Вторичный "кормилец"

Когда двигатель работает, генератор «кормит» немало нахлебников. Даже первичный источник электропитания – аккумуляторная батарея – заряжается от генератора, превратившись в мощный потребитель. Поэтому важно, чтобы мощности «электростанции» хватило на всех.

Современные автомобильные генераторы – переменного тока, с электромагнитным возбуждением и встроенными выпрямителями. Часто в конструкцию входит и регулятор напряжения. Ротор генератора (фото 1) приводится во вращение клиноременной передачей от шкива коленчатого вала. На вал ротора напрессованы клювообразные полюсы из электротехнической стали – вместе с валом они образуют своеобразный сердечник электромагнита. Между полюсами помещена обмотка возбуждения 2. Ее концы выведены через отверстия в полюсе и припаяны к контактным кольцам 3. Питание к кольцам подведено через угольные щетки.

На валу ротора обязательно закреплена крыльчатка охлаждения генератора 5; в некоторых конструкциях она объединена со шкивом привода генератора.

Статор – конструкция тоже нехитрая. В основе корпуса набор из тонких пластин электротехнической стали – они связаны сваркой. На внутренней стороне корпуса образованы 36 полузакрытых пазов, в которые уложена трехфазная обмотка и закреплена – чаще всего пластмассовыми трубками, иногда деревянными клинышками. Обмотка изолирована. В каждой фазной обмотке шесть катушек – и эти обмотки соединены в «звезду» (см. рис. 1, 3, 6).

Как же генератор работает?

Когда по обмотке возбуждения протекает ток, вокруг полюсов ротора наводится магнитное поле – полюса становятся «северными» и «южными». Если ротор вращать, то магнитный поток, пронизывающий обмотки статора, меняется по величине и направлению. В обмотке статора появляется электродвижущая сила.

Но на выходе генератора нам необходимо получить постоянный ток – на той самой резьбовой шпильке, к которой прикручены провода потребителей, в том числе батареи. Для этого генератор дополнили выпрямителем – диодным мостом (фото 2 и рис. 3). На снимке показано стрелкой квадратное отверстие на конце «подковы» – вот здесь и установлена резьбовая шпилька.

Процессы в генраторе показаны на рис. 2. Нижняя полуволна напряжения на каждой обмотке «перевертывается» и становится положительной. Результирующая картина – слегка пульсирующее напряжение. Полярность подключения диодов, собственно, и определяет полярность сети автомобиля. В нашем примере на «массе» – минус, как на рис. 3. На некоторых старых авто «плюсом» может быть корпус.

А для чего в схеме на рис. 3 появился конденсатор С? Его емкость обычно 2,2 мкФ. Он еще больше сглаживает колебания выходного напряжения (см. рис. 2), вызванные работой обмоток.

Но необходимо стабилизировать напряжение генератора в широком диапазоне оборотов. Для этого ток в обмотке возбуждения управляется регулятором напряжения (на фото 2 слева). Регулятор может быть включен по-разному. Самая простая схема – на рис. 4 (VAZ 2101, 2102, 2103). После включения зажигания ток в обмотку возбуждения поступает через регулятор напряжения. (Одним из первых был электромеханический РР-380 – он стоял в моторном отсеке «Жигулей» на левом брызговике.)

Чуть сложней схема возбуждения на рис. 5 («Волга», УАЗ с двигателем ЗМЗ-402). Здесь уже оба конца обмотки возбуждения отсоединены от «массы», а соединен с нею выход регулятора.

Схемы питания обмотки возбуждения на самых современных генераторах (например, на ВАЗах «восьмого» семейства и последовавших за ним) более стабильны, хотя и кажутся усложненными.

Здесь в каждой фазе добавили дополнительный диод (рис. 6). Напряжение от замка зажигания через контрольную лампу КЛ и диод Д1 поступает на регулятор. Контрольная лампа светится. После пуска двигателя на дополнительных диодах появляется напряжение питания, равное напряжению зарядки, – теперь обмотка возбуждения питается от этих диодов. Это напряжение выше напряжения батареи – и диод Д1 запирается, КЛ гаснет, подтверждая работу генератора.

Встречаются схемы с балластным резистором R, он обеспечивает питание обмотки возбуждения в случае, если КЛ сгорит.

На некоторых моделях (VAZ 2101, 2102, 2103, 2106) из статора выходит еще один провод – от точки соединения трех обмоток («О» на рис. 3). При работе генератора на этом выводе появляется напряжение около 8 В. А при включении зажигания (рис. 7) ток через замкнутые контакты реле и лампу идет на минус, КЛ светится. После пуска двигателя ток от контакта «О» идет через обмотку реле, оно срабатывает, КЛ гаснет.

Хорошо известен очень старый и самый простой способ контроля работы генератора: в цепи зарядки был амперметр. Включил зажигание – стрелка показывает «отрицательный» ток, то есть батарея разряжается. Пустил двигатель – стрелка должна перейти в плюсовую часть шкалы, показывая зарядку. Надо признать, что идея не так уж и плоха – водитель знает не только направление тока, но и величину.

Позднее контроль зарядки доверили вольтметру. При включенном зажигании прибор показывает напряжение аккумуляторной батареи (обычно не больше 12,7–12,8 В). При работающем двигателе – около 14 В. Иногда на шкале вольтметра цифры отсутствуют – водитель следит за тем, в зоне какого цвета находится стрелка. В продаже есть и светодиодные вольтметры: включаем такой в гнездо прикуривателя и вперед! Неудобство одно – от вольтметра не прикуришь.