Автомобильный генератор — как работает, из чего состоит и устройство
Генератор — основной источник электроэнергии машины. Расскажем подробно как работает, из чего состоит и его устройство внутри. Информация подойдет для начинающих и опытных автолюбителей.
Как работает
При пуске двигателя автомобиля основным потребителем электроэнергии является стартер, сила тока достигает сотен ампер, что вызывает значительное падение напряжения аккумулятора. В этом режиме потребители питаются только от аккумулятора, который интенсивно разряжается. Сразу после пуска двигателя генератор становится основным источником электроснабжения.
Генератор авто является источником постоянной подзарядки аккумуляторной батареи во время работы двигателя. Если он не будет работать, аккумулятор быстро разрядиться. Он обеспечивает требуемый ток для заряда АКБ и работы электроприборов. После подзарядки аккумулятора, генератор снижает зарядный ток и работает в штатном режиме.
При включении мощных потребителей (например, обогревателя заднего стекла, фар) и малых оборотов двигателя суммарный потребляемый ток может быть больше, чем способен отдать генератор. В этом случае нагрузка ляжет на аккумулятор, и он начнет разряжаться.
Привод и крепление
Привод осуществляется от шкива коленчатого вала ременной передачей. Чем больше диаметр шкива на коленчатом валу и меньше диаметр шкива, тем выше обороты генератора, соответственно, он способен отдать потребителям больший ток.
На современных машинах привод осуществляется поликлиновым ремнем. Благодаря большей гибкости он позволяет устанавливать на генераторе шкив малого диаметра и, следовательно, получать высокие передаточные отношения. Натяжение поликлинового ремня осуществляется натяжными роликами при неподвижном генераторе.
Устройство и из чего состоит
Любой генератор автомобиля содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Генераторы крепятся в передней части двигателя болтами на специальных кронштейнах. Крепежные лапы и натяжная проушина находятся на крышках.
Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором. Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, а «компактной» конструкции — еще на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора.
На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности.
Статор генератора
1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем
Статор набирается из стальных листов толщиной 0. 8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой наружной поверхности.
Необходимость экономии металла привела к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.
Ротор генератора
а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 — вал
Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора. Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.
Валы роторов выполняются из мягкой автоматной стали. Но при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива.
Во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от поворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке генератора, когда необходимо снять шкив и вентилятор.
Щеточный узел
Это конструкция, в которой размещаются щетки т.е. скользящие контакты. В автомобильных генераторах применяются щетки двух типов — меднографитные и электрографитные. Последние имеют повышенное падение напряжения в контакте с кольцом по сравнению с меднографитными. Они обеспечивают значительно меньший износ контактных колец. Щетки прижимаются к кольцам усилием пружин.
Выпрямительные узлы
Применяются двух типов. Это пластины-теплоотводы, в которые запрессовываются диоды силового выпрямителя или конструкции с сильно развитым оребрением и диоды припаиваются к теплоотводам. Диоды дополнительного выпрямителя имеют обычно пластмассовый корпус цилиндрической формы или в виде горошины или выполняются в виде отдельного герметизированного блока, включение в схему которого осуществляется шинками.
Наиболее опасным является замыкание пластин теплоотводов, соединенных с «массой» и выводом «+» генератора случайно попавшими между ними металлическими предметами или проводящими мостиками, образованными загрязнением, т. к. при этом происходит короткое замыкание по цепи аккумуляторной батареи и возможен пожар.
Во избежание этого пластины и другие части выпрямителя генераторов частично или полностью покрывают изоляционным слоем. В монолитную конструкцию выпрямительного блока теплоотводы объединяются в основном монтажными платами из изоляционного материала, армированными соединительными шинками.
Подшипниковые узлы
Это радиальные шариковые подшипники с одноразовой закладкой пластичной смазки на весь срок службы и одно или двухсторонними уплотнениями, встроенными в подшипник. Роликовые подшипники применяются только со стороны контактных колец и достаточно редко, в основном, американскими фирмами. Посадка шариковых подшипников на вал со стороны контактных колец — обычно плотная, со стороны привода — скользящая, в посадочное место крышки наоборот — со стороны контактных колец — скользящая, со стороны привода — плотная.
