить на оригинальных расходниках;
проливы различных технических жидкостей (антифриза, масла для ГУР) — агрессивные жидкости легко разъедают щетки преобразователя, а также соединяясь с пылью, образуют токопроводящую среду и приводят к замыканиям;
внешние факторы — реагенты, грязь, влага;
износ отдельных компонентов — не только щетки, но и ремень, подшипники, шкив и т. д.

Регулятор напряжения и диодный мост имеют сравнительно солидный запас прочности.

Распространенной причиной неисправности преобразователя 24/12 вольт в машине является банальный износ и коррозия. Щетки тоже повреждаются чаще всего именно из-за длительной эксплуатации автомобиля.

Ремонт или замена?

Безусловно, ремонт обходится дешевле замены, особенно, если стерлись щетки. Эти расходники стоят недорого, замена проводится легко, без использования специального оборудования. Также устройство проще восстановить, если разрушены подшипники.

Техническое обслуживание генератора надо проводить в срок, а на любой признак (вой, гул, тусклое свечение лампы аккумулятора) быстро реагировать. В противном случае в скором времени придется менять уже преобразователь, так как после внутреннего замыкания и поломок трудно изнашиваемых деталей, ремонт нецелесообразен.