Схема автомобильного генератора: принцип работы

Электрическая машина, служащая для преобразования механической энергии в электрический ток, называется автомобильным генератором. Функция генератора, которую он выполняет в автомобиле – это зарядка батареи аккумулятора и питание электрического оборудования при двигателе, находящемся в рабочем состоянии. В качестве автомобильного генератора служит генератор переменного тока.

Располагается генератор в двигателе чаще всего в его передней части, приводится от коленного вала. На гибридных автомобилях генератор выполняет работу стартер-генератора, подобная же схема используется и в некоторых других конструкциях системы стоп-старт. В настоящее время фирмы Denso, Delphe и Bosch занимают первые места в мире по выпуску генераторов.

Существует два вида конструкций автомобильных генераторов: ком-пактная и традиционная. Отличия, характеризующие эти виды, состоят из разницы в компоновке вентилятора, разнятся устройством корпуса, выпрямительным узлом и приводным шкивом, геометрическими размерами. Общие параметры, имеющиеся в обоих видах автомобильных генераторов, это:

• Ротор;
• Статор;
• Корпус;
• Регулятор напряжения;
• Выпрямительный блок;
• Щёточный узел.

Схема автомобильного генератора ВАЗ 2106:

1 – поджимная втулка	14 – вывод «67»
2 – втулка	15 – штекер нулевого провода
3 – буферная втулка	16 – шпилька крепления генератора
4 – задняя крышка	17 – крыльчатка вентилятора
5 – винт крепления выпрямительного блока	18 – шкив
6 – выпрямительный блок	19 – пластины
7 – вентиль (диод)	20 – кольцо
8 – задний подшипник	21 – передний подшипник
9 – контактные кольца	22 – обмотка ротора
10 – вал ротора	23 – ротор
11 – щетки	24 – обмотка статора
12 – вывод «30»	25 – статор
13 – щеткодержатель	26 – передняя крышка

Схема автомобильного генератора ВАЗ 2110:

1 – кожух	17 – шкив
2 – вывод «В+» для подключения потребителей	18 – гайка
3 – помехоподавляющий конденсатор 2,2 мкФ	19 – вал ротора
4 – общий вывод дополнительных диодов (присоединяется к выводу «D+» регулятора напряжения)	20 – передний подшипник вала ротора
5 – держатель положительных диодов выпрямительного блока	21 – клювообразные полюсные наконечники ротора
6 – держатель отрицательных диодов выпрямительного блока	22 – обмотка ротора
7 – выводы обмотки статора	23 – втулка
8 – регулятор напряжения	24 – стяжной винт
9 – щеткодержатель	25 – задний подшипник ротора
10 – задняя крышка	26 – втулка подшипника
11 – передняя крышка	27 – контактные кольца
12 – сердечник статора	28 – отрицательный диод
13 – обмотка статора	29 – положительный диод
14 – дистанционное кольцо	30 – дополнительный диод
15 – шайба	31 – вывод «D» (общий вывод дополнительных диодов)
16 – конусная шайба

Схема соединений системы генератора:

Главная задача ротора – создать вращающееся магнитное поле, для этой цели на валу ротора и расположена обмотка возбуждения. Она помещается в две половины полюса, в каждой полюсной половине имеется шесть выступов – они называются клювами. Ещё на валу имеются контактные кольца, их два, и именно через них идёт питание обмотки возбуждения. Кольца, чаще всего, изготавливаются из меди, достаточно редко встречаются стальные кольца или латунные. Непосредственно к кольцам припаяны выводы обмотки возбуждения.

На валу ротора размещается одна либо две крыльчатки вентилятора (их количество зависит от конструкции) и закреплён ведомый приводной шкив. Два шариковых необслуживаемых подшипника составляют подшипниковый узел ротора. Со стороны контактных колец на валу также может быть расположен роликовый подшипник.

Статор необходим для создания переменного электрического тока, объединяет металлический сердечник и обмотки, сердечник набран из пластин, они изготовлены из стали. Имеет 36 пазов для навивки обмоток, в этих пазах укладываются обмотки, количество их три штуки, они образуют трёхфазное соединение. Есть два способа укладки обмоток в пазы – волновой способ и петлевой. Между собой обмотки соединяются по схемам «звезда» и «треугольник».

Что представляют собой эти схемы?

• «Звезда» – одни концы обмоток соединяются в одной точке, а другие концы – это выводы;
• «Треугольник» – кольцевое соединение концов обмоток в последовательности, выводы исходят из точек соединения.

Большинство конструктивных элементов генератора размещено в корпусе. Он представляет собой две крышки – переднюю и заднюю. Передняя расположена со стороны приводного шкива, задняя расположена со стороны контактных колец. Между собой крышки стягиваются болтами. Изготовление крышек практикуется чаще всего из сплава алюминия. Он немагнитный, лёгкий и способен легко рассеивать тепло. На поверхности крышек есть вентиляционные окна, и две либо одна крепёжные лапы. В зависимости от количества лап крепление генератора называется однолапным или двухлапным.