Охлаждение генератора авто осуществляется одним или двумя вентиляторами, закрепленными на его валу. При этом у традиционной конструкции генераторов воздух засасывается центробежным вентилятором в крышку со стороны контактных колец. У генераторов, имеющих щеточный узел, регулятор напряжения и выпрямитель вне внутренней полости и защищенных кожухом, воздух засасывается через прорези этого кожуха, направляющие воздух в наиболее нагретые места — к выпрямителю и регулятору напряжения.
Система охлаждения: а — устройства обычной конструкции; б — для повышенной температуры в подкапотном пространстве; в — устройства компактной конструкции. Стрелками показано направление воздушных потоков
На автомобилях с плотной компоновкой подкапотного пространства применяют генераторы со специальным кожухом, через который в него поступает холодный забортный воздух. У генераторов «компактной» конструкции охлаждающий воздух забирается со стороны как задней, так и передней крышек.
Для чего нужен регулятор напряжения
Регуляторы поддерживают напряжение генератора в определенных пределах для оптимальной работы электроприборов, включенных в бортовую сеть автомобиля. Генераторы оснащаются полупроводниковыми электронными регуляторами напряжения, встроенными внутрь корпуса. Схемы их исполнения и конструктивное оформление могут различаться, но принцип работы одинаков.
Регуляторы напряжения обладают свойством термокомпенсации — изменения напряжения, подводимого к аккумуляторной батарее, в зависимости от температуры воздуха в подкапотном пространстве для оптимального заряда АКБ. Чем ниже температура воздуха, тем большее напряжение должно подводиться к батарее и наоборот. Величина термокомпенсации достигает до 0,01 В на 1°С. Некоторые модели выносных регуляторов имеют ручные переключатели уровня напряжения (зима/лето).
Принцип работы генератора автомобиля — что такое генератор в машине и зачем он нужен
15.07.2021
Функционирование автомобиля обеспечивается через два источника питания: АКБ (распределяет заряд) и автомобильного генератора (вырабатывает заряд). Их принцип работы кардинально отличается. Если АКБ расходует электроэнергию, которая была накоплена ранее, то генератор в авто занимается ее выработкой.
В данной статье вы сможете ознакомиться с тем, какое значение имеет генератор для машины и как он работает.
Что такое генератор в машине
Итак, зачем нужен генератор в машину?
Генератор использовался практически с самого зарождения автомобилестроения. Однако в то время инженерам были доступны только генераторы постоянного тока. Устройство генератора автомобиля такого типа отличалось нестабильностью работы и совсем небольшим объемом мощности.
Все изменилось в 60-х годах ХХ века. На рынке появились селеновые и кремниевые полупроводники, которые позволили инженерам создать новое изобретение ‒ генераторы переменного тока. Новое устройство обладало меньшим весом (в несколько раз). Еще одним преимуществом стала эффективность. При одинаковой нагрузке работа генератора автомобиля переменного тока более стабильно вырабатывала электроэнергию и распределяла между бортовой сетью и аккумулятором. За несколько лет устройство кардинально поменялось. Оборудование стало мощнее, надежнее и стабильнее.
Зачем нужен генератор в машине
Если вы хотите знать, для чего нужен генератор в машине, то сперва следует ознакомиться с его функционалом.
Автомобиль начинает двигаться при запуске. Когда вы поворачиваете ключ, ток из АКБ переходит на стартер.
Основная проблема заключается в том, что АКБ обладает ограниченным запасом энергии. И вот здесь принцип работы генератора автомобиля становится очень полезным. Прибор превращает кинетическую энергию от движения в электроэнергию. Это позволяет подпитать аккумулятор и электросеть транспортного средства.
Генератор в автомобиле ‒ устройство, которое вырабатывает энергию даже при включенном холостом ходу. Но здесь все не так просто и быстро. На максимальный показатель мощности данное оборудование выходит, начиная от 1500 обор./мин. Этот аспект отыгрывает ключевое значение, если речь идет про принцип работы генератора в машине.
Принцип работы генератора автомобиля
Принцип действия автомобильного генератора условно можно поделить на несколько этапов:
В первую очередь задействуется щеточно-коллекторный узел. От АКБ к нему переходит энергия, которая попадает дальше контакты.
Коленчатый вал раскручивает ротор. Конструкция предусматривает наличие статора, именно эта деталь отвечает за выработку электроэнергии. Когда ротор начинает работать на полную мощность, источником энергии для статора становится генератор.
