Как работает генератор в автомобиле

В современном автомобиле множество устройств, которым необходима электроэнергия. Ее выработкой во время работы двигателя занимается генератор. В статье разберем, как функционирует это устройство, из чего оно состоит и как за ним ухаживать.

• Что такое генератор
• Принцип работы генератора
• Зачем нужен генератор?
• Основные компоненты генератора
• Процесс выработки электроэнергии
• Признаки неисправности генератора
• Как продлить срок службы генератора?
• Заключение

Автомобильный генератор — устройство, расположенное рядом с двигателем, которое отвечает в машине за преобразование механической энергии в электричество. Приведение генератора в действие осуществляется с помощью поликлинового ремня, то есть этот агрегат работает только тогда, когда заведен мотор.

На заре автомобилестроения генераторы могли выдавать только постоянный ток. Устройства были громоздкими и маломощными. В середине ХХ века начала стремительно развиваться полупроводниковая промышленность, появились мощные выпрямительные диоды. Все это позволило перейти с постоянного на переменный ток, уменьшить размеры генераторов, сделать их более эффективными и мощными.

Пошагово разберемся, как функционирует это устройство.

1. Во время работы двигателя крутящий момент передается на шкив генератора через специальный поликлиновый ремень.
2. Вращающийся шкив раскручивает ротор. Создается постоянное магнитное поле за счет тока, проходящего по обмотке возбуждения. Простыми словами, ротор становится постоянно вращающимся магнитом. Благодаря электромагнитной индукции в обмотках статора возникает электрическое напряжение. В этот момент генерируется трехфазный переменный ток, использовать который пока что нельзя.
3. Переменный ток, который снимается с обмоток статора, преобразуется в постоянный при помощи выпрямителя — диодного моста.
4. За счет регулятора напряжение в бортовой сети всегда находится в определенных пределах в зависимости от времени года. Летом этот показатель находится на уровне 13-13,5 В, а зимой — 14-14,5 В. Такая разница связана с тем, что при высокой и низкой температуре АКБ требуется разное напряжение для зарядки.

Особенность любого генератора в том, что он способен выполнять две функции: создавать электроэнергию и потреблять ее (то есть работать как электродвигатель). Например, именно поэтому в системе «мягкого гибрида» генератор выполняет роль стартера — он так и называется «стартер-генератор».

Генератор обеспечивает постоянным током сразу множество потребителей — это его основное назначение. Приведем примеры:

• зажигание (все устройства и приборы, которые участвуют в появлении электроискры для поджога топливовоздушной смеси);
• медиасистема;
• аккумуляторная батарея автомобиля;
• освещение снаружи и внутри салона;
• электроприводы дверных стекол и зеркал заднего вида;
• системы отопления и кондиционирования;
• подогревы переднего и заднего стекол, сидений.

Все эти устройства не может обеспечить электричеством один аккумулятор. Он бы быстро разрядился и перестал работать. Вместо этого во время работы двигателя в дело вступает генератор, который питает потребителей и параллельно заряжает АКБ.

Если генератор выйдет из строя во время движения автомобиля, то на приборной панели загорится контрольная лампочка (пиктограмма АКБ), а машина некоторое время будет работать на ресурсе аккумулятора. Как только батарея разрядится, двигатель заглохнет.

Генератор — удобное и эффективное решение для автомобиля. Его единственный недостаток заключается в небольшом уменьшении мощности двигателя и увеличении расхода топлива. То есть повышенное потребление бензина при работающем кондиционере — результат работы генератора.

Строение генератора вне зависимости от марки и модели авто всегда выглядит практически одинаково. Разница может заключаться в качестве его комплектующих. Перечислим ниже компоненты этого устройства.

Ротор. Это вал с двумя сердечниками из стали и обмоткой возбуждения, концы которой выходят на контактные кольца, сделанные из меди или стали. Ротор постоянно вращается.

Статор. Статичный элемент генератора. В его конструкцию входят сердечник из металлических пластин и медные якорные обмотки. В типовом генераторе автомобиля находится статор с тридцатью шестью пластинами и тремя обмотками.

Диодный мост. Это устройство для выпрямления тока, то есть его трансформации из переменного в постоянный, пригодный для работы электроприборов. Мост — это несколько силовых диодов, которые объединены массивной теплоотводящей радиаторной пластиной. Обмотку возбуждения в большинстве случаев питает отдельный каскад выпрямителя.

Щеточный узел. Представляет собой пластиковый фиксатор, в котором установлены подпружиненные щетки из графита. Они соприкасаются с токосъемными кольцами на валу ротора. Щеточный узел в некоторых конфигурациях может быть изготовлен в едином корпусе с регулятором напряжения. Благодаря этому можно не покупать новый генератор каждый раз, когда ломается регулятор или выходят из изнашиваются щетки. Достаточно купить одну небольшую деталь — это облегчает и удешевляет ремонт.

