Car Generator: Co to je, jak to funguje, k čemu to je?

Tato ikona – kontrolka nenabíjení baterie – se rozsvítí, když je napětí nižší než 12,8 V, to znamená, když generátor nefunguje a elektrická síť automobilu je napájena pouze z baterie.

Ne vždy to znamená, že generátor selhal. Například v pracovním autě se tato kontrolka rozsvítí, když motor neběží a řidič zapne zapalování, a zhasne, jakmile motor naskočí a generátor se začne otáčet.

Pokud se však kontrolka rozsvítí za chodu motoru, je důvod být opatrný: generátor se buď neotáčí, nebo je vadný. V tomto případě jsou všechny palubní systémy vozu – od zapalování až po audiosystém – napájeny z baterie a vůz bude fungovat pouze do úplného vybití baterie. Proto je vhodné zajít se zapnutou kontrolkou rovnou do servisu, abyste si tam nemuseli nechat auto později přistavit odtahovkou.

Řekneme vám, jak generátor funguje, jak se porouchá a co lze dělat, pokud k tomu dojde.

Co je to generátor

Automobilový generátor je zařízení, které přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii. Je umístěn pod kapotou a je poháněn motorem pomocí hadovitého řemenu. Když běží motor, běží i generátor. Napájí vše, co v autě běží elektricky: elektronické řídicí jednotky, osvětlení, zapalovací cívky, posilovač řízení, pokud je elektrický, audio systém a mnoho dalšího. Dobíjí také baterii.

U vozidel s mild hybridním systémem funguje generátor jako startér. Motor startuje téměř tiše a systém start-stop nezpůsobuje nepohodlí v dopravních zácpách a na semaforech.

Generátor je na svém původním místě. Foto: BACHTUB DMITRII / Shutterstock

Z čeho se autogenerátor skládá?

Rotor – otočný prvek, hřídel se dvěma ocelovými jádry pólů, mezi kterými je umístěno budicí vinutí. Jeho konce přesahují na měděné nebo ocelové sběrací kroužky, kterými protéká proud z regulátoru napětí do budicí cívky.

Stator – stacionární prvek. Skládá se z jádra tvořeného kovovými deskami, na kterých jsou navinuta měděná vinutí kotvy. Typickým generátorem moderního osobního automobilu je třífázový synchronní střídavý proud. Jeho stator má 36 desek jádra a tři vinutí zapojené do hvězdicového obvodu se čtyřmi svorkami.

Diodový můstek, aka usměrňovací jednotka – obvod, který přeměňuje střídavý proud na stejnosměrný proud. Je to stejnosměrný proud, který nabíjí baterii a napájí všechny automobilové spotřebiče. Most se skládá ze sady výkonových diod, obvykle zalisovaných do masivních desek chladiče. K napájení budícího vinutí se obvykle používá samostatný usměrňovací stupeň.

Regulátor napětí. Polovodičový obvod, který reguluje proud v budicím vinutí rotoru a udržuje stabilní výstupní napětí bez ohledu na výkon připojených spotřebičů a otáčky rotoru. Když zapnete „žravá“ zařízení – vyhřívaná okna, světlomety, vyhřívaná sedadla – regulátor zvýší proud v budícím vinutí. Poskytuje také podmínky pro správné nabíjení baterie: zvyšuje napětí v palubní síti při nízkých teplotách vzduchu v zimě a snižuje při vysokých teplotách v létě. To vám umožní optimalizovat nabíjení baterie a zabránit jejímu přebíjení a přehřívání.

Kartáčová jednotka. Plastový držák s grafitovými pružinovými kartáči, které se dotýkají sběracích kroužků na hřídeli rotoru. Tato jednotka je často vyrobena ve stejném krytu s regulátorem napětí. To vám umožní neměnit generátor pokaždé, když se opotřebují kartáče nebo selže regulátor: je jednodušší objednat a vyměnit díl.