Щёточный узел служит для обеспечения передачи тока возбуждения на кольца контакта. Он состоит из двух графитных щёток, пружин, которые их прижимают, и щёткодержателя. В генераторах современных машин щёткодержатель находится с регулятором напряжения в едином неразборном узле.

Выпрямительный блок выполняет функцию преобразования синусоидального напряжения, который вырабатывает генератор, в напряжение постоянного тока бортовой сети автомобиля. Это пластины, которые выполняют роль теплоотводов, со смонтированными диодами. В блоке – шесть силовых полупроводниковых диодов, на каждую фазу – по два диода, один на «положительный», а другой на «отрицательный» вывод генератора.

На многих генераторах обмотка возбуждения подключается через отдельную группу, которая состоит из двух диодов. Эти выпрямители препятствуют прохождению тока разряда аккумуляторной батареи через обмотку при неработающем двигателе. Когда обмотки соединены по принципу «звезда», на нулевом выводе устанавливается два силовых диода дополнительно, позволяя увеличивать мощность генератора до 15 процентов. Выпрямительный блок выключается в схему генератора на специальных монтажных площадках посредством пайки, сварки, или соединения болтами.

Регулятор напряжения – его предназначение поддерживать напряжение генератора в определённых пределах. В настоящее время генераторы оснащены полупроводниковыми электронными (или интегральными) регуляторами напряжения.

Конструкции регуляторов напряжения:

гибридное исполнение – использование радиоэлементов и электронных приборов в электронной схеме вместе;

интегральное исполнение – все компоненты регулятора (не считая выходного каскада) исполнены с помощью тонкоплёночной микроэлектронной технологии.

Стабилизация напряжения, которая необходима при изменении частоты вращения коленчатого вала нагрузки и двигателя, производится автоматически воздействием на ток в обмотке возбуждения. Регулятор осуществляет управление частотой импульсов тока и продолжительностью импульсов.

Регулятор напряжения производит изменение напряжения, подводимого для заряжания аккумуляторной батареи термокомпенсацией напряжения (зависимостью от t воздуха). Чем выше температура воздуха, тем меньшее напряжение идёт к аккумуляторной батарее.

Привод генератора происходит с помощью ременной передачи, обеспечивает вращение ротора со скоростью, превышающей частоту вращения коленчатого вала в два-три раза. В разных конструкциях генератора может использоваться поликлиновый или же клиновый ремень:

Клиновый ремень имеет предпосылки для быстрого изнашивания, (это зависит от определённого диаметра шкива) так как область применения клинового ремня ограничивается размерами ведомого шкива.

Поликлиновый ремень считается более универсальным, применим при небольших диаметрах ведомого шкива, с его помощью реализуется большее передаточное число. Современные модели генераторов имеют в своих конструкциях поликлиновый ремень.

Есть генератор, который называется индукторный, то есть бесщёточный. Он имеет ротор, состоящий из набора спрессованных тонких пластин, сделанных из трансформаторного железа, так называемый ротор из магнитомягкой пассивной ферромассы. На статоре помещается перемотка возбуждения. Путём изменения магнитной проводимости воздушного зазора между статором и ротором в таком генераторе получается электродвижущая сила.

Принцип работы автомобильного генератора

Когда в замке зажигания поворачивается ключ, на обмотку возбуждения поступает ток через щёточный узел и контактные кольца. В обмотке наводится магнитное поле. Ротор генератора начинает двигаться с вращением коленчатого вала. Обмотки статора пронизываются магнитным полем ротора. На выводах обмоток статора возникает переменное напряжение. С достижением определённой частоты вращения, обмотка возбуждения запитывается непосредственно от генератора, то есть, генератор переходит в режим самовозбуждения.

Переменное напряжение преобразуется выпрямительным блоком в постоянное. В этом состоянии генератор занимается обеспечением требуемого тока для зарядки питания потребителей и аккумуляторной батареи.

Регулятор напряжения включается в работу при изменении нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Он занимается регулировкой времени включения обмотки возбуждения. Время включения обмотки возбуждения уменьшается при уменьшении внешней нагрузки и возрастании частоты вращения генератора. Время увеличивается при увеличении нагрузки и уменьшении частоты вращения. Когда же потребляемый ток превышает возможности генератора, включается в работу аккумуляторная батарея. На панели приборов имеется контрольная лампа, контролирующая работоспособное состояние генератора.

Основные параметры генератора:

• номинальное напряжение;
• номинальная частота возбуждения;
• номинальный ток;
• частота самовозбуждения;
• КПД (коэффициент полезного действия).