Подпитка сети авто осуществляется через специальный мост, он преобразовывает переменный ток в постоянной, что позволяет избежать перегрузки в сети.
В процессе работы показатель напряжения меняется в зависимости от скорости движения ротора через специальный регулятор.
Таким образом устройство авто генератора одновременно обеспечивает работу электросети и увеличивает объем заряда АКБ. Панель машины располагает сигнальной лампочкой. Если она горит, то генератор вышел из строя (разорвался ремень или появилась другая поломка). В таком случае автомобиль поддерживается исключительно от энергии АКБ. Тогда работа авто обеспечивается зарядом, который остался в батарее.
Устройство генератора автомобиля
Давайте разберемся, как устроен генератор автомобиля. Для начала следует отметить, что работа генератора напоминает электромотор с одной разницей, что последний не производит, а потребляет электроэнергию.
Конструкция состоит из целого ряда компонентов. Их знание позволит лучше узнать, что такое генератор в машине.
Корпус
Строение генератора автомобиля начинают рассматривать с корпуса. Это защитный элемент для всех частей устройства. Его составляющими являются две крышки, скрепленные небольшими болтиками.
К главным особенностям корпуса генератора относятся:
Корпус оснащается вентиляцией для более эффективного отвода тепла, а также специальными фланцами для крепления. Контакт, выводящий ток из устройства, располагается в его задней части.
Такая конструкция корпуса позволяет лучше понять, как работает автогенератор.
Привод
Если хотите знать, как работает генератор в автомобиле, начать следует с работы привода.
Усилия коленвала передаются на шкив, а тот способствует вращению ротора. При этом шкив вращается быстрее, чем коленвал.
Для передачи крутящего момента ДВС используется специальный ремень. Определенный вид ремня применяется в зависимости от конструкции генератора. В наше время наиболее оптимальным вариантом является поликлиновый ремень.
Если интересен принцип работы автомобильного генератора, то на особенности функционирования привода обратите внимание в первую очередь.
Статор
Работа статора также отыгрывает важную роль, если речь идет о том, как работает автомобильный генератор. Конструкция детали напоминает кольцо. Главной задачей статора является производство электроэнергии из-за возмущений магнитного поля от ротора.
Конструкция статора предусматривает наличие 2 элементов:
Ротор
Принцип работы генератора переменного тока автомобиля также сильно зависит от функционирования этой детали. Она состоит из таких компонентов:
Процесс работы ротора выглядит таким образом:
Обмотка является электромагнитом. Она обеспечивает наличие магнитного поля, которое появляется из-за усилий коленвала.
Сердечники находятся по обе стороны от обмотки. Они используются для регуляции силы магнитного поля, а также его направления.
Контактные кольца обеспечивают передачу энергии на обмотку от АКБ. Чаще всего они изготавливаются из меди, однако существуют также стальные и латунные варианты. Кольца напрямую припаиваются к контактам обмотки.
Регулятор напряжения
Именно эта деталь поспособствовала появлению устройств, которые работают на переменном токе. Она позволяет лучше понять, что такое генератор в автомобиле.
Регулятор поддерживает показатель напряжения в определенных пределах. Сейчас в большинстве случаев используются регуляторы из полупроводников, которые устанавливаются возле щеткодержателей.
Если машина двигается с высокой скоростью, то на статоре напряжение будет достигать 16 вольт. Такой электрический ток выведет из строя электросеть автомобиля, поэтому регулятор снижает напряжение тока, источником которого служит АКБ.
Щеточно-коллекторный узел
Один из самых простых элементов, который влияет на принцип работы генератора авто. Контакты узла соединены с регулятором напряжения, и он часто является с ним одной деталью. Основной задачей щеточного узла является передача электроэнергии на ротор.
Конструкция щеточного узла предусматривает наличие таких деталей: щеткодержатель, щетки из графита, пружины для прижимания.
Диодный мост
Генератор на авто переменного тока не работает без диодного моста. Также называется выпрямительным блоком. Конструкция детали состоит из двух радиаторов с положительным и отрицательным зарядом, а также диодов, которые к ним присоединяются. Основной задачей блока является прием переменного тока и вывод постоянного.
Диоды пропускают электричество только в одном направлении, отсекая таким образом любой ток с обратным полюсом. Выпрямительный блок устанавливается внутрь корпуса генератора на его заднюю крышку. Однако в некоторых моделях он выносится и за пределы корпуса.
