Генераторы: как они устроены, и как их ремонтируют

Уважительное «геннадий» или панибратское «гена» неспроста написаны с маленькой буквы! Это не имя автослесаря, а шутливо-жаргонное прозвище электрогенератора – одного из важнейших узлов автомобиля, практически не изменившего свою конструкцию за несколько десятилетий. Давайте познакомимся с «геннадием» поближе, изучив его сильные и слабые стороны и поняв, с каких фронтов можно ждать сюрпризов по электрической части автомобиля.

«Дитя света»

А втомобильный генератор в современном понимании порожден любовью человечества к электрическому свету. Машины эпохи зари автомобилизма имели лишь простейший узел под названием «магнето» – миниатюрный генератор, совмещенный с прерывателем зажигания, интегрированный в корпус двигателя и выдающий исключительно высоковольтные импульсы для работы свечей. Ни лампу, ни какой-то иной потребитель электроэнергии к магнето подключить было нельзя, поэтому машины XIX века освещали дорогу карбидными лампами, в которых горел ацетилен – от двигателя внутреннего сгорания помощи ждать не приходилось.

Однако достаточно скоро стало очевидно, что двигатель автомобиля должен порождать больше электричества: не только для собственной работы, но и для работы внешних потребителей – фар, клаксона, измерительных приборов передней панели, зарядки батареи и тому подобного. Поэтому рядом с высоковольтной «искровой» обмоткой магнето появилась дополнительная обмотка – низковольтная, дающая бортовое напряжение. МАГнето + ДИНамО-машина = магдино. Так стали называться первые генераторы.

Но поскольку магнето и магдино традиционно встраиваются непосредственно в двигатель, мощность их ограничена небольшими габаритами. И как только стало ясно, что рост мощности генераторов неизбежен, «гена» стал внешним – он переехал на кронштейн на блоке цилиндров и вращение стал получать от внешней передачи – ременной, а иногда цепной или шестеренчатой.

Первые генераторы вырабатывали постоянный ток, однако после развития в середине ХХ века полупроводниковой промышленности и появления мощных выпрямительных диодов генераторы стали производить переменный ток, который затем выпрямлялся до постоянного диодными мостами. Смена типа тока позволила скачкообразно в несколько раз и понизить габариты и массу генераторов, и поднять их мощность.

Собственно, современный генератор практически идентичен тому, что стоял на машинах, разработанных и 10, и 20, и 30, и более лет тому назад. Двигатели и КПП год за годом усложняются, а едва ли не главный внешний электроагрегат остается практически неизменным. Его конструкция неидеальна, но являет собой золотой баланс свойств и стоимости. Появляются, правда, дополнительные узлы и усовершенствования – например, вместо элементарного шкива для ремня на генератор может устанавливаться обгонная муфта, как в стартерном бендиксе, или в обмотке статора увеличивается количество катушек и усложняется диодный мост, но большинство генераторов все же по-прежнему обходятся классической конструкцией.

Как устроен генератор

Две половинки корпуса, отлитые из алюминия, образуют «бочонок» и стянуты друг с другом болтами. Внутри «бочонка» расположена кольцевая обмотка – катушка статора, с которой мы снимаем переменное напряжение. Снаружи к этой обмотке подключен диодный мост, прикрытый пластиковой защитной полукрышкой и делающий из переменного напряжения постоянное. Через корпус генератора проходит ось – вал, вращающийся на двух подшипниках и приводимый в движение за шкив ремнем от коленвала двигателя.

На валу генератора установлен и вращается вместе с ним ротор с катушкой внутри – электромагнит. Через пару скользящих контактов и угольные щетки на него подает управляющий ток регулятор напряжения, следящий за тем, чтобы генератор выдавал на выходе 14 вольт – без регулятора величина напряжения будет зависеть от оборотов и способна достичь нескольких десятков вольт, опасных для 12-вольтового автомобильного электрооборудования.

Неисправности генератора

Генератор на большинстве машин достаточно прост по конструкции, и благодаря этому количество разновидностей его неисправностей невелико, а диагностика несложна. «Плавающих» проблем, которые затруднительно выловить и локализовать, в нем практически никогда не бывает.

