Генератор поликлиновой: электрическое сердце автомобиля

На современных двигателях все более широкое применение находят электрические генераторы, имеющие привод поликлиновым (ручейковым) ремнем. О том, что такое поликлиновый генератор, какую конструкцию он имеет и как работает, а также о правильном подборе автомобильного генератора читайте в данной статье.

Что такое генератор поликлиновой?

Генератор поликлиновой — компонент электрической бортовой системы транспортного средства; генератор переменного тока с приводом от коленчатого вала двигателя, оснащенный шкивом под поликлиновый ремень. Генератор обеспечивает питание компонентов электрической системы автомобиля и зарядку аккумуляторной батареи.

Данные генераторы устанавливаются на бензиновые и дизельные силовые агрегаты с ременным приводом вспомогательных агрегатов, в котором передача крутящего момента от коленвала осуществляется посредством плоского поликлинового (ручейкового) ремня. Обычно это двигатели легковых и грузовых автомобилей стандарта "Евро-3" и выше (также возможно переоснащение и двигателей "Евро-2").

Поликлиновая передача имеет ряд преимуществ перед обычной клиноременной. В передаче этого типа используется один плоский ремень, на рабочей поверхности которого выполнен несколько (от 4 до 8) продольных канавок (ручейков) треугольной (клиновой) формы. Такая форма в несколько раз увеличивает площадь контакта ремня со шкивами, чем обеспечивается надежное сцепление этих деталей и передачу крутящего момента без проскальзывания.

Но главное, что поликлиновые ремни за счет своей небольшой толщины могут нормально работать при значительных изгибах и допускают применение шкивов малого диаметра. Это имеет ряд положительных последствий:

• Снижение массы и стоимости шкива;
• Возможность получения большого передаточного числа без сокращения ресурса ремня (обычные клиновые ремни за счет большой толщины менее эластичны и не могут работать со шкивами меньше некоторого диметра — они проскальзывают, изнашиваются и изламываются);
• Повышение надежности всего двигателя.

Конструктивно поликлиновые генераторы идентичны обычным, отличаясь лишь типом шкива и некоторыми характеристиками.

Типы и характеристики генераторов

На современных транспортных средствах используются генераторы только одного типа — синхронные трехфазные переменного тока, оборудованные трехфазными выпрямителями. Данные агрегаты компактны и эффективны, и давно вытеснили генераторы постоянного тока (хотя их еще можно встретить на старых отечественных автомобилях).

Существующие сегодня генераторы делятся на группы по применимости, основным характеристикам и способу установки.

По применимости генераторы бывают двух основных типов:

• Для бензиновых силовых агрегатов;
• Для дизельных силовых агрегатов.

Генераторы для бензиновых моторов предназначены для работы на более высоких оборотах, для дизелей — на пониженных оборотах. Генераторы для различных моторов имеют ряд конструктивных отличий, в том числе неодинаковое число витков в обмотках, различные диаметры приводных шкивов и другие.

Автомобильные генераторы имеют следующие основные характеристики:

• Номинальное напряжение;
• Номинальный ток;
• Токоскоростные характеристики.

Номинальное напряжение может составлять 13,5 или 14 В для транспортных средств с напряжением бортовой сети 12 В, и 28 В для транспортных средств с напряжением бортовой сети 24 В. Повышенное напряжение генератора компенсирует падение напряжения на выпрямителе и регуляторе. Номинальный ток может лежать в пределах 60-120 А, чем более мощные потребители установлены на транспортном средстве, тем больший ток должен обеспечивать агрегат.

Токоскоростные характеристики — это зависимость силы вырабатываемого тока от угловой скорости вращения (частоты) ротора агрегата. Из них наиболее важны:

• Номинальная рабочая частота — частота вращения ротора, при которой вырабатывается номинальный ток;
• Минимальная рабочая частота — частота вращения ротора, при которой вырабатывается ток на 40-50% меньше номинального, обычно это соответствует холостым оборотам мотора;
• Максимальная рабочая частота — частота вращения ротора, при которой вырабатывается ток, не более чем на 10% превышающий номинальное значение.

Как правило, номинальный ток указывается для частоты вращения его ротора 5000 или 6000 об/мин. Минимальная частота составляет 1500 об/мин для обычных и 1800 об/мин для высокоскоростных генераторов. Обратите внимание: здесь речь идет именно о частоте вращения ротора генераторной установки, этим значениям соответствует в 1,2-2 раза более низкая частота вращения коленвала мотора.

Общее устройство автомобильного генератора

Наконец, по способу монтажа генераторы поликлиновые делятся на две группы:

• С обычным монтажом;
• С монтажом на монокронштейне.

В первом случае генератор крепится к двигателю с помощью двух-четырех болтов и кронштейнов, агрегат жестко зафиксирован на своем месте. Во втором случае генератор установлен в подвижный кронштейн, с помощью которого осуществляется регулировка степени натяжения приводного ремня.

Конструкция и принцип работы поликлинового генератора

Конструктивно автогенератор состоит из нескольких основных компонентов — корпуса, статора, ротора, выпрямительного блока, регулятора напряжения, щеточного узла и приводного шкива. В некоторых агрегатах также присутствует один или два вентилятора охлаждения.