Срок службы генератора автомобиля
Выше вы ознакомились с тем, из чего состоит генератор авто, однако для корректной и продолжительной работы владелец транспортного средства должен позаботиться о надлежащем техническом уходе за деталью.
Генератор в машине ‒ это критически важная часть, которая отвечает за правильное распределение энергии между АКБ и бортовой сетью, а также подпитывает уровень заряда аккумуляторной батареи. В среднем срок службы генератора автомобиля ‒ 4 или 5 лет. Если говорить о ресурсе работы, то это около 120 тысяч километров.
Принцип работы автогенератора способствует появлению механических и электрических неисправностей. К основным проблемам, с которыми сталкиваются автолюбители, относятся:
обрыв приводного ремня;
поломка щеточно-коллекторного узла из-за износа графитовых щеток;
поломка обгонной муфты ‒ ресурс работы составляет не больше 100 000 км;
неисправности с регулятором напряжения ‒ подвергаются ремонтированию, однако для этого следует отнести его в сервис;
подшипники ‒ выходят из строя из-за неправильно натянутого приводного ремня.
Самая опасная проблема – коррозия. Пыль, влага или остатки от автомобильных жидкостей попадают в автогенератор, принцип работы которого только способствует их скапливанию (из-за магнитного поля). Это приводит к полной поломке генератора. Чтобы этого не случилось, позаботьтесь о чистке устройства.
Вот вы и узнали принцип работы генератора в автомобиле, чтобы лучше ухаживать за ним и позволить прослужить ему более продолжительный срок.
Была ли полезна эта статья: Комментарии
Похожие статьи
Как работают автомобильные генераторы?
Пол Фаворс
Динамо
Автомобильный генератор — это динамо. Он способен производить электричество за счет вращения плотно намотанных тонких проводов в магнитном поле. Это магнитное поле поддерживается фиксированным расположением магнитов или электромагнитов, окружающих вращающиеся обмотки проволоки. Ток и напряжение зависят от скорости вращения проводов и силы магнитного поля.
Якорь
Скручивание и намотка проводов в автомобильном генераторе называется якорем. Этот компонент вращается с помощью ремней и шкивов, соединенных с двигателем автомобиля. Таким образом, скорость вращения регулируется скоростью двигателя. Автомобильный генератор может выдать максимальную мощность только при минимальной частоте вращения двигателя или выше ее.
Коммутатор
Коллектор присоединен к якорю, и основная цель этого устройства заключается в преобразовании переменного тока (AC), генерируемого вращающимся якорем, в постоянный ток (DC). Этот шаг необходим, потому что другие электрические устройства автомобиля, такие как фары и звуковой сигнал, работают только от постоянного тока. В собранной конструкции коллектора и якоря находятся две подпружиненные щетки, которые скользят по поверхности коллектора. Когда сборка вращается, эти щетки касаются различных точек контакта на коммутаторе, и именно благодаря этому механическому действию происходит преобразование тока.
Соединения
Автомобильный генератор имеет три соединения: возбуждение, якорь и землю. Как и во всех электрических системах, заземление предназначено для защиты всей системы от чрезмерного напряжения. В электрической системе автомобиля, и особенно в автомобильном генераторе, это само собой разумеющееся, так как большинство компонентов сделаны из металла. Соединение якоря, обозначенное буквой «А», является основным звеном и несет электрический выход генератора. Полевое соединение, помеченное буквой «F», представляет собой звено меньшего размера, и оно подает питание на электромагниты, окружающие якорь, и регулирует силу магнитного поля. Все три соединения подключаются к регулятору автомобиля.
Регулятор
Регулятор обычно располагается во внутреннем крыле автомобиля, и его функция заключается в регулировании электрической мощности генератора, чтобы постоянно поддерживать надлежащее напряжение. Он делает это, контролируя силу магнитного поля в генераторе. Старые устройства функционируют механически, быстро замыкая и размыкая ряд реле до тех пор, пока не будет достигнуто правильное напряжение.