Регулятор напряжения. Это полупроводниковая схема, с помощью которой в генераторе выполняется управление током в обмотке возбуждения ротора. Регулятор позволяет поддерживать стабильное напряжение в бортовой сети автомобиля вне зависимости от количества и мощности потребителей. Например, если включается устройство, которому нужно много электричества (кондиционер), регулятор повышает ток в обмотке возбуждения. То же самое происходит, когда меняется температура окружающего воздуха — так получается защитить АКБ от разряда.

Корпус. Для изготовления кожуха генератора используется алюминиевый сплав. В нем есть передняя и задняя крышки. К передней крепится статор. А на задней расположены остальные устройства: регулятор напряжения, диодный мост, щетки генератора. Каждая крышка содержит в себе подшипники, которые служат вспомогательным элементом для свободного вращения ротора.

Шкив. Этот элемент также называют «приводом». Фактически он не является частью генератора, но имеет большое значение в его работе. Именно шкив соединяет ротор с коленвалом силовой установки при помощи поликлинового ремня. На привод устанавливается обгонная муфта, чтобы избежать рывков и сделать передачу вращения плавной.

Основа функционирования генератора — электромагнитная индукция.

1. Катушку с обмоткой из медного провода пронизывает магнитный поток.
2. Из-за этого на ее выводах формируется электрическое напряжение.
3. Этот принцип действует и в обратную сторону: если подать через катушку ток, то образуется магнитный поток.

Главная характеристика работы генератора — сила тока, которую регулятор удерживает в заранее заданных пределах. Если эта величина слишком большая, то у АКБ случится перезаряд, что приведет к быстрому выходу из строя. Если сила тока низкая, то аккумулятор не будет заряжаться и может полностью потерять заряд.

Существует несколько «симптомов», которые наиболее явно говорят о том, что у автомобиля проблемы с генератором.

• Во время работы двигателя контрольная лампа неисправности системы зарядки аккумуляторной батареи мигает или горит постоянно. В норме она загорается на короткий срок после включения зажигания и старта двигателя. После этого лампа должна погаснуть. Проблема может быть не только в генераторе, но и в самом АКБ, но проверить надо оба устройства.
• Аккумулятор разрядился или выкипел (перезарядился). Причина — низкое или чрезмерно высокое напряжение от генератора.
• Фары и ходовые огни светят тускло, а звуковой сигнал стал хриплым и тихим. Эти признаки всегда наблюдаются при работающем двигателе, потому что в этот момент устройства потребляют электроэнергию от автогенератора.
• Фары сильно меняют яркость, когда увеличивается число оборотов двигателя. Такое в норме может случиться, если на холостом ходу нажать педаль акселератора и резко поднять обороты. Но при движении или во время остановки с заведенным двигателем фары должны гореть ярко и ровно. Эта неисправность говорит о том, что генератор не способен поддерживать одинаковое напряжение в сети.
• Генератор начал издавать непривычные звуки. По их характеру можно определить причины. Вой говорит о возможных проблемах в обмотке статора. Хруст — поломка подшипника или муфты. Свист — слабое натяжение ремня.

Чтобы не столкнуться с поломкой, следуйте нашим советам.

• Следить за состоянием АКБ. Если батарея не держит заряд, генератору придется работать с повышенной нагрузкой. Это приведет к более быстрому износу.
• Проводить техническое обслуживание. Сверьтесь с регламентом ТО автомобиля и следуйте ему. Доверяйте диагностику только профессионалам — сотрудникам официальных дилерских центров производителя.
• Избегать длительной работы на холостом ходу. Это изнашивает генератор.
• Правильно подключать АКБ. Если перепутать клеммы во время «прикуривания», можно испортить не только генератор, но и другие электроприборы.
• Проводить ревизию. Во время технического обслуживания специалисты осматривают генератор снаружи и оценивают его состояние. При ревизии они разбирают устройство, проверяют каждый его компонент и исправляют недостатки.

• Генератор — устройство, которое обеспечивает энергией различные электроприборы автомобиля во время работы двигателя.
• Генератор также заряжает АКБ во время движения, чтобы всегда поддерживать уровень заряда на оптимальном уровне.
• Если после запуска мотора загорелась и не погасла контрольная лампочка АКБ, лучше сразу остановиться и заглянуть под капот. При обрыве поликлинового ремня или невозможности повторно завести автомобиль лучше вызвать эвакуатор.
• Если под капотом появились подозрительные звуки или световые приборы стали работать с перебоями, имеет смысл заехать на СТО, чтобы проверить состояние генератора.

На длительность и качество работы генератора напрямую влияет АКБ. Если с батареей есть проблемы, устройство может быстро выйти из строя.