Мотогенератор і його несправності

Генератор служить для живлення усіх споживачів автомобіля або мотоцикла і заряду акумуляторної батареї при заведеному (працюючому) двигуні. На більшості сучасних автомобілів і мотоциклів встановлюють трифазні генератори змінного струму, зі вбудованими в них випрямлячами на кремнієвих діодах.

Принцип роботи генератора

Змінним струмом називається струм, який постійно міняє напрям руху в ланцюзі. Генератор змінного струму складається із сталевого статора 1 (набраного із залізних пластинів), на зубцях якого під кутом в 120° намотані три котушки К1, К2, К3 з мідного дроту.Один кінець кожної котушки виводиться в ланцюг споживачів автомобіля або мотоцикла, а інші кінці котушок сполучені в одну точку. Таке з'єднання називається з'єднання зіркою. Кожна з трьох котушок і включений в її ланцюг споживач складають фазу.

Між зубцями і обмотками статора обертається намагнічений ротор 2 і за кожні 120° повороту ротора до зубців і котушок статора підходить то північний, то південний полюсы ротора. Котушки перетинаються магнітними лініями і в них індукується змінна по напряму електрорушійна сила (ЕДС), яка і створює змінний струм в ланцюзі трьох фаз. При цьому струм, створений в ланцюзі будь-якої з трьох фаз, проходитиме в ланцюзі двох інших фаз.

Але змінний струм не може бути використаний для заряду акумуляторної батареї, його необхідно випрямити, тобто перетворити змінний струм в постійний. Для цього в генераторі встановлюють блок випрямлячів, що складаються з шести кремнієвих діодів (по два на фазу). Діодом називається двоелектродний напівпровідниковий прилад, що проводить електричний струм тільки в одному напрямі. Діоди виготовляють з напівпровідникових матеріалів і найпоширеніші з них елементи — це кремній і германій.

Кремнієві діоди мають досить тривалий термін служби, близько 5000 годин роботи і пропускають зворотний струм не понад усе 3 мА, при напрузі 100 вольт, надійно працюють при широкому діапазоні температур від - 60 до + 125°С. До того ж, мають дуже малі габарити і масу. Це дозволяє монтувати випрямний блок прямо в кришці генератора. Для чого потрібні шість діодів для випрямлення струму в ланцюзі трифазного генератора зрозуміло з малюнка 128.

На малюнку показаний напрям струму в ланцюзі трьох фаз, коли в котушці К1 діятиме електрорушійна сила у бік діодів. Через 120° проворота ротора шлях струму показаний стрілками на малюнку В, а потім ще через 120° на малюнку Г. З — за цього з клем випрямляча в зовнішній ланцюг поступатиме випрямлений постійний струм.

Говорячи простіше, принцип роботи генератора здійснюється таким чином: при включенні запалення струм від акумуляторної батареї поступає в обмотку збудження генератора, встановлену на роторі генератора (не у усіх). При обертанні ротора, його магнітний потік перетинає витки обмоток статора і в цих обмотках індукується змінний струм, який потім перетвориться в постійний випрямлячем. Коли при роботі двигуна напруга, що виробляється генератором стане більше, ніж напруга акумуляторної батареї, то струм той, що виробляється генератором піде в зовнішній ланцюг на заряд батареї і на живлення усіх включених споживачів автомобіля або мотоцикла. У обмотку збудження генератора в цей час струм поступає теж з генератора, а не від батареї.

Зі збільшенням оборотів двигуна і пов'язаного з ним ротора генератора напруга генератора зростає і може досягти великої величини. Тому, для автоматичної підтримки напруги генератора в необхідних межах ( до 14,5 В) в кришку генератора вбудований нерозбірний інтегральний регулятор напруги (шоколадка), який для з'єднання з генератором має чотири виведення ( зазвичай, два В і б, Ш) Коли на великих обертах напруга генератора перевищить 14,5 вольт, то регулятор напруги перериває вступ струму в обмотку збудження ротора. Від цього вихідна напруга генератора падає, регулятор знову починає пропускати струм в обмотку збудження і процес знову повторюється. Частота цього процесу задоволена велика і напруга генератора підтримується постійною в межах 13,5 — 14,5 вольт.

Основні несправності генератора

Це забруднення, окислення або замаслення контактних кілець, знос або зависання щіток, обрив або коротке замикання в обмотці ротора або статора, підвищений шум, обрив або пробій в діодах, вихід з ладу регулятора напруги, відсутність контакту між виведеннями регулятора і виведеннями щіток, відпаювання виведень обмотки збудження від контактних кілець.

Якщо при роботі двигуна на будь-яких оборотах горить червона контрольна лампа (заряду), і свідчення вольтметра нижче 13,5 вольт, або амперметр показує розряд ( стрілка ліворуч від нуля), то або реле-регулятор або генератор несправні. Самим насамперед в такій ситуації, буде перевірка надійного кріплення дротів на клемах генератора і акумуляторної батареї, а так само перевірка нормальної натяжки ременя генератора. Натяжка ременя генератора описана в статті система охолодження, оскільки ремінною привід генератора у багатьох автомобілів спільний з помпою охолоджувальної рідини.

Далі слід запустити двигун і якщо напруга залишилася як і раніше, менше 13,5 вольт, то слід вивернути гвинти щіткотримача і зняти його, потім протерти контактні кільця дрантям, змоченим бензином і якщо на кільцях виявиться вироблення або риски, то слідує шлифануть кільця 1000 наждачним папером. Далі слід перевірити стан щіток і якщо вони зношені (менше 10 мм), то слід їх замінити новими.

