Альтернатор автомобиля: как он заряжает батарею, виды, неисправности

Большинство водителей не понимают секрет самозаряжающихся авто — здесь разберём альтернаторы. Батарея может садиться, но первым делом проверяют альтернатор. Это система заряда, поддерживающая энергию батареи.

Альтернаторы спереди двигателя, привод — коленчатый вал. Разные типы и конструкции. С постоянным магнитом для магнитного поля — магнето. На электростанциях с паровыми турбинами — турбоальтернаторы. Но главная функция в любой механике — зарядка электроустройств.

Ранние авто — отдельный ремень на шкив альтернатора. Современные — поликлиновой ремень (serpentine) или один ремень от коленвала на все узлы. Большинство альтернаторов крепятся на кронштейне, приболченном к точке на двигателе. Один кронштейн фиксирован, другой регулируемый — для натяжения ремня.

Сегодня: определение, функции, детали, схема, типы, принцип работы, симптомы неисправного альтернатора в автодвигателе.

Определение альтернатора

Альтернатор — электрический генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую. Работа в форме переменного тока. Электрическая часть: вращающееся магнитное поле со стационарным якорем — простая и дешёвая конструкция.

Автосистема заряда — три главные части: батарея, регулятор напряжения, альтернатор. Без одной — неполная, хотя альтернаторы теперь включают регулятор. Альтернатор с батареей генерируют питание для электроники: внутренний/внешний свет и др.

Название от «alternating current» (AC) — мощность через электромагнетизм. Электромагнетизм возникает от взаимодействия статора и ротора. Подробнее ниже.

Функции альтернатора

• Главная — зарядка автоаккумулятора для питания электроники.
• Заряженная батарея даёт ток для стартера. И
• При работе двигателя альтернатор генерирует энергию для электросистемы и батареи.

Альтернаторы работают как генераторы. Шкив вращается, создаёт прямой ток (DC). При вращении переменный ток (AC) проходит через магнитное поле — возникает электрический ток.

Основные компоненты альтернатора

Регулятор напряжения (Regulator)

Контролирует мощность от альтернатора к батарее. Управляет зарядкой, различные функции под применения.

Выпрямитель (Rectifier)

Преобразует переменный ток (AC) в прямой (DC) при зарядке.

Ротор (Rotor)

Вращается внутри альтернатора, крутит шкив и ремень. Действует как вращающийся электромагнит.

Кольца скольжения (Slip Rings)

Средство получения прямого тока и питания ротора.

Подшипник кольца скольжения (Slip Ring End Bearing)

Подшипники альтернатора поддерживают вращение ротора.

Статор (Stator)

Железное кольцо с множеством обмоток провода. Корпус альтернатора, создаёт ток при появлении магнитного поля.

Приводной подшипник (Drive End Bearing)

Также поддерживает вращение ротора.

Шкив (Pulley)

Связан с валом ротора и ремнем. Вращение от двигателя через ремень к шкиву. Вращение запускает зарядку.

Внутри альтернатора мелкие функциональные компоненты: диодный выпрямитель/мост, регулятор, кольца скольжения, щётки, обмотка ротора, полюса, обмотка возбуждения, статор.

Сзади альтернатора несколько клемм для разных целей:

• IG — зажигание, включает регулятор напряжения.
• S — чувствит напряжение батареи.
• L — замыкает цепь контрольной лампы.
• B — главная выходная клемма, прямо к батарее.
• F — полное поле обхода регулятора.

Типы альтернаторов

Классификация по дизайну и применению. 5 типов по применению:

• Автомобильные — в современных авто.
• Дизельно-электровозные — в дизель-поездах.
• Радиальные — для низкочастотной радиопередачи.
• Морские — для судов.
• Бесщеточные (Brushless) — основной источник на электростанциях.

AC-генераторы (альтернаторы) также по дизайну:

Гладкоцилиндрические (Smooth Cylindrical)

Для паровых турбин. Ротор — гладкий кованый стальной цилиндр со щели для обмоток возбуждения. 2–4 полюса, 36000 об/мин или 1800 об/мин.

Выступно-полюсные (Salient Pole)

Средние/низкие скорости. Много выступающих полюсов, сердечники натянуты на тяжёлое магнитное колесо (чугун/сталь). Выглядят как большое колесо, для низкоскоростных турбин (ГЭС). Крупные диаметры, малые осевые длины.

Принцип работы

Автоальтернатор прост. Две обмотки: статор (наружняя неподвижная) и ротор (внутренняя вращающаяся). Регулятор подаёт напряжение на обмотку ротора — возбуждение, становится магнитом. Через шкив ротор вращается от двигателя через ремень.

Вращающийся ротор создаёт магнитное поле, индуцируя переменный ток в статичной обмотке статора. Диоды преобразуют AC в DC для бортовой сети. Регулятор напряжения обычно встроен — контролирует выходное напряжение.

Автоальтернаторы компактны и лёгки, алюминиевый корпус. Алюминий не намагничивается, отводит тепло процесса и от ротора (магнитное поле). Вентиляция спереди и сзади — также для теплоотвода.

Работающий двигатель → коленвал → ремень → шкив альтернатора. Вращение → ток. Поэтому: альтернатор превращает механическую энергию двигателя в электричество для авто.

Симптомы неисправного альтернатора

Частые признаки:

Самый частый — горящая на панели батарейка (значок батареи) во время езды. Норма: при зажигании горит, после запуска гаснет. Горит постоянно — проблема системы заряда. Профи нужен для диагностики, лампа не говорит прямо «альтернатор», но он частая причина.

При слабом заряде: фары и панель тускнеют на холостых, ярче при газу. Причины: слабый альтернатор, садящаяся батарея, плохой контакт, ослабленный ремень. Жужжание/визг от альтернатора — тоже симптом. Причина: неисправный подшипник внутри.

Частые поломки: изношенные контактные кольца, щётки, неисправный регулятор. При ремонте обычно меняют подшипники, регулятор, щётки, мелочи.

Итог: альтернаторы — важный элемент системы заряда. Рассмотрены функции, детали, работа, типы, симптомы неисправностей.