Система электроснабжения любого современного автомобиля устроена достаточно сложно. Благодаря значительным доработкам, производителю удалось достичь таких характеристик, которые удовлетворяют самым строгим требованиям. Главным функциональным элементом в схеме электропитания автомобиля является генератор напряжения. Сегодня мы выясним, для чего нужно такое устройство, и какова схема его работы.
Острая необходимость
Прежде чем определяться, для чего нужен автомобильный генератор, стоит немного углубиться в теорию и вспомнить схему электропитания современного автомобиля.
В машине располагаются многочисленные потребители электроэнергии, которые включены в единую цепь и постоянно питаются от источника тока. Пока мотор не заведен, все эти потребители подключаются к аккумулятору, который подает постоянный ток по подключенным к нему проводам. Иными словами, АКБ выполняет роль обыкновенной батарейки. Но сколько может производить ток аккумулятор без подзарядки? Очевидно, что такая система функционировать вечно не сможет, и рано или поздно аккумулятор сядет.
Батарее постоянно необходим заряд такой величины, который восстановит разность потенциалов на клеммах АКБ. Также часть систем, таких как обогрев стекол и зеркал, попросту не могут питаться от аккумулятора: его ресурс слишком мал для таких потребителей. Именно эти проблемы и решает генератор, который, за счет двигателя, приведенного в движение, выдает ток постоянной величины.
Как только автомобиль завелся, генератор тут же начинает функционировать сразу в двух направлениях, чем и обусловлен принцип его действия. Первое, на что будет направлен максимальный потенциал — это восполнение заряда аккумуляторной батареи. Как только этот потенциал достигнет своего максимума, разница между токами генератора и аккумулятора станет практически нулевой, и генератор перейдет к снабжению электрических систем.
Немного теории
Вообще говоря, современные генераторы имеют тот же принцип функционирования, что и устройства, выпускаемые еще полвека назад. Стало быть, если копнуть глубже и разобраться в деталях, то функциональная схема сможет стать понятной даже человеку, далекому от техники и уж тем более ремонта автомобилей.
Стоит отметить, что генератор напряжения — прибор электромеханического вида.
Это означает, что сколько бы много электрических систем ему ни пришлось снабжать, потенциал он будет вырабатывать лишь за счет механического вращения маховика двигателя, который и приводит в движение всю систему подзарядки.
В основе механического привода лежит клиноременная передача, которая способна эффективно передавать вращение ведущего вала ведомому. Особенностью этой системы является то, что здесь, подобно трансмиссии автомобиля, можно изменять частоту вращения шкива генератора относительно маховика двигателя.
Сколько бы ни старались производители прибегнуть к изобретению инновационных схем привода генератора, самой надежной и проверенной осталась система с фиксированным диаметром шкива. Как правило, шкив генератора намного меньше маховика двигателя, что позволило современным типам генераторов выдавать достаточно высокое напряжение и мощность на своем выходе.
Вращение шкива генератора приводит к тому, что приводится в движение и ротор. Он, в свою очередь, взаимодействует с неподвижной частью — статором — и, за счет сложного действия магнитных сил и полей друг на друга, вырабатывается разность потенциалов, применяемая для питания всех электрических схем автомобиля.
От теории к практике
Теперь, когда устройство современного генератора стало понятно в общих чертах, самое время узнать и про принцип работы этого устройства, разумеется, с подробным описанием каждой из его составляющих.
Подшипник и шкив выполняют роль механической части генератора. Шкив выполняется из закаленного металла с высокой устойчивостью к износу. За шкив зацепляется ремень клиновидных типов и осуществляет его вращение. В свою очередь, к шкиву подсоединен вал, который приводит в движение статор.
При высокой частоте вращения металлические детали нагреваются, поэтому необходима система, снижающая трение деталей друг об друга. Для этих целей и применяется подшипник, который снабжен внутренним резервуаром с маслом. Смазка предотвращает трение и, тем самым, продлевает срок службы генератора и его механических составляющих.
Все содержимое генератора заключается в металлическом корпусе, который имеет достаточно сложную форму. Выполнен корпус из облегченного сплава, который, ко всему прочему, достаточно устойчив к перегревам и различным механическим деформациям. Как правило, корпус имеет в себе множество вентиляционных отверстий, расположенных на торцевой части. Генераторы повышенной мощности имеют большее количество отверстий для вентиляции, что легко объясняется большей рабочей температурой.
Помимо пассивной вентиляции, в генераторе предусмотрена активная система, которая приводится в движение по принципу передачи момента от маховика. Как правило, вентиляторы располагаются в двух частях генератора — верхней и нижней — и выполняют свою работу синхронно.
Статор выполнен из набора листов металла, который представляет собой единое целое и называется пакетом.
В современных моделях генераторов пакет собирается из отдельных элементов подковообразной формы, что позволяет не только сэкономить металл, но и уменьшить массу неподвижного элемента.
Статор в обязательном порядке обладает сердечником, а также обмоткой, которая принимает на себя роль магнитной составляющей. Как правило, обмотка выполняется из медной проволоки небольшой толщины, которая наматывается на сердечник по спирали. Пазы должны быть строго изолированы от потенциала, поступающего на медную проволоку, а потому они обязательно изолируются. В роли изолятора выступает либо специальная пленка, либо диэлектрическое напыление, имеющее достаточно длительный срок службы.
Ротор представляет собой не менее сложную по своей конструкции деталь, чем статор. Этот элемент интересен тем, что имеет так называемую полюсную систему, что позволяет избежать многих конструктивных недостатков и увеличить срок службы генератора в целом.
Полюсную функцию выполняют две пластины-звездочки, выполненные из специального мягкого сплава. Звездочки имеют клювообразные выступы, которые изогнуты в сторону вала. Между ними закрепляется втулка с возбуждающей медной обмоткой, которая выполняет магнитную функцию.
Также стоит упомянуть, что, как и в любом электрическом двигателе, здесь присутствуют щетки, которые снимают с ротора статическое электричество при вращении. Диодная сборка, которая подключается к генератору, осуществляет дополнительное выпрямление напряжения и его стабилизацию.
Выходные показатели
Когда генератор выполняет свою работу, он в постоянном режиме пополняет запас аккумуляторной батареи и обеспечивает для нее постоянное напряжение зарядки. Важно, чтобы напряжение было постоянным и не колебалось: в противном случае, существует вероятность выхода оборудования из строя, о чем будет свидетельствовать легкий дымок из-под капота авто.
Нормальное напряжение указывается на корпусе генератора и, как правило, в эксплуатационной литературе автомобиля. Этот показатель зависит не только от установленного вида и объема батареи, но и входных параметров для всех электрических систем.
Помимо нормального напряжения, также важна мощность устройства: если она будет недостаточной, то системы не будут снабжаться электроэнергией в полном объеме, а при превышении данного показателя произойдет перегрузка проводки и риск возгорания.
Подводя итоги
Автомобильные генераторы напряжения — неотъемлемая часть системы электропитания современного авто. Зная устройство и выходные параметры генератора своего автомобиля, можно самостоятельно определять неисправности системы питания и производить несложный ремонт самостоятельно, не затрачивая средств на дорогостоящий сервис.
