Автоэлектрика

Как устроен автомобильный генератор

Наиболее важным звеном в электрической системе любого автомобиля является генератор. Данный агрегат предназначен для выработки электричества, без которого невозможна работа двигателя и всего оборудования. К слову сказать, без генератора мотор работать сможет, но не долго – до разрядки аккумуляторной батареи. Независимо от марки и модели автомобиля, будь то ВАЗ-2110, ВАЗ-2107 или Шевроле Камаро, устройство генератора практически одно и то же.

Устройство генератора

На современные автомобили производители устанавливают трехфазные генераторы переменного тока. Основными частями данного агрегата являются:

«Анатомия» генератора

Корпус

Корпус автомобильного генератора изготавливается из сплавов легких металлов (как правило, применяется дюралюминий) для уменьшения веса устройства. Для обеспечения эффективного теплоотвода в корпусе имеется большое количество вентиляционных отверстий. Устройство системы охлаждения у разных моделей генераторов различно и зависит от величины рабочих оборотов генератора и от того, насколько тяжелы температурные условия в подкапотном пространстве автомобиля. Например, у ВАЗ-2106 имеется одна крыльчатка, выгоняющая горячий воздух из корпуса, тогда как у ВАЗ-2109, а также у моделей 2110 и 2112 два вентилятора гонят воздушные потоки навстречу друг другу. В передней и задней стенках размещены подшипники, на которых вращается ротор.

Генератор

Обмотка

Обмотка статора выполняется из медного провода, уложенного в пазы сердечника. Сам сердечник изготавливается из трансформаторного железа, обладающего улучшенными магнитными свойствами. Поскольку генератор трехфазный, у статора имеются три обмотки, соединенные друг с другом треугольником. Из-за того, что устройство во время работы подвержено сильному нагреву, провод обмоток покрыт двумя слоями теплоизоляционного материала. Обычно для этого используется специальный лак.

Ротор

Ротор – это электромагнит с одной обмоткой, расположенной на валу. Поверх обмотки закреплен ферро-магнитный сердечник диаметром немного меньше внутреннего диаметра статора (на 1,5 – 2 мм). На валу ротора также размещаются медные кольца, соединяющиеся с его обмоткой посредством графитовых щеток. Кольца предназначены для подачи управляющего напряжения с реле-регулятора на обмотку ротора.

Реле-регулятор

Реле-регулятор – это электронная схема, которая контролирует и регулирует напряжение на выходе генератора. Данное реле служит для защиты агрегата от перегрузок и поддерживает напряжение в бортовой сети автомобиля порядка 13,5 В. Более совершенные реле-регуляторы имеют датчик температуры для того, чтобы в зимнее время устройство выдавало более высокое напряжение (до 14,7 В). Устанавливается либо внутри генератора в одном корпусе с графитовыми щетками, либо (чаще всего) вне корпуса, в этом случае щетки крепятся на специальном щеткодержателе.

Реле-регулятор

Выпрямитель

Выпрямитель, или диодный мост, состоит из шести диодов, расположенных на печатной плате и соединенных между собой попарно по схеме Ларионова. Задача выпрямителя – преобразование трехфазного переменного тока в постоянный. Автомастера нередко называют его «подковой» за внешний вид.

Работа автомобильного генератора

Основополагающий принцип работы автомобильного генератора – возникновение переменного электрического тока в обмотках статора под действием постоянного магнитного поля, образующегося вокруг сердечника ротора. После запуска двигателя ротор приводится в действие приводным ремнем.

На моделях ВАЗ-2106 и ВАЗ-2107 он зубчатый, на автомобилях ВАЗ-2109, ВАЗ-2110, ВАЗ-2112 – ручейчатый, или поликлиновый. Применение поликлинового ремня позволяет обеспечить большее передаточное отношение, а следовательно более высокие рабочие обороты агрегата и большую эффективность. Обычный клиновый ремень невозможно применять для высокооборотиствх генераторов, подобных 94.3701, устанавливаемых на автомобили ВАЗ-2110 и ВАЗ-2112, поскольку он будет усиленно изнашиваться из-за слишком маленького шкива.

На обмотку ротора подается напряжение, и возникает магнитный поток. Во время вращения ротора в обмотках статора возникает ЭДС. Реле-регулятор изменяет силу тока в зависимости от нагрузки, снимаемой с положительной клеммы генератора таким образом, чтобы обеспечить зарядку аккумулятора или поддержание уровня его заряда, а также обеспечить электричеством каждое устройство, подключенное к бортовой сети автомобиля.

Как продлить жизнь генератору

Первое, за чем нужно тщательно следить, натяжение приводного ремня. При недостаточном натяжении ремень будет постоянно пробуксовывать, в результате чего быстро износится, а генератор не сможет выдать требуемое напряжение. Сильно натянутый ремень излишне перегружает подшипники агрегата, что ведет к быстрому их износу и замене.

О неполадках в работе автомобильного генератора сигнализирует контрольная лампа на панели приборов. Если она загорается, значит, устройство не справляется со своей задачей, а именно выдает недостаточное напряжение. Признаками неполадок являются:

Если своевременно выявить неисправность, цена ремонта будет невысокой. В противном случае невнимательность или простая халатность приведет к замене всего устройства.

