Що робить генератор в авто?

Сама назва вже пояснює, навіщо потрібний генератор у машині. А от про те, як йому нелегко сьогодні доводиться, замислювалися не всі. У сучасному авто дедалі більше споживачів енергії – самих мікропроцесорів може бути більш ніж сімдесят! А ще прагнемо гучної музики, обігріву дзеркал та вікон, не кажучи вже про делікатні частини тіла. А потім ми дивуємось, що він згорів на роботі…

Призначення та функції

Отже, ми знаємо, що таке генератор – це електростанція. В автомобілі цей агрегат забезпечує струмом все: зовнішнє та внутрішнє освітлення, комп’ютерні блоки управління ДВЗ та іншими вузлами, систему запалювання в бензинових ДВС та свічки розжарення в дизельних, електросклопідйомники та обігрів дзеркал чи сидінь, аудіосистему та інше, а на нових моделях авто – електропідсилювач керма. Інша найважливіша функція – заряджання автомобільної АКБ.

У «м’яких» гібридах він за сумісництвом працює стартером, оскільки електродвигун та динамо-машина – одне й те саме. Різниця лише у напрямі перетворення енергії. Електромотор перетворює електричну енергію на кінетичну, а генератор – навпаки. Нині майже всі автомобілі комплектуються альтернаторами, тобто джерелами змінного струму. Пристрої для вироблення постійного струму перестали встановлювати кілька десятиліть тому.

Принцип роботи

Розглянемо, як працює генератор – принцип дії простий, як закон Фарадея, що описує пов’язаність між електрикою та магнетизмом. З колінвалу ДВС обертання передається ременем на шків, з’єднаний з рухомою частиною – ротором. При обертанні ротора постійний струм, проходячи через його обмотку збудження, створює постійне магнітне поле, перетворюючи ротор на магніт, що крутиться навколо власної осі. А в обмотках статора (нерухомої частини) завдяки індукції виникає електрорушійна сила – змінний струм, потім конвертований випрямлячем у постійний, що й живить бортову мережу авто.

Внутрішня будова – основні елементи

Навряд чи ви помилитеся з упізнанням агрегату, заглядаючи під капот – з огляду на те, як виглядає генератор, складно сплутати його з чимось іншим. Але для зацікавлених у тому, як улаштований генератор усередині – ось основні компоненти начиння.

• Ротор — електромагніт, що обертається, із сталевими сердечниками «плюс» і «мінус», з обмоткою збудження, кінці котрої виведено на виготовлені з міді або сталі контактні кільця для подачі струму з регулятора напруги.
• Статор – нерухомий елемент. Набірний сердечник з металевих пластин (так званий «якір») з обмотками з мідного дроту, покритого ізолюючим лаком (щоб уникнути замикання).
• Випрямляч струму (діодний міст) – електрична схема для перетворення змінного струму на постійний. Зібраний із силових діодів, для охолодження запресованих у масивні пластини-радіатори. Обмотка збудження зазвичай живиться через окремий каскад діодів.
• Регулятор напруги – схема на напівпровідниках для керування струмом в обмотці збудження ротора. Видає на вихід стабільну напругу, незважаючи на те, що швидкість обертання може змінюватися, а споживачі енергії – вмикатися та вимикатися. Саме він регулює напругу мережі при зміні температури середовища: 13 – 13,5 V за теплої пори року та 14 – 14,5 V під час холодів (номінально для легкових авто – 12 V).
• Щітковий вузол — блок-фіксатор графітових щіток на пружинах, що контактують з кільцями валу ротора. Часто змонтований в одному корпусі з регулятором напруги (може бути доступний у якості окремої запчастини).
• Корпус, зазвичай із двох частин – передньої та задньої кришок, відлитих із алюмінієвого сплаву. З боку задньої монтуються регулятор напруги зі щітковим вузлом і діодний міст, до передньої кріпиться статор. Ротор охоплений підшипниками у кожній кришці.
• Привід, або шків, приймає обертання від шківа колінвалу через клиновий ремінь. Від діаметра шківа зворотно залежна швидкість обертання ротора. Щоб обертання передавалося без ривків, на шків ставиться обгінна муфта.

Робочі параметри

Важливою характеристикою альтернатора, окрім номінальної напруги, є номінальний струм — сила струму, яку агрегат здатний постійно видавати в оптимальному тепловому режимі (без перегріву обмоток). Даний показник для динамо-машин легкових авто зазвичай становить від 60 до 140 ампер. Може виникнути питання — що таке генератор в машині живить, що потрібна така сила-силенна — адже в наших домівках автомати на 60 А стоять … Але, тут треба правильно розрахувати — 60 А при 220 В і при 12 В — різна кількість енергії. Якщо перекладати на потужність, виражену у звичних ватах, виходить, наприклад 100 А х 12 В = 1200 Вт або 1,2 кВт.

В ідеалі для кожної комплектації моделі авто номінальний струм повинен підбиратися з урахуванням реальної споживаної потужності всіх пристроїв, які зазвичай використовуються одночасно. Однак на практиці версії моделі зазвичай комплектуються агрегатом усередненої потужності, який максимальну комплектацію витягує на межі можливостей.

Саме в тому, що потужність динамо-машини підбирається з розрахунком на покриття всіх потреб у процесі руху, плюс підзарядка акумулятора, і криється підступ — якщо потужність почала падати, ви одразу не звернете на це уваги. Першою «помітить» саме АКБ, яка повільніше заряджатиметься. Якщо ж альтернатор накрився цілковито — зруйнувався один із підшипників, згоріла обмотка, полетів діодний міст (випрямляч струму), всі споживачі перейдуть на живлення від акумулятора, і незабаром проблема постане руба. Постійно горітиме лампа низького заряду батареї, і після кількох пусків двигуна стартеру вже не вистачить енергії, щоб завести його.

Важливо завчасно виявити просідання генератора, щоб не знущатися з АКБ, яка не любить глибоких розрядів, та позаяк і так недостатньо заряджається – особливо якщо машина використовується для коротких поїздок. Якщо не було встановлено додаткові споживачі (якщо так, то одночасно варто було б замислитися і про встановлення більш потужного джерела енергії), то збільшення часу заряду батареї, тьмяне або мерехтливе світло фар та інші перелічені нижче ознаки – привід для термінового звернення на СТО. Й бажано – спеціалізовану, бо в іншому випадку там:

1. a) не зможуть зробити ремонт, і відразу наполягатимуть на заміні агрегату, навіть якщо насправді він підлягає відновленню.
2. b) демонтують його та відправлять до нас на Генстар – на діагностику та відновлення – а ви сплатите за послуги посередника.

Типові несправності та їхні ознаки

Окрім проблем із запуском, зарядкою АКБ та освітленням можна виділити кілька найбільш типових ознак того, що наша мобільна електростанція збирається влаштувати блекаут.

• Шурхіт або брязкіт з-під капота будуть ознакою руйнування одного з підшипників (хоча це можуть бриніти також підшипники роликів, помпи ін. — тут треба орієнтуватися на основні симптоми: заряд АКБ і пуск.). Типовий пробіг для виникнення цієї проблеми — 120-150 тис. км, але буває і раніше, якщо низько розташований генератор не захищений від бруду.
• На замикання обмотки статора може вказувати гудіння чи «підвивання» — як від моторів тролейбуса, що розганяється. Пошкодження контактних кілець або ізоляції обмотки збудження найчастіше є наслідком люфту зношених підшипників.
• Свист, що його видає ремінь приводу, може вказувати на проблеми зі шківом, або на недостатній натяг самого ременя (проблема з натягувачем або знос самого ременя). Якщо справа в останньому, то паралельно можуть відчуватися проблеми з роботою кондиціонера і незвична «тугість» керма на авто з гідропідсилювачем, якщо він наводиться тим самим ременем.

Руйнування чи критичний знос щіток та/або струмознімальних кілець – також характерні проблеми для агрегатів із пробігом за сотню тисяч кілометрів. В одних моделях щітковий вузол часто монтується в корпусі регулятора напруги, який доводиться міняти повністю. На інших наші майстри можуть замінити щітки окремо. Заміна струмознімальних кілець процедура більш складна, але здійснювана, за умови високої кваліфікації фахівця, оскільки потрібно розбирати корпус агрегату і відпаювати від діодного мосту кінці обмотки.

Типові проблеми суто електричної частини — вихід з ладу регулятора напруги або пробій діодного мосту. Останнє можливо через спробу перевірки працездатності генераторної установки найпростішим способом — скиданням клем з АКБ при працюючому двигуні. Ніколи так не робіть, оскільки саме акумулятор згладжує стрибки напруги в бортовій мережі.

Дуже цікавий випадок – такий збій у роботі електронного блоку реле-регулятора, коли наша електростанція працює «краще», ніж треба, тобто видає підвищену напругу. Тут спочатку проблема непомітна, індикатор АКБ не горить і заряджається вона швидко, все працює… але дуже швидко через википання електроліту його щільність підвищується, обсипається активна маса пластин акумулятора. І тут вже постає питання – хто кого? Або АКБ помре першою (а можливо незабаром за нею і наступна, якщо проблему не виявити), або – оскільки деградуюча батарея для зарядки вимагає більшої напруги – ефект «порочного кола» призведе до перегріву та замикання обмотки.

Причиною поломки може стати неправильно проведене ТО. Так, шків колінвалу може бути оснащений вбудованим демпфером (гасником) крутильних коливань. Такий шків не можна задля економії змінювати на цільний, аби не вкоротити віку альтернатору, зокрема його підшипникам. І остерігайтеся підробок, що лише виглядають як шків з демпферною гумовою вставкою — насправді це може бути накладна обманка на суцільнометалевому шківі.

Оригінальний та підроблений шків колінвалу з демпфером

7 порад з експлуатації

1. У суто міських машинок, як, втім, і деяких паркетних кросоверів агрегат може бути розташований низько. Під час проїзду «грязьових ванн» вентиляційні отвори його корпусу забиваються, погіршується охолодження обмоток і можливе їхнє оплавлення. Рекомендується встановити захист двигуна, а у деяких випадках за особливо невдалого розташування – додатковий захист альтернатора. І взагалі стежте за чистотою у моторному відсіку — олива й порох разом то липкий бруд, здатний забити будь-що. Але не перестарайтеся з мийкою – перед тим як спрямувати струмінь на генератор зауважте, що вплив холодної води на гарячий агрегат призведе до розтріскування ізоляційного лакування обмоток.
2. Перевіряйте періодично (наприклад, під час кожного стандартного ТО) стан ременя електрогенератора та відповідність сили його натягу рекомендаціям виробника автомобіля, а також не затягуйте з його заміною.
3. Не перевантажуйте електросистему, не вмикайте усі споживачі енергії одночасно, або проконсультуйтеся з фахівцем, чи можна це робити на даній моделі. Не використовуйте зайві електроприлади під час роботи ДВЗ на холостому ходу, наприклад, фари при прогріванні двигуна.
4. За виконання тюнінгу з встановленням додаткового електрообладнання (підсилювачі та сабвуфери, обігрів сидінь, ксенон та додаткові фари ін.) – можуть знадобитися певні зміни у електросистемі та/або встановлення потужнішої динамо-машини.
5. Слідкуйте за станом АКБ. За можливості використовуйте в гаражі або за місцем постійної стоянки зарядні пристрої – це і акумулятору життя подовжить, і ризик поломки генератора знизить.
6. Не ігноруйте дзвіночки з боку АКБ, пояснюючи їх віком батареї або несприятливими умовами для швидкого повноцінного заряду.
7. Не давайте «прикурити» при заведеному двигуні — стартер іншого автомобіля може створити неприйнятне навантаження на блок-контролер.

І ще нюанс — коли вже купуєте авто з пробігом, не зайвим буде переконатися (наприклад, використовуючи сервіс підбору запчастин по VIN), що потужність встановленого агрегату відповідає штатній саме для даної комплектації — для продажу могли поставити такий, щоб «аби доїхало». Якщо ви не вмієте цього робити, а сумніви виникають – зверніться на один з автосервісів Genstar, і наші фахівці охоче вас проконсультують. А якщо ваше особисте «авто-енерго» вже починає ламатися – женіть до нас, ми навчимо його працювати, за розумними тарифами.