Схема автомобильного генератора, принцип работы и типовые неисправности

Автомобильным генератором называется электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в переменный ток. Основная выполняемая функция – это зарядка аккумуляторной батареи и питание электрического оборудования.

На гибридных автомобилях генератор выполняет функцию стартер-генератора и используется в некоторых других системах типа стоп-старт.

По конструкционному исполнению автомобильные генераторы бывают компактные и традиционные. Они отличаются в основном лишь компоновкой вентилятора, конструкцией корпуса, выпрямительными элементами и приводным шкивом. Практически любой генератор, состоит: ротора, статора, корпуса, блока регулятора напряжения и выпрямительного и щёточного узла.

Структурная схема автомобильного генератора ВАЗ 2106 и ВАЗ-2110

схема генератора ВАЗ 2106
1 – поджимная втулка, 2 – втулка, 3 – буферная втулка, 4 – задняя крышка, 5 – винт крепления выпрямительного блока, 6 – выпрямительный блок, 7 – вентиль (выпрямительный диод), 8 – задний подшипник, 9 – контактные кольца, 10 – вал ротора, 11 – щетки, 12 – вывод «30» 13 – щеткодержатель, 14 – вывод «67», 15 – штекер нулевого провода, 16 – шпилька крепления генератора, 17 – крыльчатка вентилятора, 18 – шкив, 19 – пластины, 20 – кольцо, 21 – передний подшипник, 22 – обмотка ротора, 23 – ротор, 24 – обмотка статора, 25 – статор, 26 – передняя крышка

Для ВАЗ 2110:

схема генератора ВАЗ 2110
1 – кожух, 2 – вывод «В+» для подключения потребителей? 3 – помехоподавляющая емкость 2,2 мкФ, 4 – общий вывод дополнительных выпрямителей (подсоединяется к выводу «D+» блока регулятора напряжения), 5 – держатель положительных выпрямительных диодов, 6 – держатель отрицательных диодов, 7 – выводы обмотки статора, 8 – блок регулятора напряжения, 9 – щеткодержатель, 10 – задняя крышка, 11 – передняя крышка, 12 – сердечник статора, 13 – обмотка статора, 14 – дистанционное кольцо, 15 – шайба, 16 – конусная шайба, 17 – шкив, 18 – гайка, 19 – вал ротора, 20 – передний подшипник вала ротора, 21 – клювообразные полюсные наконечники ротора, 22 – обмотка ротора, 23 – втулка, 24 – стяжной винт, 25 – задний подшипник ротора, 26 – втулка подшипника, 27 – контактные кольца, 28 – отрицательный диод, 29 – положительный диод, 30 – дополнительный диод, 31 – вывод «D» (общий вывод дополнительных диодов)
Схема соединений системы генератора 37.3701 для приборной панели ВАЗ 2105, 2107
Схема соединений системы генератора 37.3701
1 – аккумулятор; 2,3 – отрицательный и дополнительный диод; 4 – генератор; 5 – положительный диод; 6 – статорная обмотка; 7 – регулятор напряжения; 8 – роторная обмотка; 9 – емкость для подавления радиопомех; 10 – блок монтажный; 11 – контрольная лампа идикатор заряда батареи; 12 – измеритель напряжения вольтметр; 13,14 – реле и выключатель зажигания;

Для приборной панели ваз 2107

Схема соединений системы генератор Для приборной панели 2107
1 — аккумулятор; 2 — отрицательный диод; 3 — дополнительный диод; 4 — генератор; 5 — положительный диод; 6 — обмотка статора; 7 — регулятор напряжения; 8 — обмотка ротора; 9 — емкость подавления радиопомех; 10 — монтажный блок; 11 — контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи в комбинации приборов; 12 — вольтметр; 13 — реле зажигания; 14 — выключатель зажигания.
Схема соединений системы генератора Г-222

Для автомобиля ВАЗ 2105

Схема соединений системы генератора Г-222 ВАЗ 2105
1 – генератор; 2 и 3 – отрицательный и положительный диод; 4 – обмотка статора; 5 – регулятор напряжения; 6 – роторная обмотка; 7 – емкость для подавления радиопомех; 8 – батарея аккумулятора; 9 – реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи; 10 – блок монтажный; 11 – контрольная лампа заряда АКБ в комбинации приборов; 12 – вольтметр; 13 – реле зажигания; 14 – выключатель зажигания

Для автомобиля ВАЗ 2107

Схема соединений системы генератора Г-222 ВАЗ 2107

1 — генератор;
2 — отрицательный диод;
3 — положительный диод;
4 — обмотка статора;
5 – регулятор напряжения;
6 – обмотка ротора;
7 – конденсатор для подавления радиопомех;
8 — аккумуляторная батарея;
9 — реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи;
10 — блок монтажный;
11 — контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи в комбинации приборов;
12 — вольтметр;
13 — реле зажигания;
14 — выключатель зажигания
Основы работы генератора

Ротор – создает вращающееся магнитное поле, для этой цели на валу имеется обмотка возбуждения. Она располагается в двух половинках полюса, в каждой из которых есть шесть выступов – их называют клювами. Ещё на валу находятся два контактных кольца и именно через них осуществляется питание обмотки возбуждения. Кольца, обычно медные, но иногда встречаются стальные и латунные. К кольцам присоединены выводы обмотки возбуждения.

На валу ротора имеется одна либо две крыльчатки вентилятора и закреплён приводной ведомый шкив. Два необслуживаемых шариковых подшипника образуют подшипниковый узел ротора. Со стороны контактных колец на валу очень часто располагается роликовый подшипник.

Статор применяется для генерации переменного тока, состоит из металлического сердечника и обмотки, сердечник собран из стальных пластин и имеет тридцать шесть пазов для навивки обмоток, в пазах расположены по три обмотки, образующие трёхфазное соединение. Существуют два метода укладки обмоток в пазы статора – волновой метод и петлевой. Между собой обмотки соединяются по схеме «звезды» и «треугольника».

Подавляющее большинство конструктивных компонентов генератора расположено в корпусе. Корпус представляет собой две аллюминеевые крышки – переднюю и заднюю. Передняя находится со стороны приводного шкива, задняя со стороны контактных колец. Между собой крышки скреплены болтами. На поверхности крышек имеются вентиляционные отверстия, и крепёжные лапки. В зависимости от количества лап различают однолапное или двухлапное крепление генератора.

Щёточный узел предназначен для обеспечения передачи возбуждающего тока на контактные кольца. Узел состоит из 2-х графитных щёток и прижимных пружин, а также щёткодержателя. Обычно щёткодержатель распологается с регулятором напряжения в одном модуле.

Выпрямительный узел предназначен для преобразования синусоидального напряжения, вырабатываемого генератором, в постоянное напряжение для бортовой сети автомобиля. В модуле расположены – 6 силовых полупроводниковых диодов, т.е на каждую фазу – по два выпрямителя, один на «положительный», а другой на «отрицательный» вывод.

На большинстве современных генераторов обмотка возбуждения подсоединена через отдельную контактную группу, состоящую из двух диодов. Эти диоды препятствуют протеканию тока разряда аккумулятора через обмотку при неработающем двигателе. Если обмотки соединены «звездой», на нулевом выводе распологается два силовых дополнительных диода, обеспечивая рост мощности генератора до 15%. Выпрямительный блок подсоединен к схеме с помощью специальных контактных площадок методом пайки, сварки, или соединения винтами.

Регулятор напряжения – необходим для поддержания напряжения с выхода генератора в заданных параметрах. регуляторов напряжения. Он бывает в гибридном и интегральном исполнение.

Стабилизация напряжения осуществляется при изменении частоты вращения коленвала двигателя. Регулятор напряжения осуществляет управление частотой следования и продолжительностью импульсов. Кроме того он осуществляет изменение напряжения, для зарядки аккумулятора при термокомпенсации в зависимости от температуры окружающей среды. Чем выше температур, тем меньшее значение напряжение поступает к аккумулятору.

С помощью ременной передачи, происходит вращение ротора со скоростью, в два-три раза превышающей частоту вращения коленчатого вала . В зависимости от конструкции генератора применяется поликлиновый или клиновый ремень.

Есть еще индукторный генератор, то есть бесщёточный. Он состоит из ротора, состоящего из набора спрессованных тонких пластин из трансформаторного железа. На статоре имеется обмотка возбуждения. С помощью изменения магнитной проводимости воздушного зазора между ротором и статором.

