Проверка генератора

майкл фарадейРабота современных генераторов основана на законе электромагнитной индукции. Опытным путем Майкл Фарадей установил, что при изменении магнитного поля внутри замкнутого проводящего контура возникнет электрический ток, который называют индукционным током и ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через контур. Закон был открыт в середине XIX века, который положил начало разработке генератора переменного тока и до настоящего времени, эксплуатирующийся в разнообразных отраслях и быту нашей повседневной жизни, в том числе и в автомобиле.

Генератор является наиболее важным узлом автомобиля, обеспечивающим электрической энергией все жизненно необходимые системы: электрический бензонасос, вентилятор охлаждения, электронные блоки управления двигателем, систем сигнализации и блоков комфорта, стартер, системы зажигания, зарядки аккумулятора и многочисленные дополнительные узлы. Работа генератора прямо пропорциональна нагрузками от потребителей электрической энергии, физическими нагрузками от давления натяжения приводного ремня и перепадами температуры в подкапотном пространстве двигателя внутреннего сгорания. Учитывая постоянные нагрузки при эксплуатации автомобиля, проверка генератора входит в регламент технического обслуживания в соответствующие предписанные сроки.

Конструктивные особенности генератора

ротор генератора

Конструктивно все устанавливаемые на автомобили генераторы состоят из ротора, статора, крышек, отлитые из алюминиевого сплава, регулятора напряжения, выпрямительного блока (диодный мост) и щеточного узла.

Ротор представляет собой вал, на котором устанавливается обмотка возбуждения между двумя полюсными половинами – магнитопроводами. На каждой половине магнитопровода имеется шесть выступов в форме клюва. При вращении ротора клювы магнитопровода поочередно пересекают магнитное поле статора, индуцируя в обмотке ток.

При подаче напряжения на ротор щеточного генератора, клювы, направленные навстречу друг другу намагничиваются. Одна половина намагничивается в «южном» направлении, другая – в «северном» и при вращении ротора магнитное поле циклически меняется с «северного» на «южный», возбуждая электрический ток. В генераторе, не имеющего в конструкции щеточного узла, клювы магнитопровода намагничиваются аналогично, при этом имеют собственное вращение. В практике такие генераторы не нашли широкого применения, в связи с их ненадежностью, усложненной конструкцией, большими габаритами и массой, а также частой поломкой магнитопроводов, приводящих к разрушению всего генератора.

Неисправности автомобильного генератора

Генератор автомобиля – это один из узлов, обеспечивающий электричеством бортовую сеть и производящим зарядку аккумуляторной батареи. Кроме этого, генератор является наиболее нагруженным в процессе эксплуатации автомобиля и, соответственно, ресурс его работы определяется как временной характеристикой, так и своевременностью технического обслуживания. Возникновение неисправности автомобильного генератора влечет за собой отсутствие зарядки аккумулятора и в конечном итоге полную остановку транспортного средства.

Какие могут появиться симптомы, характеризующие о скорой поломке? При работающем двигателе на холостом ходу прослушивается низко тональный шум или однородный звук скрежета металлических деталей, частое включение на панели приборов аварийной лампы зарядки аккумуляторной батареи, запотевание поверхности аккумуляторной батареи.

Основными неисправностями являются:

  • износ или разрушение подшипников;
  • износ, поломка или зависание щеток;
  • неработоспособность регулятора напряжения;
  • отсутствие контакта в узловых контактных точках;
  • неработоспособность выпрямительных диодов;
  • загрязнение между ротором и статором.

Возможны также и другие характерные признаки не эффективной работы – это снижение освещенности ближнего света фар, мерцание освещения на панели приборов, падение давления в топливной рампе из-за недостаточного напряжения на бензонасосе.

Низкий уровень напряжения бортовой сети влияет и на динамические показатели работы двигателя, а также увеличения путевого расхода топлива.

Неисправности делят на виды, в зависимости от части повреждения: механическая и электрическая.