Корпус. Может быть цельным или составным. В первом случае это одна деталь, внутри которой расположены все остальные компоненты генератора. Во втором случае корпус состоит из двух половин, между которыми с помощью нескольких болтов зажимается статор — сегодня эта конструкция получила наибольшее распространение.

Конструкция статора автомобильного генератора

Статор. Основной компонент генератора, в котором вырабатывается ток. Статор состоит из металлического сердечника, внутри которого располагаются витки обмоток. Всего в статоре три обмотки, они изготавливается из изолированного медного провода большого сечения. Витки уложены в определенном порядке для обеспечения постоянных значений тока независимо от положения статора относительно ротора.

Конструкция ротора автомобильного генератора

Ротор. Один из основных компонентов генератора, в нем формируется магнитное поле, обеспечивающее генерацию тока в статоре. Ротор состоит из вала, на котором располагаются полюса (металлические сердечники), обмотка возбуждения и контактные кольца для подачи тока на обмотку. Ротор размещается внутри статора, вал ротора располагается в подшипниках в торцах корпуса (или в крышках корпуса). Также на валу ротора, снаружи или внутри корпуса, могут располагаться один или два вентилятора охлаждения.

Щеточный узел. Узел с двумя подпружиненными графитовыми щетками, которые упираются в контактные кольца на валу ротора, обеспечивая подачу тока на вращающуюся обмотку возбуждения. Обычно щеточный узел объединяется с регулятором напряжения.

Выпрямительный блок. Узел, на котором устанавливается трехфазный выпрямитель тока на шести полупроводниковых диодах (по два на каждую фазу). Данный блок осуществляет выпрямление тока — преобразование переменного тока в постоянный, который далее используется для питания потребителей бортовой электросети. Выпрямительный блок обычно собирается на массивной подковообразной пластине (она служит в качестве теплоотвода для охлаждения диодов), которая устанавливается на задней стенке генератора и закрыта защитной крышкой.

Регулятор напряжения. Узел, выполняющий стабилизацию поступающего в бортовую сеть напряжения независимо от частоты вращения двигателя и других условий. В настоящее время используются только электронные регуляторы, объединенные с щеточным узлом.

Приводной шкив. Поликлиновый пластиковый или металлический шкив, жестко установленный на выступающей за пределы корпуса части вала ротора. С его помощью осуществляется передача крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ротор генератора. От размера шкива зависит передаточное число ременного привода.

Работает генератор следующим образом. При переводе замка зажигания в положение пуска двигателя на обмотку возбуждения генератора подается ток от аккумулятора, поэтому вокруг ротора образуется магнитное поле. При запуске двигателя ротор и вместе с ним силовые линии магнитного поля приходят во вращение, в обмотке статора за счет явления электромагнитной индукции образуется переменный ток — он снимается с выводов обмоток, поступает на выпрямитель и к потребителям. При успешном запуске двигателя обмотка возбуждения отключается от аккумулятора, необходимый для работы ток теперь поступает от статора — генератор переходит в режим самовозбуждения. При изменении режима работы двигателя изменяется и выходное напряжение генератора, однако в работу вступает стабилизатор напряжения, он в зависимости от изменения частоты вращения ротора генератора изменяет поступающий в обмотку возбуждения ток, чем достигается стабильность выходного напряжения.

Генератор в сборе монтируется на двигатель с помощью подвижного или неподвижного кронштейна. Привод этого агрегата может быть двух типов:

• Отдельный привод генератора;
• Совмещенный привод генератора, водяного насоса и/или других навесных агрегатов.

Привод генератора отдельным ремнем

Совмещенный привод генератора и водяного насоса

В первом случае крутящий момент от шкива коленвала с помощью ремня подается на шкив генератора, в приводе нет дополнительных деталей. Во втором случае ремень охватывает три шкива, также в этом приводе может присутствовать натяжитель ремня.

Вопросы правильного выбора, ремонта и замены генератора

Генератор с течением времени может терять свои характеристики или полностью выходить из строя. При подозрениях на поломку следует проверить работоспособность агрегата — это необходимо выполнять в соответствии с инструкцией по ТО и ремонту транспортного средства. Многие неисправности агрегата можно устранить — поменять выпрямитель, регулятор и другие детали. Но если генератор не подлежит ремонту, то его необходимо заменить в сборе.

Выбирать генератор необходимо того же типа и каталожного номера, что был установлен на авто ранее. В крайнем случае следует подбирать генератор по его основным характеристикам и по диаметру приводного шкива. В первую очередь, нужно обращать внимание на номинальное напряжение и ток, а также на назначение генератора — нельзя использовать агрегат для дизелей на бензиновых моторах, и наоборот. А изменение диаметра шкива изменяет передаточное число привода и, соответственно, режимы работы генератора.

Устанавливать и регулировать новый генератор также необходимо в полном соответствии с указаниями инструкции. У многих автомобилей замена этого агрегата имеет свои особенности, которые обязательно нужно учитывать. Особое внимание нужно уделять регулировке силы натяжения ремня, ее нельзя увеличивать и уменьшать. При правильной замене генератора и регулировке его привода электросистема автомобиля вновь будет работать нормально на всех режимах.