Генератор переменного тока
Генератор переменного тока является усовершенствованием автомобильного генератора. Современные модели автомобилей больше не используют генераторы. В генераторе переменного тока структура обратная. Вместо того, чтобы вращать намотанные провода в фиксированном магнитном поле, магниты вращаются внутри обмотки. В этой конструкции больше не нужен коммутатор, а используются диоды. Это твердотельные устройства, которые позволяют электричеству двигаться только в одном направлении, успешно добиваясь преобразования переменного тока в постоянный. Генераторы более эффективны, потому что они могут выдавать больше мощности даже при низких оборотах двигателя, а это означает, что они могут заряжать автомобильный аккумулятор, даже когда автомобиль работает на холостом ходу, а автомобильный генератор не способен выполнять эту функцию.
Писатель Биография
Пол Фейворс (Paul Favors) работает штатным SEO-консультантом и внештатным писателем, который управляет частной веб-консалтинговой фирмой. Пол имеет степень бакалавра гуманитарных наук. получил степень доктора коммуникационных исследований в Университете Алабамы в Бирмингеме и был профессиональным писателем в течение 3 лет, два из которых были постоянными участниками Demand Studios.
Другие статьи
Конструкция и принцип действия автомобильных генераторов и генераторов переменного тока
ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ
ГЕНЕРАТОРЫ И ГЕНЕРАТОРЫ
В статье, вышедшей в прошлом месяце, речь шла о принципах работы постоянного тока и о том, как работает автомобильный аккумулятор. Теперь мы можем перейти к тому, как эта батарея заряжается. В старых автомобилях (примерно до 1964 года) это делалось с помощью генератора. По истечении этого времени все автомобили перейдут на генераторы и станут понятны причины замены. Давайте посмотрим, как работает каждый. Во-первых, генератор:
Схема генератора.
Основной принцип работы здесь заключается в том, что электричество производит магнетизм. И наоборот, магнетизм производит электричество. Если катушку с током поместить вокруг стального стержня, стержень намагничится. Чем больше витков провода и чем сильнее ток, тем мощнее магнит. Помещая в катушку сердечник из мягкого железа, силовые линии магнитного поля концентрируются и усиливаются. Поскольку электрическое сопротивление в железе (помните сопротивление?) меньше, чем в окружающем воздухе, силовые линии будут следовать за ядром.
Так устроены два полюсных башмака генератора. Вместо использования магнитов, которые тяжелые и дорогие, вокруг полюсных башмаков намотано множество витков проволоки. Когда ток проходит через эти обмотки, полюсные башмаки становятся электромагнитами, называемыми ПОЛЕВЫМИ КАТУШКАМИ. Эти две катушки возбуждения соединены последовательно (ток проходит через одну, а затем через другую) и намотаны так, что одна становится северным полюсом, а другая — южным полюсом магнитного поля.
Схема генератора.
Внутри генератора находится вращающийся центральный вал, который поддерживается подшипниками на каждом конце. Петли провода (обмотки якоря) наматываются на специальный ламинированный держатель, который называется АРМАТУРА. Якорь поворачивается, надев шкив на один конец вала и приводя его в движение клиновым ремнем от коленчатого вала двигателя, как показано на рисунке.
К якорю прикреплены электрические контактные сегменты, называемые КОММУТАТОРОМ. Эти сегменты электрически изолированы от якоря и друг от друга, но каждый из них припаян к одной из обмоток якоря. Это коммутатор, который по принципу включения-выключения распределяет электричество по якорю, создавая магнитное поле вокруг якоря. Над вращающимися сегментами коллектора ездят угольные «щетки». Эти щетки удерживаются в подпружиненных кронштейнах, и это давление удерживает их на коллекторе. Именно щетки со временем изнашиваются и требуют замены.
Как все работает
Когда якорь генератора впервые начинает вращаться, в железных полюсных башмаках возникает слабое остаточное магнитное поле. Когда якорь вращается, он начинает накапливать напряжение. Часть этого напряжения подается на обмотки возбуждения через регулятор генератора (обычно называемый РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ, описание которого дано в следующей статье). Это приложенное напряжение создает более сильный ток обмотки, увеличивая силу магнитного поля. Увеличенное поле создает большее напряжение в якоре. Это, в свою очередь, создает больший ток в обмотках возбуждения, что приводит к более высокому напряжению на якоре. Это напряжение, конечно, может продолжать увеличиваться до бесконечности, но оно ограничено (по правилам) до заданного пика. На данный момент все это звучит как вечный двигатель, не так ли? Помните, однако, что энергия, приводящая в движение все это, — это коленчатый вал двигателя!