Перед снятием генератора с автомобиля с целью его ремонта электрической части желательно выявить возможные повреждения или обрывы проводов, проверить целостность предохранителей. Проверка предохранителей осуществляется тестером или светодиодной «контролькой».

светодиодная контролька

Проверка механической части, заключается в определении износа или поломки подшипников, коллекторных щеток, трещин в передней и задней крышках, визуальной оценкой приводного ремня.

Для каждого вида неисправностей существуют индивидуальные способы проверок механической части и электрической.

Например, в области размещения генератора вращаются не только ротор с подшипниками, но и ролики натяжителя ремня ГРМ, помпа и дополнительно установленные узлы (компрессор кондиционера, насос усилителя руля и т.д.). В этой совокупности вращающихся деталей сложно различить шум подшипников генератора, и чтобы проверить вызывает ли он шум достаточно снять приводной ремень (отключить вращение ротора) и запустить двигатель. Если шум не прослушивается, то это значит имеется повреждение механической части, а именно подшипник (по статистике – это наиболее частая поломка).

Методы проверки работы генератора

Существует широкий диапазон методов проверки работоспособности автомобильного генератора, как в условиях специализированного автосервиса, так и в гаражных условиях. И каждый метод уникален и результативен.

Наиболее простой метод проверки – это периодический контроль на панели приборов автомобиля лампы зарядки. Если загорелась лампа аварийного состояния зарядки, то необходимо принять меры в выяснении причин отсутствия зарядки и устранения неисправности.

Проверка работы генератора осуществляется на рабочем двигателе в режиме холостого хода мультиметром или тестером. Для этого нужно подготовить прибор на измерение напряжения, установив диапазон измерения на 20 Вольт, а щупы прибора плотно прижать для надежного контакта к клеммам аккумулятора, при этом экран мультиметра цифрами покажет снимаемое щупами напряжение (на тестере напряжение показывает стрелка прибора). Диапазон контролируемого напряжения в режиме холостого хода и без включенной нагрузки (габаритные огни, фары, вентилятор охлаждения, отопитель салона) должен находиться в пределах 13,5 – 14,7 Вольт. Проверку на измерение выходного напряжения проводят и с включенной нагрузкой, при этом падение напряжения не должно превышать 0.5 Вольт.

В случае полного отсутствия зарядки в первую очередь проверяется напряжение на обмотке возбуждения с помощью мультиметра или обычной диодной контрольки с лампочкой.

Диагностика исправности генератора мультиметром или контролькой является наиболее простой и широко распространенной методикой.

Работы по исследованию генератора проводятся на специальном стенде, оснащенным приборами контроля тока и напряжения, тахометром и потребителями электрической энергии.

В настоящее время глубокую и подробную информацию по работе электрической машины  можно получить осциллографом, в частности осциллографом Постоловского.

Проверка снятого с машины генератора

Перед тем как снять с автомобиля необходимо:

  1. отключить от клемм аккумулятора силовые кабели;
  2. открутить гайку крепления наконечника подводящего кабеля с плюсовым напряжением и вытянуть разъем провода питания обмотки возбуждения;
  3. освободить от болтов крепления к двигателю корпус генератора и снять приводной ремень от шкива.

Проверка механической части:

Снятый генератор перед разборкой проверяется на предмет механических повреждений, наличия сколов и трещин на алюминиевых крышках. Вращением шкива рукой производят ревизию свободного движения ротора и в случае выявления заеданий шкива (скачкообразное вращение), притормаживания или наличия посторонних звуков корпус полностью разбирают с целью замены изношенных деталей.

