Автомобильный генератор

Генератор преобразовывает энергию вращающегося вала двигателя в электрическую энергию и служит источником тока для питания электрических потребителей, входящих в состав автомобильного оборудования. Посредством генератора осуществляется заряд аккумуляторной батареи в случае, когда коленчатый вал двигателя имеет среднюю либо высокую частоту вращения.

Следует отметить, что на протяжении длительного времени питание потребителей автомобильного электрооборудования осуществлялось от генераторов постоянного тока, которые вполне соответствовали техническим требованиям, предъявляемым к ранним экземплярам автомобильной техники.

Дальнейшее развитие автомобильного прогресса потребовало применения более мощных генераторов тока, увеличения продолжительности периода их эксплуатации, оптимизации технических характеристик, а также снижения их массы и уменьшения размеров для возможности компоновки генератора в относительно небольшом пространстве под капотом автомобиля.

Учитывая низкие показатели времени безотказной работы щеточно-коллекторного узла генератора постоянного тока и срока его эксплуатации, а также необходимость соответствовать новым требованиям по уменьшению габаритно-массовых параметров, возникла настоятельная потребность в коренной реконструкции подобных устройств.

В сложившейся ситуации был осуществлен тщательный научный поиск и целый ряд специальных исследований, что дало начало принципиально новому направлению в развитии электрогенераторов для автомобилей: на смену традиционным, но морально устаревшим генераторам постоянного тока пришли более компактные, долговечные и мощные автомобильные генераторы переменного тока.

К основным технико-экономическим преимуществам генератора переменного тока следует отнести его компактность и меньшую массу, сниженное значение стартовой частоты вращения, сниженная стоимость затрат на поддержание устройства в работоспособном состоянии в условиях интенсивной эксплуатации, увеличенные показатели надежности и продолжительности безотказной работы.

В конструкции генератора предусмотрены: неподвижный статор; подвижный ротор; контактные щетки; выпрямительный блок; электронный регулятор напряжения в обмотке статора; передняя и задняя крышки; шкив с вентилятором, имеющий собственный привод; конденсатор.

Статор – конструктивно состоит из сердечника и катушек с обмотками возбуждения. Сердечник имеет вид кольца, состоящего из стальных пластинок, покрытых изоляционным лаком. Внутренняя поверхность сердечника выполнена зубцами, на которых крепятся три катушки. Катушки являются трехфазной обмоткой статора. Одни концы обмотки каждой катушки соединяются между собой в общей точке, которая носит название нулевой, а другие выводятся в общую цепь генератора.

Ротор – конструктивно состоит из вала с напрессованной на него втулкой с обмоткой возбуждения, а также шести пар полюсных электромагнитных наконечников, которые под действием тока, протекающего по обмотке возбуждения, создают вокруг нее магнитное поле. Вал ротора оборудован двумя контактными кольцами. Через контактные кольца в обмотку возбуждения поступает электрический ток. Быстрое вращение вала ротора без помех и энергетических потерь обеспечивается за счет наличия шариковых подшипников, установленных в крышках генератора. Вращающаяся конструкция ротора заполнена специальной смазкой, количество которой рассчитывается с учетом всего срока службы генератора.

Выпрямительный блок – преобразовывает переменный ток в постоянный, посредством которого осуществляется заряд аккумуляторной батареи. Располагается на внутренней стороне задней крышки генератора.

Электронный регулятор напряжения – конструктивно представляет собой неразборный и нерегулируемый узел. Корпус регулятора имеет паз, в который вставляется пластмассовый щеткодержатель со щетками.

Вентилятор – конструкционный элемент, необходимый для охлаждения всех частей генератора. Охлаждение обеспечивается воздухом, который попадает внутрь генератора через вентиляционные отверстия задней крышки и выходит наружу через аналогичные отверстия в передней крышке, обдувая все внутренние части конструкции.

Конденсатор – устанавливается в системе зажигания и обеспечивает электромагнитную защиту электрооборудования автомобиля от импульсных радиопомех.

Принцип работы генератора

При включении зажигания от аккумуляторной батареи начинает поступать ток в обмотку возбуждения ротора, а на приборном щитке синхронно загорается световой индикатор, сигнализирующий о наличии тока в цепи генератора. Вал ротора начинает вращаться, а протекающий по виткам обмотки возбуждения ротора ток создает магнитное поле вокруг его полюсов. Вращение ротора обеспечивает попеременную смену положения южного и северного полюсов ротора под зубцами статора, при этом магнитный поток, проходящий между зубцами статора, меняет свое направление и силу. Векторные линии магнитного потока пересекают витки обмотки возбуждения статора, создавая в них ЭДС самоиндукции.

Индуцированный в обмотке возбуждения статора переменный ток поступает на вход выпрямительного блока для преобразования в постоянный ток. Питание последующих потребителей, подключенных к выходной клемме выпрямителя, осуществляется постоянным током. Питание на обмотку возбуждения ротора поступает с вывода диодного моста через щетки.

Автомобильный генератор переменного тока является неотъемлемой частью оборудования, предназначенного для подачи электропитания на все бортовые приборы автомобиля. Совершенствование автомобильных генераторов и в настоящее время является важной задачей, решение которой необходимо для создания мощных, надежных, автоматизированных и неприхотливых высокотехнологичных устройств, способных безотказно работать на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля.