Вторичный "кормилец"
Когда движок работает, генератор «кормит» много нахлебников. Даже первичный источник электропитания – аккумуляторная батарея – заряжается от генератора, превратившись в мощнейший потребитель. Потому принципиально, чтоб мощности «электростанции» хватило на всех.
Ротор (слева) и статор генератора: 1 – шкив; 2 – обмотка возбуждения; 3 – токосъемные кольца; 4 – подшипник; 5 – крыльчатка вентилятора. Современные авто генераторы – переменного тока, с электрическим возбуждением и встроенными выпрямителями. Нередко в конструкцию заходит 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 – совместно с валом они образуют типичный сердечник электромагнита. Меж 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 непременно закреплена крыльчатка остывания генератора 5; в неких конструкциях она объединена со шкивом привода генератора.
Рис. 1. Соединение обмоток статора «звездой». Рис. 6. Схема управления током обмотки возбуждения на современных генераторах. Статор – конструкция тоже нехитрая. В базе корпуса набор из тонких пластинок электротехнической стали – они связаны сваркой. На внутренней стороне корпуса образованы 36 полузакрытых пазов, в которые уложена трехфазная обмотка и закреплена – в большинстве случаев пластмассовыми трубками, время от времени древесными клинышками. Обмотка изолирована. В каждой фазной обмотке 6 катушек – и эти обмотки соединены в «звезду» (см. рис. 1, 3, 6).
Как генератор работает? Когда по обмотке возбуждения протекает ток, вокруг полюсов ротора наводится магнитное поле – полюса становятся «северными» и «южными». Если ротор крутить, то магнитный поток, пронизывающий обмотки статора, изменяется по величине и направлению. В обмотке статора возникает электродвижущая сила.
Регулятор напряжения (слева) и диодный мост. Рис. 3. Подключение диодного моста. Но на выходе генератора нам нужно получить неизменный ток – на той резьбовой шпильке, к которой приверчены 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 тут и установлена резьбовая шпилька.
Рис. 2. Результирующая картина напряжения на выходе генератора. Процессы в генраторе показаны на рис. 2. Нижняя полуволна напряжения на каждой обмотке «перевертывается» и становится положительной. Результирующая картина – немного пульсирующее напряжение. Полярность подключения диодов, фактически, и определяет полярность сети автомобиля. В нашем примере на «массе» – минус, как на рис. 3. На неких старенькых авто «плюсом» может быть корпус.
А зачем в схеме на рис. 3 появился конденсатор С? Его емкость обычно 2,2 мкФ. Он еще более сглаживает колебания выходного напряжения (см. рис. 2), вызванные работой обмоток.
Но нужно стабилизировать напряжение генератора в широком спектре оборотов. Для этого ток в обмотке возбуждения управляется регулятором напряжения (на фото 2 слева). Регулятор может быть включен по-разному. Самая обычная 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 отделе «Жигулей» на левом брызговике.)
Рис. 5. Так включен регулятор на движках ЗМЗ-402. Чуток сложней схема возбуждения на рис. 5 («Волга», УАЗ с движком ЗМЗ-402). Тут уже оба конца обмотки возбуждения отсоединены от «массы», а соединен с нею выход регулятора.
Схемы питания обмотки возбуждения на самых современных генераторах (к примеру, на ВАЗах «восьмого» семейства и последовавших за ним) более размеренны, хотя и кажутся усложненными.
Тут в каждой фазе добавили дополнительный диодик (рис. 6). Напряжение от замка зажигания через контрольную лампу КЛ и диодик Д1 поступает на регулятор. Контрольная лампа сияет. После запуска мотора на дополнительных диодиках возникает напряжение питания, равное напряжению зарядки, – сейчас обмотка возбуждения питается от этих диодов. Это напряжение выше напряжения батареи – и диодик Д1 закрывается, КЛ угасает, подтверждая работу генератора.
Рис. 7. Механизм работы контрольной лампы на ВАЗ-2105. Встречаются схемы с балластным резистором R, он обеспечивает питание обмотки возбуждения в случае, если КЛ сгорит.
На неких моделях (VAZ 2101, 2102, 2103, 2106) из статора выходит очередной провод – от точки соединения 3-х обмоток («О» на рис. 3). При работе генератора на этом выводе возникает напряжение около 8 В. А при включении зажигания (рис. 7) ток через замкнутые контакты реле и лампу идет на минус, КЛ сияет. После запуска мотора ток от контакта «О» идет через обмотку реле, оно срабатывает, КЛ угасает.
Отлично известен очень старенькый и самый обычный метод контроля работы генератора: в цепи зарядки был амперметр. Включил зажигание – стрелка указывает «отрицательный» ток, другими словами батарея разряжается. Пустил движок – стрелка должна перейти в плюсовую часть шкалы, демонстрируя зарядку. Нужно признать, что мысль не так и плоха – шофер знает не только лишь направление тока, да и величину.
Позже контроль зарядки доверили вольтметру. При включенном зажигании прибор указывает напряжение аккумуляторной батареи (обычно не больше 12,7–12,8 В). При работающем движке – около 14 В. Время от времени на шкале вольтметра числа отсутствуют – шофер смотрит за тем, в зоне какого цвета находится стрелка. В продаже есть и светодиодные вольтметры: включаем таковой в гнездо прикуривателя и вперед! Неудобство одно – от вольтметра не прикуришь.