Номинальное напряжение составляет 12 либо 24 В, величина напряжения зависит от конструкции электрической системы. Номинальным током считается максимальный ток отдачи при номинальной частоте вращения (она составляет 6 000 оборотов в минуту).

Токоскоростная характеристика – это зависимость силы тока от частоты вращения генератора.

Кроме номинальных значений, токоскоростная характеристика имеет и другие точки:

• минимальный ток и минимальную рабочую частоту вращения (40-50% от номинального тока составляет минимальный ток);
• максимальный ток и максимальную частоту вращения (не более чем на 10% максимальный ток превышает номинальный).

Видео

Сборка генератора 37.3701 автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099

Соберем после полной разборки генератор 37.3701 автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 и их модификаций.

— Ключ на «8» (торцевой или головка)

— Ключ на «10» (торцевой или головка)

— Шлицевая среднеразмерная отвертка

— Крестовая среднеразмерная отвертка

Порядок сборки генератора 37.3701

Устанавливаем диодный мост (выпрямительный блок) в заднюю крышку генератора

Укладываем диодный мост вовнутрь крышки (нижняя часть подковы моста к кронштейну крепления генератора). См. фото выше. При этом пропускаем провод с наконечником через отверстие в задней крышке. Другой провод (вывод дополнительных диодов моста) устанавливаем в пластмассовую колодку на задней крышке (вывод «67» генератора). На наконечнике этого провода имеется металлический усик для фиксации, который нужно немного отогнуть. Продеваем через отверстие в диодном мосту и отверстие в крышке контактный болт. Он имеет пластмассовую втулку, которая вставляется в отверстие в крышке для изоляции болта от «массы». Временно фиксируем контактный болт гайкой М8 (ключ на «10»).

Устанавливаем статор генератора

Укладываем его в заднюю крышку. При этом пазы по бокам статора должны совпасть с отверстиями под стяжные шпильки в крышке. Присоединяем клеммы статора к диодному мосту. С обратной стороны крышки продеваем в отверстия три винта и крепим клеммы к мосту гайками М6 (ключ на «8»). На каждом винте должен быть установлен пластмассовый изолятор и скоба-ограничитель.

Вставляем подшипник в переднюю крышку генератора

Если подшипник извлекался из передней крышки при разборке генератора, то при сборке запрессовываем в нее новый. Можно использовать отрезок трубы диаметром равным внешнему диаметру подшипника. См. «Замена подшипников генератора 37.3701». Устанавливаем переднюю и заднюю защитные крышки подшипника. Стягиваем их винтами. Гайки на винтах под ключ на «8» расположены со стороны передней части крышки.

Собираем и устанавливаем ротор генератора

Если снимался задний подшипник, то напрессовываем на вал ротора новый (отрезком трубы равным по диаметру внутреннему кольцу подшипника). Надеваем на вал ротора упорное кольцо. Насаживаем переднюю крышку с подшипником. Вставляем ротор задним подшипником в посадочное отверстие в задней крышке генератора.

Стягиваем генератор длинными болтами

Продеваем четыре длинных стяжных болта через отверстия в крышках генератора (со стороны передней крышки). Затягиваем гайки болтов ключом на «10» крест накрест.

Устанавливаем шкив генератора

Вставляем в паз на валу ротора шпонку. Насаживаем на вал шкив. Затягиваем при помощи ключа на «19» гайку шкива.

От проворачивания его можно удерживать при помощи продетой насквозь отверткой.

Устанавливаем конденсатор

Крепим конденсатор винтом к задней крышке генератора при помощи шлицевой отвертки. Отворачиваем гайку на контактном боте генератора (вывод «30»). Надеваем на болт вывод конденсатора. Закрепляем его гайкой.

Устанавливаем регулятор напряжения

Вставляем регулятор напряжения щетками вовнутрь отверстия в задней крышке генератора (щетки должны стать на коллектор ротора). Закрепляем его на крышке двумя винтами, используя крестовую отвертку. Присоединяем наконечник провода идущего с диодного моста к выводу на регуляторе напряжения.

Все, генератор 37.3701 автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099 полностью собран

— На автомобилях до 1996 года выпуска регулятор напряжения генератора 37.3701 состоял из двух частей: собственно самого регулятора и щеточного узла. Это две отдельные детали. После 1996 года это единый узел.

— Конструкция шкива генератора 37.3701 может различаться. Шкив может быть цельным: крыльчатка и шкив – единый узел (как в описанной выше инструкции по сборке генератора), либо может состоять из отдельных деталей: крыльчатки и шкива, состоящего из двух половинок. Порядок установки такого шкива на вал ротора следующий: шайба, шпонка, крыльчатка, распорная шайба, две половинки шкива, еще одна шайба, гайка.

Еще статьи по генератору 37.3701 автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099