Самые слабые узлы генератора – не механические, а электронные: это диодный мост, состоящий из шести мощных диодов, объединенных в три группы на алюминиевой пластине-радиаторе, и регулятор напряжения. Выходят из строя они из-за перегрузки (из-за систематической работы с перегрузкой от нештатных потребителей тока, если прикуривать чужую машину, не заглушив свой двигатель, или из-за короткого замыкания в банках аккумулятора), из-за появления микротрещин от постоянной смены подкапотной температуры в широких пределах и проникновения в трещины влаги, а также иногда и вовсе без видимых причин – с электроникой это случается… В регуляторе напряжения еще вдобавок со временем стачиваются графитовые щетки. При этом и диодный мост, и регулятор напряжения в сборе со щетками могут быть заменены на новые.

На втором месте по выходу из строя – подшипники. Их в генераторе два — более мощный и массивный передний, а также задний – меньших габаритов. Страдает чаще всего передний, поскольку на него приходятся и нагрузка от туго натянутого ремня, и проникновение пыли и влаги извне. Подшипники проявляют себя гулом и визгом, который исчезает, если завести мотор при снятом ремне генератора. Они также могут быть заменены новыми.

На третьем месте – более неприятные неисправности, хотя и, к счастью, более редкие. Могут сточиться до основания два медных колечка на валу – контакты для питания обмотки ротора, по которым скользят графитовые щетки регулятора напряжения. Колечки эти достаточно долговечны, поскольку пружины щеток слабенькие, но, отработав несколько комплектов щеток, кольца с годами могут прийти в негодность. В качестве запчастей встречаются не всегда, и для конкретной модели генератора их можно не найти… Если же купить удалось, то снимаются с вала они единым блоком (залиты в пластик), и одним блоком же ставятся новые.

Еще от старости может произойти разрушение изоляции проводов обмотки статора и возникнуть короткое замыкание между витками. Как правило, такое ремонтировать невыгодно, хотя в принципе перемотка возможна. Неисправности типа разрушения корпуса рассматривать, наверное, не стоит, хотя и они, безусловно, случаются, и, как ни странно, некоторые отечественные производители генераторов поставляют в розничную продажу половинки «бочонка».

Ремонт генератора

Теперь рассмотрим ремонт генератора на живом примере. Автомобиль ВАЗ-2115 приехал на сервис с проблемой отсутствия зарядки аккумулятора. Электрик, к его чести, не приговорил, не глядя (как это часто делается), диодный мост и регулятор скопом, а сперва проверил проводку к генератору, затем (не снимая генератор с машины) извлек из него регулятор напряжения и проверил его при помощи внешнего источника напряжения 15-16 вольт и нагрузочной лампы, сымитировав штатную работу – регулятор оказался исправен. Целыми оказались и щетки регулятора, контактные кольца на валу и обмотка ротора. После этого мастер посветил фонариком на диодный мост, увидел обугленный диод, сделал вывод о неисправности моста… и предложил полную замену генератора!

Почему? Все просто: на наш генератор, рожденный Ржевским заводом автотракторного электрооборудования ЭЛТРА, модели 5102.3771, устанавливается 80-амперный диодный мост МП13-80-3-2, который стоит в магазине… 909 рублей, и меняется он не так, как, скажем на старой-доброй «девятке», где это делалось при помощи отвертки и без снятия генератора с машины. В нашем случае мост меняется с использованием мощного паяльника, и генератор для этого, по-хорошему, должен лечь на верстак. Это изрядная возня, требующая к тому же определенной аккуратности. Мастер не захотел связываться с этим менее, чем за 2 000 рублей, и намекнул владельцу, что стоимость запчасти и ремонта почти в 3 000 рублей на генератор 2006 года выпуска выглядят бледно на фоне цены нового генератора в сборе в 4 450 рублей. Иначе говоря, можно за 3 000 починить, а можно за дополнительные 1 500 рублей к цене ремонта получить нового «гену» на гарантии, с новыми подшипниками, обмотками, гарантированно лишенными усталостных трещин лака, и так далее. Владелец согласился с такими доводами, и генератор был заменен на новый.

