28 июля 2021
Мастер-класс

Генераторы в ближайшем рассмотрении

В ходе занятия для повышения квалификации мастеров автосервисных предприятий технический специалист компании Mahle Виталий Никонюк рассказал об автомобильных генераторах, напомнив об истории их появления, об устройстве, о правилах подбора и монтажа. Ведущий также сообщил о наиболее частых ошибках в установке генераторов и ответил на интересующие аудиторию вопросы.

В 1827 году венгерский физик Аньош Иштван Йедлик начал экспериментировать с устройствами, которые сам он называл электромагнитными самовращающимися роторами. В результате этой работы экспериментатор сформулировал концепцию динамо-машины. Случилось это по меньшей мере за 6 лет до обнародования результатов параллельных поисков в том же направлении немецкого физика Вернера фон Сименса и англичанина Чарльза Уинстона. Однако Йедлик не запатентовал изобретение.

В 1831 году Майкл Фарадей открыл принцип индукции, который лег в основу построения электромагнитных генераторов. Энергия возникала ввиду разницы потенциалов между концами проводника, двигавшегося перпендикулярно магнитному полю. Фарадей построил первый электромагнитный генератор, названный диском Фарадея. Это был униполярный генератор с медным диском, вращающимся между полюсов подковообразного магнита. Генератор вырабатывал большое постоянное напряжение и сильный ток. Динамо-машина стала первым электрогенератором, способным создавать мощности в промышленном объеме.

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода пронизывает магнитный поток, то при изменении полярности магнита на выводах катушки появляется электрическое напряжение, пропорциональное скорости изменения магнитного потока. И наоборот, для образования магнитного поля достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуется источник переменного магнитного поля и катушка, с которой будет сниматься напряжение.

В транспортном средстве основной функцией генератора переменного тока является правильная зарядка батареи и питание потребителей электроэнергией. В связи с этим к устройству предъявляются такие требования, как высокая устойчивость к воздействию вибраций, температур, влажности и загрязнения. Современный генератор должен обладать высокой удельной мощностью и эффективностью, иметь номинальное напряжение 14 V, 28 V или, для специальных приложений, 48 V и 56 V. Номинальный ток автомобильных генераторов колеблется в пределах 45–300 А. Конструкция устройства должна отвечать требованию электромагнитной совместимости и некоторым другим стандартам.

Основные компоненты генератора – корпус; защитный кожух; передний и задний подшипники; ременной шкив; дистанционная шайба; вал; крыльчатка; выпрямитель, диоды питания, обмотка возбуждения; регулятор напряжения, щетки; ротор и статор.

Трехфазная обмотка статора (соединение может быль в форме звезды или треугольника) подключена к трехфазному мостовому выпрямителю с силовыми диодами. В генераторах с меньшим диаметром статора возбуждение переменного тока происходит быстрее и начинается примерно с 1200 об/мин при меньшей выходной мощности. В генераторах с большим диаметром статора возбуждение генератора переменного тока начинается приблизительно с 1500 об/мин с более высокой выходной мощностью.

В связи с электромагнитными потерями и электрическим сопротивлением помимо электроэнергии в генераторе образуется также тепловая энергия, поэтому в зависимости от конструктивного исполнения на валу ротора монтируется один или два отводящих тепло вентилятора. Крыльчатка может находиться как внутри корпуса, так и снаружи. Генераторы могут иметь и водяное охлаждение.

Конструкционно генераторы делятся на классические и более современные компактные. Компактный генератор с двумя внутренними крыльчатками издает меньше шума и имеет большую частоту вращения. Вместе с тем классическое устройство с внешним вентилятором может работать в жестких условиях окружающей среды. Регулятор напряжения может быть монофункциональным, мультифункциональным и работающим по LIN-протоколу.

К неисправности генератора может привести замыкание плюсовой клеммы аккумулятора на массу кузова. Представляет угрозу и ускоренная зарядка аккумулятора большими токами или скачки напряжения, к которым могут привести, например, сварочные работы на автомобиле с не отключенным аккумулятором.

Выход генератора из строя может спровоцировать грязь, снижающая эффективность охлаждения устройства, или влага, приводящая к коррозии. Если масло, топливо или охлаждающая жидкость попадает в генератор, это может привести к повышенному износу щеток, статора и коллектора. Не терпит генератор и сильных ударов или падений, при которых может выйти из строя регулятор напряжения. Поломку генератора также может вызвать продолжительная работа в условиях механической или температурной перегрузки.

При подборе генератора на замену необходимо ориентироваться на номера по каталогу, принимая во внимание направление вращения, номинальное напряжение, номинальный производимый ток, а также следует изучить конструкцию крепежа, тип ременного шкива, электрические разъемы и прочие особенности. При выборе генератора нужно обращать внимание на защиту от перегрева и высоких температур, на надежность заряда батареи при низких оборотах двигателя, на гарантийное обеспечение, на техническую и информационную поддержку, которую обычно обеспечивает надежный производитель.

Мастер также должен иметь в виду, что в системе зарядки, известной как Smart Charge, которой оснащены такие автомобили, как Ford Mondeo, Transit и Focus, генератор установлен вместе с блоком управления, рассчитывающим требуемую выходную мощность генератора. Кроме того, блок управления контролирует энергопотребление.

Некоторые модели генераторов имеют специальную клемму или разъем S для подключения датчика температуры АКБ. Благодаря датчику регулируется зарядное напряжение и не допускается перегрев батареи. При этом если датчик будет подключен неправильно, генератор не будет заряжать аккумулятор. Иногда такая ситуация приводит мастеров к ложному выводу о том, что установленный генератор не работает. Поэтому при демонтаже генератора специалисты советуют воспользоваться памяткой и промаркировать места подключения и кабели, чтобы избежать путаницы и не забыть о каком-либо из подключений.

Перед заменой генератора необходимо проверить состояние и уровень заряда АКБ, подключение клемм аккумулятора, надежность крепления электрических разъемов и отсутствие на них коррозии, целостность проводки электросистемы, надежность болтовых соединений, степень натяжения приводного ремня и его состояние. В местах электрических контактов не должно быть следов окисления, а на приводном ремне, шкивах и роликах не должно быть механических повреждений, следов воздействия топлива или смазочных материалов. Не лишним будет проверить все агрегаты, приводимые ремнем генератора, на отсутствие заеданий во вращении или на предмет повреждения подшипников.

Монтируя новый генератор, необходимо пользоваться динамометрическим инструментом, чтобы не затянуть гайку ременного шкива с чрезмерным усилием или не оставить ее недотянутой. В этом случае недопустимо использование ударного гайковерта.

Наиболее частые ошибки в монтаже генератора таковы: неотключение аккумулятора, приводящее к короткому замыканию; обратное подключение, ведущее к повреждению диодов обмотки возбуждения и регулятора напряжения при эксплуатации автомобиля; отсоединение аккумулятора при запущенном двигателе, приводящее к избыточному току на диодах обмотки возбуждения с их повреждением или разрушением.

Соблюдение обозначенных выше правил поможет избежать проблем в работе с генераторами, тем более что современные устройства, производимые именитыми компаниями, довольно долговечны.

Текст: Андрей Сафонов, фотоматериал Mahle и архив редакции

Похожие материалы

Генераторы в ближайшем рассмотрении

admin

Опорные вопросы и ответы

admin

Repxpert: правильное начало рабочего дня

admin

Оставить комментарий