Корпус obvykle vyrobeny z hliníkové slitiny. Skládá se ze zadního a předního krytu. Na straně zadního krytu je instalován diodový můstek, regulátor napětí a kartáče generátoru a na předním krytu je připevněn stator. Každý kryt má také ložiska pro volné otáčení rotoru.

Pohon nebo kladka, – ne součást generátoru, ale prvek spojující rotor generátoru s klikovým hřídelem motoru klínovým řemenem. Průměr řemenice přímo ovlivňuje rychlost otáčení generátoru: čím menší je, tím rychleji se otáčí. Aby bylo zajištěno přenášení otáčení bez trhání, je na řemenici umístěna jednosměrná spojka.

Princip činnosti generátoru

Konstrukce generátoru je shodná se střídavým synchronním elektromotorem, který pracuje na principu elektromagnetické indukce. Jediný rozdíl je v hlavním účelu: generátor přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii a elektromotor dělá opak.

Jakýkoli generátor může fungovat jako elektrický motor a jakýkoli elektromotor může fungovat jako generátor. Proto u „mild hybridů“ plní generátor také roli startéru.

Podívejme se, jak funguje elektrický generátor:

1. Když se motor otáčí, točivý moment z klikového hřídele se přenáší přes řemen na řemenici alternátoru.
2. Řemenice otáčí rotorem. Proud protékající budícím vinutím rotoru vytváří konstantní magnetické pole – rotor se mění v rotující permanentní magnet. Rotující magnetické pole vlivem elektromagnetické indukce vytváří ve vinutí statoru elektromotorickou sílu – elektrické napětí.
3. Usměrňovač převádí třífázový střídavý proud, který je odváděn z vinutí statoru generátoru, na stejnosměrný proud.
4. Regulátor řídí budicí proud rotoru a tím udržuje palubní napětí na 13-13,5 V v létě a 14-14,5 V v zimě: při různých teplotách baterie vyžaduje různá nabíjecí napětí.

Hlavní parametry generátoru

Jmenovité napětí pro osobní automobily – 12 V, pro motocykly – 6-12 V, pro nákladní automobily a speciální vybavení – od 24 V. Napětí generátoru musí odpovídat normě palubního napětí: 6, 12 nebo 24 V.

Jmenovitý proud – proudová síla, při které generátor pracuje v optimálních tepelných podmínkách a jeho vinutí se nepřehřívají. Pro každé vozidlo se jmenovitý proud vypočítá na základě výkonu všech spotřebičů energie. Osobní automobily jsou obvykle vybaveny generátory s proudem 60 až 140 A.

Pokud si do auta nainstalujete výkonný subwoofer, vyhřívaná okna nebo přídavné osvětlení, standardní generátor to nemusí zvládnout – budete muset nainstalovat výkonnější. Zvýší se odběr energie z motoru pro napájení, ale ztráta výkonu „na kolech“ bude 2-3 hp. pp., což je u moderních automobilů od 80 do 100 hp. S. nevypadá významně.

Servisní středisko vám pomůže přesně vypočítat jmenovitý proud nového generátoru, ale obvykle stačí model s proudem o 30-50 A více.

Jmenovitá rychlost — rychlost rotoru, při které je generátor schopen generovat jmenovitý proud. Obvykle se tato hodnota považuje za 5000 nebo 6000 otáček za minutu.

Frekvence samobuzení — frekvence otáčení rotoru, při které generátor dosáhne „soběstačnosti“, to znamená, že produkuje minimální proud schopný napájet budicí vinutí. Měla by být menší než rychlost otáčení generátoru při volnoběhu motoru, aby nedošlo k vybití baterie ani v tomto režimu.

Koeficient výkonu — zobrazuje účinnost přeměny mechanické energie na elektrickou energii. Standardní účinnost generátorů je 60-80%.