Вот такой неожиданный исход… Мы хотели понаблюдать за недорогим восстановительным ремонтом, а столкнулись с крупноузловой дорогостоящей заменой. Впрочем, ремонт уже завершен, машина восстановила подвижность и уехала, и у нас появилась возможность в спокойной обстановке внимательно взглянуть на генератор изнутри, изучить конструкцию и разобраться, прав ли был мастер. Более того, нам никто не запрещает починить его самостоятельно.

Генератор изнутри

Разборку генератора начинаем со снятия шкива с вала: 6-ручьевой шкив под поликлиновый ремень аккуратно зажимаем в тисках через алюминиевые прокладки и откручиваем гайку пневмогайковертом. Легкие следы замятия на шкиве не страшны, если они контролируемы и прогнозируемы – ни канавки, ни кромки не деформированы.

На валу виден паз под шпонку, однако шпонки самой нет, как нет и паза для нее в шкиве. На данном генераторе шкив крепится трением – затяжкой гайки с гровером с упором во внутреннее кольцо подшипника, а через него – в ротор.

Снимаем пластиковую «полукрышку», под которой прячутся диодный мост и регулятор напряжения. Видим, что мост неисправен – пробит как минимум один диод из шести. Это заметно даже без проверки тестером – видно, что диод обуглен.

Регулятор напряжения снимается легко – откручиванием двух гаек М8. Электрически его уже проверяли, визуально тоже видно, что щетки изношены незначительно. Продуваем, вытираем и откладываем в сторону.

Как произвести ремонт генератора и следить за его исправностью

Автомобильный генератор представляет собой узел, который используется для обеспечения электричеством всех потребителей энергии в автомобиле. Выход из строя генераторного устройства приведет к тому, что все оборудование будет питаться от аккумулятора, а это впоследствии станет причиной его быстрого разряда. В каких случаях требуется ремонт генераторов, и какие неисправности характерны для этого устройства? Ответы вы найдете ниже.

Возможные неисправности: признаки и причины

Способы устранения поломок

Инструкция по замене своими руками

Инструменты и материалы

Фотогалерея «Меняем генератор на Калине»

Рекомендации по обслуживанию узла

Видео «Принцип работы автомобильного генератора»

Возможные неисправности: признаки и причины

Почем при нагрузке на генератор двигатель глохнет, с чем могут быть связаны проблемы утечки тока, какой должен быть вольтаж, почему не работает устройство и как отремонтировать поломку? Ремонт неисправностей автомобильных генераторов своими руками — дело достаточно сложное, поэтому для начала рекомендует ознакомиться с основными поломками устройства. К неисправностям механического характера относятся повреждение кронштейнов крепления, корпуса агрегата, износ шкива и подшипников, прижимных пружин и т.д. Причин повреждения может быть множество, но в любом случае, они никак не связаны с электрической составляющей.

Если двигатель автомобиля не заводится и вы считаете, что сломался именно генератор, то вам полезно будет узнать об основных признаках неполадок в функционировании агрегата:

1. На приборной панели при работающем двигателе появился индикатор разряда аккумулятора. Лампочка может мигать или гореть без перерыва.
2. При некорректной работе устройства, когда на агрегат возлагается более высокая нагрузка, чем та, на которую он рассчитан, в работу вступает аккумулятор для поддержки питания оборудования. Это может привести к выкипанию электролита в батарее.
3. Следующий симптом — при включении фар вы можете увидеть, как оптика стала гореть более тускло. Если же вы нажмете на педаль газа, что приведет к увеличению оборотов силового агрегата, то яркость оптики восстановится до необходимого уровня.
4. Устройство воет, гудит или свистит. Если при работе агрегата начали проявляться посторонние звуки, это говорит о неполадках в его работе, которые могут быть разными. Также генератор сильно греется.
5. Двигатель авто время от времени глохнет без видимых причин. Неисправность такого рода может говорить о том, что в бортовой сети недостаток напряжения, необходимого для питания электрического оборудования. Если при этом аккумулятор полностью заряжен, то скорей всего, причина заключается именно в генераторе.