Проверка электрической части мультиметром:

  1. Замер сопротивления между выходом «30» и корпусом генератора – если сопротивление омметр показывает близко к нулю, то возможно вышел из строя один или два диода в блоке выпрямителя (диодный мост) или произошло короткое замыкание обмотки статора на корпус;
  2. Проверка положительных диодов производится между клеммой «30» и болтом крепления диодного моста – если величина сопротивления стремится н нулю, то это может означать повреждение одного из диодов;
  3. При проверке отрицательных диодов положительный щуп омметра соединяется с болтом крепления диодного моста, а отрицательный щуп — к корпусу генератора. Если сопротивление отлично от нуля, то это свидетельствует об исправности диодов.
  4. Для оценки работоспособности конденсатора, снятого из схемы генератора, щупы омметра соединяют к выводам конденсатора. У исправного конденсатора в момент соединения щупа сопротивление уменьшается и через короткое время – возрастает.
  5. Надежность соединения обмотки ротора с контактными кольцами можно проверить лампочкой. Минус подключается к корпусу, а плюс через лампочку соединяем поочередно к контактным кольцам. Если лампа разряда не загорается, то это значит замыкания отсутствуют.

Если генератор уже снят, например, по причине капитального ремонта двигателя, то желательно проверить его без установки на авто. Исправность можно оценить быстро, подключив клемму «30» к плюсу, а корпус к минусу аккумулятора. Шкив должен свободно вращаться, но если дополнительным проводом подключить + 12 В. К клемме «+D» обмотки возбуждения, то обнаруживается тугое вращение. Это происходит вследствие появления магнитного поля. Такой экспресс диагностикой можно сделать заключение, что генератор исправен.

Проверка реле регулятора напряжения

При появлении следующих признаков неисправности реле регулятора производится его проверка:

  • напряжение ниже нормы 13,5 В;
  • напряжение выше нормы 14,7 В;

 

Реле регулятор эффективнее проверять отдельно от генератора. Обоснованность такого метода основана возможными не корректными показаниями при измерении напряжения на автомобиле. Суть такова, что если мультиметром измеряется напряжение на клеммах АКБ, то в зависимости от оборотов оно должно меняться. В режиме 3500-4000 оборотов в минуту напряжение достигает 14,7 В и остановится на этом уровне, если регулятор исправен. Если возникли отклонения в меньшую или большую сторону, то это говорит о необходимости замены. Но отклонения могут быть и по причине неисправности обмотки статора или диодного моста. Поэтому автономная проверка регулятора точнее определит его работоспособность.

Для этого достаточно подключить (схема приведена на рисунке) изменяемое от регулируемого трансформатора 12 вольт к его клеммам, соблюдая полярность, а к щеткам подвести провода с лампочкой, которая включается при таком напряжении. Увеличивая трансформатором напряжение до 15 В, контролируемое прибором фиксируем отключение лампочки. Если снизить напряжение ближе к 14.7 В, то лампочка снова включится.

При таком способе уверенно можно сделать заключение об исправности (или неисправности) регулятора напряжения.

схема проверки регулятора

Трехуровневый регулятор напряжения с отдельным щеточным узлом, применяемый для увеличения напряжения в зимний период, не проверяется и не ремонтируется в связи с невозможностью открыть корпус электронного устройства.

трехуровневый регулятор напряжения

На поздних версиях автомобилей ВАЗ и УАЗ устанавливались регуляторы напряжения типа «шоколадки», напоминающей плоскую пластину (иногда называли «таблетка»), например — Я112А1:

реле регулятор шоколадка

Схема проверки аналогична проверки классического регулятора, с подключенным тестером для контроля напряжения:

проверка шоколадки

Регулятор напряжения генератора фирмы Бош отличается от «классических» регуляторов и для его проверки необходима составляющая переменного напряжения. К контактам регулятора на соответствующие выводы подключаются провода:

 

Вывод регулятора Подключение
А От АКБ или блока питания постоянного напряжения +12 В
В — Масса От АКБ или блока питания постоянного напряжения – 12 вольт
С От блока питания переменного напряжения ~ 12 В
Щетки Контрольная лампа мощностью 3 Вт

регулятор напряжения бош

Если при подключении к щеткам контрольной лампы произойдет включение, то регулятор исправен.