Časté poruchy generátoru

Přetržený hnací řemen Dá se opravit poměrně rychle, pokud máte náhradní. Chcete-li vyměnit řemen, jednoduše povolte napínač. Řemen se obvykle vyměňuje každých 80 000-100 000 km, tímto počtem najetých kilometrů se opotřebovává a natahuje, což může způsobit jeho odlétnutí nebo prasknutí.

Selhání regulátoru napětí. Možné důvody:

1. Zkrat v budicím obvodu, včetně mezi závity budícího vinutí generátoru. V druhém případě výměna regulátoru nepomůže – budete se muset vypořádat s generátorem.
2. Rozbily se usměrňovací diody.
3. Připojili jsme baterii a obrátili polaritu.
4. Kartáče se zhroutily.
5. Do krytu regulátoru se dostala vlhkost.

Generátor lze odpojit od palubní sítě, poté se všichni spotřebitelé přepnou na bateriové napájení. Napětí poté klesne pod 12,8 V a na panelu se rozsvítí červený indikátor nenabíjení.

V některých případech může napětí v palubní síti stoupnout nad 15 V, pak se kontrolka nerozsvítí. Baterie se přebije, elektronické systémy se začnou chovat nevhodně a může dojít k vypálení žárovek a pojistek.

Samotný regulátor je umístěn na zadním krytu generátoru a je obvykle snadno vyměnitelný, pokud selže.

Opotřebované kartáče a/nebo sběrací kroužky – oba jsou jednoduše vymazány. V moderních automobilových generátorech je sestava kartáče umístěna v krytu regulátoru napětí. Proto ve většině případů stačí vyměnit regulátor napětí, i když někdy konstrukce umožňuje vyměnit kartáče samostatně.

U sběracích kroužků je to obtížnější: pro jejich výměnu budete muset rozebrat pouzdro generátoru a za tímto účelem odpájet konce vinutí z diodového můstku. Pro člověka bez zkušeností je to docela těžké.

Vyplatí se kontrolovat kartáče a kluzné kroužky každé tři až čtyři roky nebo 100 000 km, stejně jako před každou delší cestou.

Poškození trupu. U některých strojů je generátor instalován blízko dna a najetí na vysokou překážku může poškodit jeho kryt. Pro vozy s touto funkcí kromě ochrany klikové skříně vyrábějí také ochranu generátoru, někdy je třeba ji zakoupit samostatně.

Opotřebení ložisek. Problém je diagnostikován hlukem nebo pískáním ložisek, v pokročilých případech může dojít k zablokování rotoru. Jejich výměna je obtížná, je lepší kontaktovat servisní středisko. Ložiska mohou být hlučná po ujetí 120 000-150 000 km nebo dříve, pokud auto nemá ochranu motoru – alespoň plastovou, od prachu a nečistot.

Rozbití nebo roztavení vinutí pole nebo sběracích kroužků. Nejčastěji k tomu dochází v důsledku vůle v ložiskách. Rotor se může otírat o stacionární části statoru. Ve vzácných případech se problém vyskytuje v důsledku nečistot ve ventilačních otvorech krytu: generátor se špatně chladí a vinutí se taví.

Vinutí se kontroluje multimetrem v režimu odporu. Pro pracovní vinutí by to mělo být 2-5 ohmů. Nižší hodnota indikuje zkrat mezi závity, obvykle v důsledku poškozené izolační vrstvy. Vyšší odpor znamená přerušené nebo špatné spojení.

Porucha usměrňovače – diodový můstek. Most obvykle shoří, když dojde k přepětí: například když je auto propojeno dráty s jiným autem, aby se nastartovalo. Nebo když odpojí baterii z palubní sítě za chodu motoru, aby zkontrolovali generátor „lidovou metodou“. Nedoporučujeme to dělat. Baterie vyhlazuje napěťové rázy a při jejím odpojení může shořet cokoliv: například regulátor napětí nebo řídicí jednotka motoru.

Diody se mohou také rozbít, pokud je při instalaci baterie obrácená polarita.