Якщо після вище описаних дій, несправність залишилася, то треба перевірити справність зарядного ланцюга. Для цього треба знову запустити двигун і включити далеке світло фар, якщо світло не включити, то при перевірці можна вивести з ладу випрямний блок ( пробій діодів). Далі треба зняти плюсову клему з штиря акумуляторної батареї і якщо двигун продовжує працювати і не глухне, то означає генератор і регулятор справні і не справний зарядний ланцюг, і її треба перевірити від початку і до кінця візуально і продзвінкою тестером, на наявність обриву. Якщо ж двигун затих, означає несправні реле регулятор (ремонту не підлягає, оскільки залитий компаундом — міняємо), або генератор. Генератор підлягає ремонту у фахівця, але такі речі як відпаювання кінців обмоток або діодів (припаюємо на місце) або порушення ізоляції (покриваємо лаком), можна побачити і усунути самому, а хто уміє користуватися тестером, то може продзвонити цілісність обмоток і ізоляцію їх від корпусу своїми силами, в цьому немає нічого складного. Справні діоди при прозвонке пропускають струм тільки в одному напрямі, а в іншому немає. Якщо діод несправний, то він взагалі не пропускає струм нікуди (обрив), або пропускає струм в обох напрямах (пробитий). Міжвиткове замикання обмоток статора перевіряється мегаомметром.

Буває при роботі генератора виявляється падіння напруги (пониження), і акумуляторна батарея недоотримує заряд і швидко розряджається. Можливі два варіанти, коли контрольна лампа роботи генератора (заряду) горить або не горить. Якщо лампа горить, то причинами несправності можуть бути: знос (пробуксувала) або слабке натягнення ременя приводу генератора, вихід з ладу регулятора напруги, обрив або пробій діодів, обрив або міжвиткове замикання обмоток статора, замикання на масу виведень обмотки збудження статора. Якщо контрольна лампа не горить, а напруга знижена, то причиною може бути поганий контакт (перехідний опір) між виведеннями регулятора напруги і виведеннями щіток ( зачистити до блиску), знос або зависання щіток, окислення контактних кілець щіток, відпаювання виведень обмотки збудження від контактних кілець (зачистити і пропоїти), ну і останнє, несправність реле регулятора, усі інтегральні реле регулятори не переносять навіть короткочасного короткого замикання і вмить виходять з ладу.

Якщо напруга заряду вища за норму, що можна визначити по кипінню електроліту, то в 99 випадках із ста причиною є вихід з ладу реле регулятора. Наприклад на жигулях (ВАЗ 2105) підвищена напруга може бути із за поганого контакту запобіжника ?9, збудження, що відповідає за ланцюг обмотки.

Підвищений шум або виття може бути із за зносу підшипників ротора, або послаблення гайки шківа генератора, скрип неякісних щіток. Підшипники замінюємо на нові, бажано фірмові, гайку підтягуємо, а щітки міняємо на фірмові. Підвищений (не звичайний) шум так само може виходити з генератора від замикання на масу (корпус генератора) обмотки статора, або міжвиткового замикання обмоток.

Технічне обслуговування генератора

Обслуговування полягає в наступному: після пробігу на новій машині перших 2000 кілометрів, і потім через кожні 15000 кілометрів треба перевірити стан ременя приводу генератора і відрегулювати його натягнення.

Після пробігу 60000 км промити бензином і зачистити наждачним папером (зерно 1000) контактні кільця до дзеркального блиску, перевірити знос щіток і зазвичай до такого пробігу їх варто замінити. Якщо щітки виступають з щіткотримача менш ніж 5 мм, то їх слід замінити на нові, притерев їх до контактних кілець. Перед заміною щіток, необхідно очистити порожнину щіткотримача від вугільного пилу. Хто встановить на мотоцикл або автомобіль генератор, описаний в цій статті, то назавжди забуде про щітки, оскільки в тому генераторі їх немає взагалі.

Так само після пробігу 60000 км, слід перевірити стан підшипників ротора, і якщо в підшипниках немає люфта, то можна залишити їх, але зазвичай до такого пробігу (особливо на вітчизняних автомобілях), підшипники слід міняти на нові і бажано фірмові.

Обслуговуючи генератор змінного струму, необхідно дотримуватися наступних

Обов'язкові правила

• Ніколи не допускати від'єднання акумуляторної батареї від бортової мережі при працюючому двигуні і відключених споживачах (вимкнене світло), при перевірці справності ланцюга заряду. На багатьох автомобілях ланцюг заряду проходить через амперметр, тому необхідно стежити за надійністю кріплення клем на амперметрі.
• Не можна допускати навіть короткочасного (миттєвого) замикання на масу (корпус) вивідної плюсової клеми «30» генератора.
• При під'єднуванні акумуляторної батареї на автомобіль або мотоцикл не в якому випадку не можна плутати полярність підключення клем на полюсні штирі батареї.
• При проведенні робіт електрозварювань на кузові автомобіля або на рамі мотоцикла, слід перед початком робіт від'єднувати мінусову клему від акумуляторної батареї і від'єднати усі дроти від генератора.

Усі перелічені вище неправильні дії призводять до виходу з ладу реле регулятора або випрямного блоку генератора.