Проверка вентилей (диодного моста) генератора

Понижение напряжения зарядного тока или его полное отсутствие, мерцание осветительных приборов являются признаками неисправности диодного моста автомобильного генератора.

При возникновении симптомов неисправности достаточно только отключить провода от генератора и регулятора напряжения, не разбирая его полностью.

Подключив плюсовой щуп мультиметра к выходной клемме «30» (на схемах часто обозначается как «+В», а минусовой к корпусу фиксируем величину сопротивления. Если мультиметр показывает бесконечность, то мост исправен.

Контрольной лампой возможно проверить короткое замыкание, соединив провода лампы к минусовой и плюсовой клеммам генератора. Горящая лампа указывает на наличие короткого замыкания.

В целях достоверного получения информации о работоспособности диодов необходимо выкрутить болты крепления моста с подключенными к нему проводов обмотки статора. Снять мост и мультиметром проверить каждый диод, не выпаивая их с корпуса пластин.

Проверка диода положительной полярности производится подключением положительного щупа к контакту диода прямого направления.

проверка диодного моста
Величина сопротивления должна составлять от 400 до 700 Ом.
проверка диодного моста в обратном направлении
В обратном направлении сопротивление равно бесконечности

Точно также проводят измерение сопротивления диодов отрицательной полярности.

проверка моста отрицательной полярности
В прямом направлении диод отрицательной полярности должен показывать величину 400 — 700 Ом.
обратная проверка моста
В обратном направлении – сопротивление стремится к бесконечности

Проверка обмотки статора

Проверка состояния обмотки статора проводится при отсоединенных проводов обмотки от диодного моста.

Трехфазная обмотка статора генератора постоянного тока состоит из трех отдельных обмоток, намотанных по определенной технологии на магнитопровод. Напряжение и токи в обмотках смещены друг относительно друга на треть периода, т.е. на 120 электрических градусов, как это показано на рисунке.

фазы обмоток

проверка мультиметром обмоток фаз

 

Проверка осуществляется мультиметром, установленным в режим измерения сопротивления. Один щуп мультиметра соединяется с корпусом статора, а второй поочередно соединяется с выводами обмотки. На все трех выводах мультиметр должен показывать величину сопротивления, стремящейся к бесконечности и это говорит об исправности статорной обмотки и отсутствуют межвитковые замыкания.

 

Проверка якоря (ротора) генератора мультиметром

Якорь (ротор) генератора является основным звеном, создающим переменное магнитное поле, наводящее ЭДС в обмотке статора.

Обмотка возбуждения на якоре проверяется мультиметром или лампочкой соединяя поочередно токоподводящие кольца с корпусом ротора – контрольная лампа не должна гореть. Это означает, что нет замыкания в этой цепи.

Обрыв обмотки возбуждения проверяется, соединив минус на одно кольцо, а плюс с контрольной лампой на другое кольцо – лампа должна гореть, если лампа не горит, то в обмотке произошел обрыв.

Проверка генераторов на стенде своими руками

Станок для испытаний и снятия характеристик генератора можно собрать своими руками, если имеется в наличии электродвигатель, вольтметр, амперметр и проволочный реостат.  Дополнительно потребуется механический часовой тахометр ТЧ10-Р и автотрансформатор для изменения оборотов электродвигателя.

механический часовой тахометр

Метод проверки генератора на стенде позволяет определить его параметры и установить соответствие его характеристик номинальным.

Стенд с электрическим двигателем соединяется через гибкий вал с проверяемым генератором. Частота вращения ротора регулируется оборотами электродвигателя.

Включив двигатель стенда, устанавливаем напряжение на выходе генератора 13 Вольт реостатом 5, а обороты ротора до 5000. В этом режиме вращаем ротор от 10 до 15 минут и фиксируем силу тока. У разных типов генераторов сила тока имеет собственную характеристику, указанную в паспорте, например, у Г-222 сила тока должна быть не менее 45 Ампер.