Теперь рассмотрим возможные причины неполадок, из-за которых может потребоваться снятие, разбор и ремонт генераторного устройства автомобиля:

1. Повреждения шкива либо его износ. Если речь идет о серьезных неполадках и значительных повреждениях шкива, то его проще будет заменить. В некоторых случаях допускается ремонт и восстановление, но лучше всего поменять устройство.
2. Повреждение либо естественный износ контактных токосъемных колец, которые могут быть повреждены.
3. Неполадки в работе регуляторного устройства. Регулятор напряжения предназначен для выравнивания рабочей величины в электрической сети авто, его поломка приведет к скачкам напряжения в сети.
4. Поломка диодного моста агрегата. При выходе из строя диодов первый симптом поломки — это отсутствие или слишком слабая искра на свечах, также емкость АКБ может быть снижена.
5. Замыкание витков статорной обмотки. Иногда проблему позволяет решить перемотка обмотки, но зачастую ее легче просто заменить.
6. Износ подшипников. При износе и поломке подшипниковых элементов в работе агрегата будет проявляться дополнительный шум.
7. Повреждения силовой цепи питания.

Способы устранения поломок

Как разобрать и как произвести ремонт устройства? Ниже приведены основные рекомендации касательно устранения неисправностей.

Эти советы актуальны в том случае, если вы знаете основные причины и признаки поломок:

1. Пониженный заряд аккумуляторной батареи либо отсутствие заряда может быть связано с выходом из строя предохранительного устройства или его плохом контакте с гнездом в блоке. Необходимо проверить сам предохранитель на работоспособность и убедиться в том, что он хорошо контактирует с гнездом. Иногда причина отсутствия заряда обусловлена износом щеток на регуляторе напряжения. При такой неполадке нужно будет менять сам регулятор.
2. Для диагностики щеток регулятора напряжения можно произвести визуальную проверку. Если же скачки напряжения связаны с коротким замыканием или обрывом электроцепи, то для проверки придется использовать тестер.
3. Для проверки состояния диодных элементов потребуется снять и разобрать агрегат, вышедшие из строя компоненты подлежат замене путем перепайки. В случае повреждения обмотки, как сказано выше, требуется ее перемотка, но своими руками выполнить эту задачу довольно сложно. Процедуру перемотки лучше доверить специалистам. Точно понять, какие именно диоды вышли из строя и подлежат замене, можно с использованием тестера.
4. Когда неисправность кроется в обрыве электропроводки рядом с контактными кольцами либо в распайке концов обмотки, необходимо менять или ремонтировать роторный механизм. Ремонт начинается с отматывания одного витка провода. Поврежденный конец подлежит перепайке. Само кольцо можно прочистить с помощью наждачной бумаги, при этом желательно использовать мелкозернистый вариант.
   Если вы заметили, что на кольце есть более серьезные повреждения, то удалить их можно будет с помощью плоских надфилей. Что касается непосредственно замены, то обычно ее выполнение целесообразно в случае полного повреждения колец.
5. Если генератор автомобиля сильно гудит во время работы, то как мы уже сказали, причину следует искать в подшипниках ротора. Для диагностики надо будет произвести демонтаж и разборку агрегата. Если в ходе проверки вы увидели, что подшипниковые детали износились, а при прокручивании их наблюдается люфт, то устройства необходимо менять.
   Если же люфт имеется, но он не критический, то можно попытаться снять подшипники, промыть, смазать и заново поставить. Смазка очень важна, поскольку ее отсутствие очень быстро убивает подшипник. Если в результате сборки агрегата посторонние звуки пропали, то можно считать, что ремонт выполнен успешно.
6. Если на панели приборов продолжает гореть световой индикатор разряда автомобильного аккумулятора, то есть вероятность, что причина кроется в пробое. А именно, имеется ввиду пробой диодного элемента моста. Для получения доступа к диодному мосту надо будет выкрутить гайки обмотки и демонтировать гайку, фиксирующую плюсовой вывод. После выполнения данных действий вы сможете получить доступ к мосту, который или меняется, или ремонтируется. Зачастую поменять мост быстрее и выгоднее (автор видео — Eduard Grinenko).

Инструкция по замене своими руками

Иногда самостоятельный ремонт агрегата нецелесообразен, поэтому автовладельцам приходится менять устройство. Процедуру замены рассмотрим на примере автомобиля Лада Калина.