Принцип работы автомобильного генератора

Если в автомобильном замке зажигания поворачиваем ключ, на обмотку возбуждения идет ток через щёточный узел и контактные кольца. В обмотке создается магнитное поле. Ротор генератора начинает перемещаться вместе с вращением коленчатого вала. Обмотки статора пронизываются магнитным полем ротора. На выводах обмоток статора возникает переменное напряжение. С достижением заданной частоты вращения, возбуждающая обмотка запитывается от генератора, то есть, генератор оказывается в режиме самовозбуждения.

Переменное напряжение выпрямляется в постоянное. В этом состоянии генератор генерирует требуемый ток для зарядки питания потребителей и аккумулятора. Регулятор напряжения подключается к работе при изменении нагрузки и частоты вращения вала. Время включения обмотки возбуждения снижается при уменьшении нагрузки и ростом частоты вращения генератора. Время увеличивается с ростом нагрузки и снижением частоты вращения. Когда же ток потверждения превышает возможности генератора, начинает работать аккумуляторная батарея. На передней панели приборов имеется контрольная лампа, отображающая состояние генератора.

Обслуживание и ремонт автомобильного генератора

После пробега первых 2000 км и через каждые последующие 15000-20000 км необходимо проверять состояние и натяжение клинового ремня привода генератора. Для этого сильно надавливают большим пальцем на ремень приблизительно в середине. При этом он не должен прогибаться более чем на 5 мм, а если новый то не более чем на 2 мм. Если расстояние прогиба меньше клиновой ремень необходимо натянуть или заменить.

Чтобы демонтировать ремень, в некоторых моделях автомобилей необходимо ослабить фиксирующие винты, а затем с помощью монтировки или мощной отвертки переместить генератор к двигателю и снять ремень. В моделях авто с натяжным роликом на ролик нажимают и с помощью накидной головки ослабляют натяжки и снимают ремень.

Для увеличения натяжения ремня, необходимо ослабить фиксирующие винты, с помощью отвертки немного повернуть генератор от двигателя и снова закрепить винт. В моделях с натяжным роликом, последний самостоятельно регулирует натяжение ремня.

Проверяя клиновидный или клиновидно-ребристый ремень убедитесь в том, что последний не обтрепан и на нем отсутствуют трещины и изломы. Если же они имеются, ремень требуется заменить на новый. В случае если двигатель оснащен двойным клиновидным ремнем, эта пара должна заменяться вместе.

Неисправности генератора. При появлении достаточно звонкого, металлического шума, необходимо проверить не ослаблены ли гайки шкива. Если причина не в них, могут быть повреждены подшипники или могло произойти межвинтовое замыкании на "массу".

При подключении аккумулятора, проверьте, правильность подключения к полюсным штырям. Кроме того нельзя допускать отсоединения аккумуляторной батареи от бортовой сети при включенном двигателе и отключенных потребителях. Поэтому при любом техобслуживании генератора необходимо проверять исправность цепи заряда батареи.

Нельзя, допускать того, чтобы провода соприкасались с корпусом регулятора напряжения. Лучше, всего расположить их на расстоянии 3-5 см. Т.к регулятор может сильно нагреваться в процессе работы, а изоляция проводов может нарушиться. Крышка регулятора должна быть всегда очень плотно прижата к корпусу, а прокладка между крышкой и корпусом должна отлично изолировать пространство под крышкой.

Замена щеток генератора. Щетки генератора необходимо проверить после 50000-60000 км пробега. Для этого не требуется демонтировать генератор, а всего лишь:
Отсоедините кабель "минус" от аккумуляторной батареи, затем открутите регулятор напряжения. Если изношенные щетки выступают из щеткодержателя меньше 5 мм, их необходимо заменить на новые. Перед установкой регулятора с новым щеткодержателем, необходимо очистить гнездо щеткодержателя от накопившейся угольной пыли. Для замены щеток отпаяйте соединительные провода, а в случае необходимости очистите контактную поверхность и проверить силу соприкасания контактных пружин.

Установив новые щетки, проверьте, свободность их хода в держателе. Затем слегка прикрепите регулятор напряжения стопорным винтом, и с нажимом, но очень осторожно установите в конечное положение и плотно закрутите. Не забудьте после окончания процесса замены щеток генератора подключить кабель "массы" к батареи.

Иногда в новом автомобиле контрольная лампа на панели может ошибочно показывать "отсутствие заряда батареи". Это происходит потому, что у нового генератора ещё не успели притереться щетки.