Генератори змінного струму

На автомобілі ГАЗ-53А встановлюють генератор Г250-Г1, ЗИЛ-130 — генератор Г250-И1, ГАЗ-24 «Волга» — генератор Г250-Н1. Будова і дія цих генераторів у принципі однакові, проте вони відрізняються потужністю. Генератор кріплять у передній частині двигуна за допомогою кронштейна і розпірної планки. Ротор генератора приводиться в обертання трапецієвидним пасом: у двигунів ГАЗ-24 і ЗИЛ-130 — безпосередньо від шківа колінчастого вала, а ЗМЗ-53 — від шківа вентилятора, який приводиться в дію колінчастим валом.

Основні частини генератора змінного струму — статор, ротор і випрямний пристрій.
Статор — пакет пластин з електротехнічної сталі, який має 18 пазів. У пази вміщена обмотка з 18 котушок, які утворюють З фази і з'єднані між собою зіркою. Трьома шпильками статор затиснутий між передньою і задньою кришками корпусу генератора, які виготовлено з алюмінієвого сплаву.
Ротор складається з вала, на якому є котушка з обмоткою збудження, двох напресованих на вал шестиполюсних кігтеподібних наконечників, що утворюють осердя ротора, і двох контактних кілець, до яких припаяні кінці обмотки збудження.
Полюси («кігті») наконечників з північною полярністю встановлюють у проміжках між полюсами наконечників з південною полярністю. Північні й півдейні полюси осердя ротора чергуються між собою.
Вал ротора обертається в кулькових підшипниках закритого типу, розміщених у гніздах кришок генератора. Підшипники змащують тільки під час розбирання генератора. З боку привода на валу ротора встановлено і закріплено вентилятор, який подає повітря для охолодження порожнини генератора, і шків при вода ротора. На задній кришці корпусу генератора закріплено щіткотримач з двома щітками, притиснутими пружинами до контактних кілець ротора. Одна щітка з'єднана з масою автомобіля, друга — з вивідним затискачем Ш на кришці корпусу генератора. Щітки призначені для з'єднання обмотки збудженйя ротора, яка створює магнітне поле, з джерелом живлення постійного струму (акумуляторною батареєю або через випрямлений пристрій з обмоткою статора).
На внутрішній, торцевій поверхні задньої кришки змонтовано шість кремнієвих діодів випрямного пристрою: три діоди Д242 на алюмінієвому радіаторі, які з'єднані гнучким провідником з ізольованим затискачем «+> генератора, і три діоди Д242АП зворотної полярності — безпосередньо на кришці. Діоди змонтовано в трифазну мостову схему випрямлення, з'єднану з обмоткою статора.

Генератор працює так.

Якщо ввімкнути запалювання вимикачем 7, через обмотку збудження З ротора почне проходити постійний струм від акумуляторної батареї. При цьому в осерді ротора утворюється магнітне поле, яке замикається через статор. Як тільки ротор почне обертатися, магнітне поле його полюсів, що пронизує витки котушок статора, змінюється, і в кожній з них по черзі індукується змінна ЕРС. У міру збільшення частоти обертання вала ротора ця ЕРС зростає. Коли ЕРС генератора буде більша від ЕРС акумуляторної батареї, всі споживачі енергії (акумуляторна батерея, обмотка збудження генератора, прилади освітлення і т. д.) живляться від генератора через випрямляч.

Регулювання напруга генератора.

З підвищенням частоти обертання колінчастого вала двигуна ЕРС в обмотках статора генератора і напруга в його зовнішньому колі збільшується. Щоб напруга залишилася в допустимих межах (приблизно 13,5...14,5 В при номінальній напрузі 12 В), на автомобілях встановлюють вібраційні, контактно-транзисторні або безконтактно-транзисторні регулятори напруги, Принцип регулювання напруги за допомогою вібраційного регулятора проілюстровано на малюнку

Основна частина регулятора — електромагнітне реле, яке має осердя з обмоткою 89 стояк з нерухомим контактом 12 та якір 10 з рухомим контактом 13. Рухомий контакт притискується до нерухомого за допомогою пружини 9 якоря. Обмотка 8 осердя регулятора з'єднана із-затискачами « + >> і «—» генератора. Паралельно контактам 12 і 13. приєднаний резистор 11.
Поки напруга генератора залишається в допустимих межах, контакти реле замкнуті і через них проходить струм обмотки збудження по такому колу: затискач « + » генератора — вимикач 7 запалювання — затискач ВЗ — зовнішній магнітопровід (ярмо) — якір 10 — контакти 12 і 13 регулятора — затискачі Ш регулятора і генератора — щітка — перше контактне кільце 5 — обмотка збудження — друге контактне кільце 5 — щітка — маса — затискач «—» генератора. У цьому випадку регулятор не діє на напругу генератора.
Якщо напруга генератора вища від допустимої, магнітне поле осердя реле підсилюється, і воно притягує якір з рухомим контактом 13, внаслідок цього контакти розмикаються, і в коло обмотки збудження вмикається резистор 11. Магнітне поле ротора буде слабшим, і напруга генератора знижується. Після цього контакти регулятора знову замикаються, і описаний процес повторюється. Замикання й розмикання контактів відбувається з великою частотою (якір вібрує), завдяки чому коливання напруги згладжуються.
На автомобілі ГАЗ-53А встановлюють складніший контактно-транзисторний регулятор РР-362. 
Цей регулятор складається з транзистора і двох електромагнітних реле — регулятора напруги РН і реле захисту РЗ. Транзистор установлюють на малій панелі корпусу регулятора, а РН і РЗ — на великій.
Принцип регулювання напруги генератора контактно-транзисторним регулятором такий самий, як і у звичайного вібраційного регулятора. З підвищенням напруги генератора понад допустиму величину в коло його обмотки збудження вмикаються додаткові резистори, які зменшують силу в цій обмотці, а відповідно і створюване нею магнітне поле. Внаслідок цього напруга генератора знижується. Проте, якщо через контакти вібраційного регулятора напруги проходить сильний струм обмотки збудження генератора, у результаті чого контакти швидко підгоряють і знижується надійність роботи цього приладу, то в контактно-транзисторних регуляторах струм збудження замикається транзистором. