Автомобильный генератор: устройство и принцип действия

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. И наоборот, для образования магнитного потока достаточно пропустить через катушку электрический ток. Таким образом, для получения переменного электрического тока требуются катушка, по которой протекает постоянный электрический ток, образуя магнитный поток, называемая обмоткой возбуждения и стальная полюсная система, назначение которой — подвести магнитный поток к катушкам, называемым обмоткой статора, в которых наводится переменное напряжение. Эти катушки помещены в пазы стальной конструкции, магнитопровода (пакета железа) статора. Обмотка статора с его магнитопроводом образует собственно статор генератора, его важнейшую неподвижную часть, в которой образуется электрический ток, а обмотка возбуждения с полюсной системой и некоторыми другими деталями (валом, контактными кольцами) – ротор, его важнейшую вращающуюся часть. Питание обмотки возбуждения может осуществляться от самого генератора. В этом случае генератор работает на самовозбуждении. При этом остаточный магнитный поток в генераторе, т. е. поток, который образуют стальные части магнитопровода при отсутствии тока в обмотке возбуждения, невелик и обеспечивает самовозбуждение генератора только на слишком высоких частотах вращения. Поэтому в схему генератора, там, где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят внешнее соединение, обычно через лампу контроля работоспособного состояния генераторной установки. Ток, поступающий через эту лампу в обмотку возбуждения после включения выключателя зажигания и обеспечивает первоначальное возбуждение генератора. Сила этого тока не должна быть слишком большой, чтобы не разряжать аккумуляторную батарею, но и не слишком малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается при слишком высоких частотах вращения, поэтому фирмы-изготовители оговаривают необходимую мощность контрольной лампы — обычно 2...3 Вт.

Шкив — служит для передачи механической энергии от двигателя к валу генератора посредством ремня;

Корпус генератора состоит из двух крышек: передняя (со стороны шкива) и задняя (со стороны контактных колец), предназначены для крепления статора, установки генератора на двигателе и размещения подшипников (опор) ротора. На задней крышке размещаются диодный мост, щеточный узел, регулятор напряжения и внешние выводы для подключения к системе электрооборудования;

Ротор — стальной вал с расположенными на нем двумя стальными втулками кпювообразной формы. Между ними находится обмотка возбуждения, выводы которой соединены с контактными кольцами. Генераторы оборудованы преимущественно цилиндрическими медными контактными кольцами;

Статорная обмотка — пакет, набранный из стальных листов, имеющий форму трубы. В его пазах расположена трехфазная медная обмотка, в которой вырабатывается мощность генератора;

Диодный мост — объединяет несколько мощных диодов, запрессованных в положительную и отрицательную пластины;

Регулятор напряжения — устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети автомобиля в заданных пределах при изменении электрической нагрузки, частоты вращения ротора генератора и температуры окружающей среды;

Щеточный узел — съемная пластмассовая конструкция, в которой установлены подпружиненные щетки, контактирующие с кольцами ротора.

Генератор предназначен в основном для обеспечения питанием электропотребителей, входящих в систему электрооборудования, и заряда аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть такими, чтобы при любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд батареи.

Функции генератора, однако, могут быть существенно расширены. Он может быть использован как источник частотозависимого сигнала для системы защиты двигателя от опасно высоких частот вращения, питания тахометра и тому подобных систем, связанных с частотой вращения коленчатого вала двигателя. Сигнал о повышенной нагрузке генератора, поступающий в систему управления двигателем непосредственно или через бортовой компьютер, позволяет увеличить частоту вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу для улучшения зарядного баланса. Наконец, отключение значительно нагруженного генератора при разгоне автомобиля способствует разгрузке двигателя и, следовательно, сокращает время разгона (используется на генераторах современных автомобилей, где установлен реле регулятор с компьютерным выходом «COM», который обеспечивает постоянную связь с бортовым компьютером автомобиля и блоком управления двигателя).