Замена генератора на более мощный

Многие владельцы ВАЗ-2106 и ВАЗ-2107 недовольны работой штатного генератора, который способен выдать силу тока всего 42 Ампера. В качестве альтернативы идеально подходит агрегат от автомобиля ВАЗ-2109 мощностью 55 Ампер. Его крепления в точности совпадают с «родными».

Разница лишь в том, что у автомобиля ВАЗ-2109 в генератор втыкается один провод вместо двух у «шестерочного», поэтому лишний провод, идущий от реле напряжения нужно изолировать от остальных. Также потребуется заменить зарядное реле РС-702, установленное штатно на генератор ВАЗ-2106 (2107), на более современное РС-527 или его аналог. Если этого не сделать, то на панели приборов автомобиля постоянно будет гореть лампочка разряда, гаснуть же она будет, наоборот, когда аккумулятор разряжается.

Как устроен стартер автомобиля

Устройство стартера автомобиля обеспечивает запуск двигателя ключом зажигания из салона в любых погодных условиях. Большинство современных стартеров аналогичны принципом действия, устройством. Все они, по сути, являются электродвигателями большой мощности кратковременного действия (10 с при нормальной температуре, 15 с зимой). Пусковой цикл состоит из трех попыток с интервалом 30 с между ними. Поскольку у автомобиля имеется единственный источник электроэнергии (аккумулятор), то конструкторы выбрали для стартеров электродвигатель постоянного тока.

Устройство стартера

Принципиальная схема

Запуск двигателя осуществляется прокручиванием венцом маховика, к которому подведена шестерня стартера. Она зацепляется зубьями с маховиком лишь при срабатывании втягивающего реле, прокручивает маховик мощным усилием (демонстрируется на видео), после чего, возвращается в прежнее не зацепленное состояние. Принцип работы стартера основан на перемещении обгонной муфты, названной бендиксом на валу при срабатывании реле.

Как только скорость маховика становится выше скорости электродвигателя (что свидетельствует о запуске мотора машины), шестерня бендикса отбрасывается обратно, расцепляясь с маховиком. Для этого на валу стартера имеются винтообразные шлицы. Работа стартера кратковременна, после отбрасывания шестерни он в движении автомобиля не участвует. Это обеспечивается конструкцией – шестерня вращается свободно лишь в одну сторону.

Таким образом, последовательность действий при запуске двигателя автомобиля выглядит следующим образом:

  1. ключ зажигания замыкает цепь, подающую напряжение на обмотки реле стартера;
  2. шестерня бендикса продольно перемещается по валу, зацепляясь с шестерней маховика (на чем и основан принцип работы этого узла);
  3. одновременно с перемещением замыкается цепь, подающая напряжение на обмотки электродвигателя стартера;
  4. при устойчивой работе мотора автомобиля шестерня бендикса отбрасывается в исходное положение.

В различных модификациях конструкторы увеличивают ресурс агрегата запуска автомобиля, изменяя коллектор (щетки служат дольше), используя смешанное возбуждение обмоток. Надежность расцепления увеличивается специальным реле, состоящим из двух обмоток с одинаковым количеством витков. Принцип работы основан на компенсации противоположных полюсов, при которой сердечник размагничивается, после чего, мощности возвратной пружины становится достаточно для возвращения якоря в исходное состояние. Шестерня расцепляется с маховиком, силовые контакты так же размыкаются. На видео показана работа узлов классического стартера, другие виды агрегата имеют схожее действие, отличаются габаритами.

Типы стартеров

Отличия стартеров различных модификаций заключаются в конструкции устройств зацепления, электрическая часть одинакова у всех. Отличается принцип действия, конструкция двух основных узлов: фрикционного амортизатора, механизма автоматического расцепления.

Классический вариант

Принцип работы стартера классического типа накладывает ограничения на характеристики шестерни муфты, диаметр маховика. Редукторная пара не может иметь соотношение зуба выше 16/18, что требует использования последовательного возбуждения обмоток электродвигателя. Недостатком классического стартера является низкий КПД, сильный нагрев, громоздкая обмотка возбуждения. Режим холостого хода опасен устройству, так как, электродвигатель может «пойти вразнос».

Преимуществом стартера автомобиля с независимым возбуждением является увеличение эффективности, снижение габаритов, отсутствие перегрева. Получают независимое возбуждение тремя способами, учитывая принцип работы ЭДВ:

  1. подключение обмотки к независимому от якоря источнику тока (управляемое возбуждение);
  2. установкой на статор постоянных магнитов (неуправляемое возбуждение);
  3. параллельным подключением обмотки (параллельное возбуждение).

Стартер

С планетарным редуктором

Для автомобиля пригоден лишь второй вариант, улучшенный встроенным в корпус стартера планетарным редуктором. Преимущества конструкции этого типа заключаются в следующем:

Принцип работы планетарного редуктора предполагает высокий износ шестеренок. Для увеличения ресурса главная шестерня отливается из термореактивной пластмассы под давлением, армируется бронзой. Снижается шум при работе, увеличивается прочность, износостойкость. Использование жесткого графита в коллекторных щетках, удаление из материала порошка меди увеличило межремонтный период этого узла. Существуют виды приводных механизмов: инерционные, электромеханические, комбинированные. Муфты свободного хода бывают храповые, роликовые, фрикционно-храповые.