Если измеренная величина тока отдачи меньше, указанной в паспорте, то необходимо разобрать и проверить, согласно существующим методическим указаниям обмотки статора, ротора и диодного моста.

Следующим этапом проверяется напряжение на выходе при той же частоте вращения ротора, но ток отдачи реостатом устанавливается в пределах 15 А. Напряжение на выходе должно составлять 14 В с допуском в отрицательную и положительную сторону в 1,5 В.

Если не соблюдается указанный предел напряжения, как с нагрузкой, так и без нее, то регулятор необходимо заменить исправным. После замены регулятора необходимо повторить процедуру проверки и в случае не соблюдения предела 14 В, следует разобрать генератор и проверить исправность обмоток статора, ротора и диодного моста.

схема стенда для проверки генератора
Схема соединений для проверки генератора на стенде: 1 — генератор; 2 — контрольная лампа, мощностью 3,0 Вт; 3 — вольтметр; 4 — амперметр; 5 — реостат; 6 — выключатель; 7 — аккумуляторная батарея

Диагностика генератора автомобиля своими руками

Возникают ситуации, когда транспортировка автомобиля в автосервис затруднительна и как вынужденная мера проверка производится в домашних условиях.

 

Схема проверки автомобильного генератора своими руками, следующая:

 

  1. визуально осмотреть целостность ремня генератора или его натяжение – в случае обрыва ремня произвести ремонт, касающийся замены его (или принять меры к его натяжению);
  2. завести двигатель и мультиметром проверить на клеммах аккумулятора напряжение – должно быть 13,5 -14,7 В;
  3. если мультиметр показывает напряжение ниже 12 В, то необходимо проверить напряжение на клемме +D (обмотка возбуждения) генератора;
  4. в случае отсутствия напряжения на обмотке возбуждения – проверяется плавкий предохранитель цепи подачи напряжения на обмотку возбуждения;
  5. в случае исправности цепи, подающей напряжение на обмотку возбуждения, проводится диагностика, не снимая с автомобиля по описанным выше методам лампочкой или мультиметром.

Проверка генератора дрелью

Задача сводится к определению исправности при воздействии на его вал оборотов дрели. Контрольная лампа, вместо тестера или мультиметра позволяет визуально наблюдать выходное напряжение генератора.

диагностика генератора дрелью

На схеме: Л1 – имитация контрольной лампы заряда АКБ. Она должна погаснуть при вращении с помощью дрели вала ротора генератора. Л2 – контрольная лампа выходного напряжения, которая дублируется тестером для определения ее точной величины.

Метод проверки дрелью позволяет без наличия специального стенда проверить исправность в гаражных условиях.

Проверка генератора автомобильным осциллографом

Диагностика автомобильным осциллографом позволяет одновременно определить выходное напряжение генератора, корректность работы регулятора напряжения и исправность диодного моста.

Небольшие колебания напряжения на осциллограмме возникают вследствие работы системы зажигания, при включении потребителей электроэнергии.

осциллограмма напряжения генератора

Признаки и симптомы неисправности обгонной муфты генератора

Обгонная муфта генератора – это механизм, демпфирующий толчки от пульсирующего вращения коленчатого вала в такт с рабочим ходом поршня. Устанавливается на ряде автомобилей, имеющих дополнительные агрегаты, например, компрессор кондиционера.

обгонная муфта

Основными симптомами неисправности являются вибрация и дребезг, ощущаемый в салоне автомобиля при включении компрессора кондиционера. Такой признак возникает чаще всего если автомобиль находится на передаче, нажат тормоз или медленно движется.

Самый простой и доступный способ диагностики обгонной муфты – это поднять обороты до 3000-4000 и выключить двигатель. Если муфта работает правильно, то можно услышать запоздалый звук, напоминающий остановку по инерции турбины. При наличии помощника, визуально возможно увидеть вращение по инерции генератора при полной остановке ремня привода дополнительных агрегатов.