Изучите иллюстрацию и ознакомьтесь с деталями генератора. Следует отметить, что наиболее частой поломкой генератора являются щетки. Во-вторых, выходит из строя подшипник, особенно подшипник рядом с ведущим шкивом (неправильное натяжение ремня ускоряет выход из строя этого подшипника!)
Основной механизм отказа генераторов — неправильная установка нового или восстановленного. Механически установка проста, но электрически все сложнее. Когда генератор остановился в последний раз, в полюсных башмаках остался остаточный магнетизм. Полярность башмаков в то время зависела от направления протекания тока в обмотках катушки возбуждения. Если во время тестирования и восстановления ток будет течь в противоположном направлении, полюсные наконечники изменят полярность. Если затем запустить генератор в автомобиле, обратная полярность приведет к тому, что ток будет течь в неправильном направлении, что приведет к повреждению регулятора и разрядке аккумулятора, когда автомобиль будет оставлен на ночь. Поэтому все генераторы должны быть поляризованы после установки и перед запуском автомобиля. Это делается путем удерживания одного конца провода на клемме «батареи» регулятора и царапания другого конца о выходную клемму генератора (для генераторов с внешним заземлением). Для генераторов с внутренним заземлением правильный способ поляризации состоит в том, чтобы отсоединить «полевой» провод от регулятора и поцарапать его на клемме «батарея» на регуляторе.
Генераторы
Схема генератора.
Генераторы постоянного тока. Генераторы производят «переменный ток» или переменный ток. Преимущество генераторов заключается в том, что они производят гораздо больший ток на низких скоростях, чем генераторы, что позволяет устанавливать в автомобиле все больше и больше аксессуаров. В генераторе переменного тока обмотки «возбуждения» расположены вокруг вращающегося центрального вала, а не на «башмаках», как в генераторе. Два железных полюсных наконечника, отлитых с «пальцами», надеваются на вал, охватывая обмотку возбуждения так, что пальцы находятся между собой. Пальцы на одном полюсе образуют северные полюса, а пальцы на другом — южные полюса. Этот узел называется РОТОР. Вокруг ротора находится ряд обмоток вокруг многослойных железных колец, прикрепленных к корпусу генератора переменного тока. Эта сборка называется СТАТОР. Коленчатый вал двигателя вращает ротор.
Постоянный ток от батареи подается в катушку возбуждения ротора с помощью щеток, трущихся о токосъемные кольца. Один конец катушки возбуждения крепится к изолированной щетке, а другой конец — к заземленной щетке. Когда поля полюсов проходят через статор, ток создается электромагнитным путем (как в генераторе), но, поскольку ротор состоит из чередующихся северного и южного полюсов, создаваемый ток течет в противоположном направлении каждые 180 градусов вращения. Другими словами, ток является «переменным».
Почему это эффективнее? Итак, обмотки статора состоят из трех отдельных обмоток. Это производит то, что известно как трехфазный переменный ток. Когда используется только одна обмотка, возникает однофазный ток (как в генераторе). По сути, генератор переменного тока производит в три раза больше тока, чем генератор, при том же усилии со стороны двигателя. Кроме того, генераторы переменного тока значительно легче и меньше генераторов.
Однако есть небольшая проблема с генераторами. Электричество переменного тока не работает в автомобиле! Электрическая система автомобиля — и аккумулятор — нуждаются в постоянном токе. Следовательно, выход генератора переменного тока «выпрямляется» в постоянный ток. Это делается путем пропускания переменного тока через кремниевые диоды. Диоды обладают своеобразной способностью пропускать ток только в одном направлении, останавливая поток, если направление меняется на противоположное. В генераторах переменного тока установлено несколько диодов, так что ток будет течь от генератора переменного тока к аккумулятору (только в одном направлении, создавая постоянный ток), но не от аккумулятора к генератору.
В реальном режиме работы регулятор напряжения определяет напряжение аккумуляторной батареи и общую нагрузку на электрическую систему автомобиля. Когда необходима зарядка, регулятор подает напряжение батареи на щетки статора, и это создает электрическое поле для зарядки. Когда потребность системы в зарядке уменьшается, напряжение на щетках отключается. Все это происходит много раз в минуту, при этом система постоянно включается и выключается, чтобы поддерживать оптимальную эффективность работы.