Инструменты и материалы

Чтобы успешно выполнить замену, подготовьте следующий инструмент:

• гаечные ключи на 8, 13 и 19, для большего удобства используйте накидные и рожковые;
• трещотки с головками аналогичных размеров;
• удлинитель с воротком (автор видео — канал AndRamons).

Этапы

Процедура замены должна осуществляться с учетом рекомендаций и требований производителя, которые указаны в сервисной книжке по эксплуатации. Перед тем, как приступить к замене, обязательно изучите мануал.

Итак, как снять и самостоятельно заменить агрегат:

1. Для начала отключите зажигание и отсоедините провод с клеммой от аккумулятора.
2. Откройте капот и ослабьте гайку натяжителя ремня, после чего демонтируйте устройство.
3. Далее, отключите штекер, зафиксированный в посадочном месте при помощи пластмассовой защелки, для этого на нее необходимо нажать и потянуть в сторону. Обычно извлекается она без проблем. Также надо отключить клеммы с проводами, расположенными под прорезиненным колпачком, сделав это, можно поддеть и выкрутить гайку.
4. После этого гайку фиксации верхней части агрегата также надо выкрутить. Перед этим можно воспользоваться воротком, а затем использовать трещотку.
5. Постучите несильно по выпирающему винту, чтобы он начал сдвигаться. Извлеките болт с обратной стороны, подробно показано на фото.
6. Теперь можно откручивать нижний болт фиксации агрегата, в этом случае процедура демонтажа выполняется аналогичным образом. Разница заключается только в том, что при откручивании необходимо поддерживать гайку с тыльной стороны, поскольку в ходе выкручивания они может проворачиваться.
7. При извлечении штока вам необходимо быть наиболее внимательным, поскольку здесь расположены втулки. Выполняя снятие, поддерживайте втулки, иначе они могут упасть и потеряться. Возьмитесь за корпус установки, чтобы не допустить ее падения, а второй рукой извлеките винт.
8. После выполнения этих действий можно извлекать агрегат из подкапотного пространства. При демонтаже его следует немного поворачивать из одной стороны в другую — так вы сможете найти наиболее оптимальное место для снятия. Теперь вам остается только поменять генераторный узел на новый, все дальнейшие действия по сборке осуществляются в обратной последовательности.

Фотогалерея «Меняем генератор на Калине»

Рекомендации по обслуживанию узла

Своевременный ремонт и обслуживание агрегата — это основные аспекты, которые позволят увеличить ресурс эксплуатации устройства.

Какие нюансы следует учитывать:

1. Периодически проверяйте величину напряжения в электросети машины. Этот параметр может сообщить о недостатке заряда аккумулятора либо о некорректной работе генератора. Диагностика напряжения выполняется с помощью мультиметра. На заведенном двигателе необходимо подключить щупы тестера к клеммам аккумулятора.
   Если проверка показывает, что напряжения составляет от 13.8 до 14.2 вольт, то все работает нормально. Если же полученное значение выходит за пределы этого диапазона, то проблему надо искать либо в батарее, либо в регуляторе напряжения.
2. Всегда следите за светом фар. Если свет оптики стал более тусклым, но при нажатии на газ он восстанавливается, то проверяйте регулятор напряжения. Причина неисправности может крыться и в выпрямительном блоке (диодном мосту).
3. Регулярно проверяйте состояние приводного ремня — он должен быть нормально натянут, не перетянут. Перетяжка ремня ведет к его ускоренному износу и некорректной работе агрегата в целом. Приводной ремень относится к категории расходных материалов, поэтому периодически его надо менять. Если на поверхности ремня появились трещины, от него стали отслаиваться нити, то это свидетельствует о том, что в скором времени его придется менять.
4. Слушайте, как работает агрегат. Подшипники также относятся к расходным устройствам, поэтому при появлении нехарактерного для работы генератора шума их необходимо проверять. Если детали изношены, они подлежат замене.

Видео «Принцип работы автомобильного генератора»

Наглядные урок с подробным описанием всех аспектов на тему принципа действия агрегата приведен в ролике ниже (видео опубликовал Михаил Нестеров).

Источник Источник https://www.kolesa.ru/article/generatory-kak-oni-ustroeny-i-kak-ih-remontiruyut
Источник Источник Источник Источник https://avtoklema.com/alternator/remont-generatorov-4026/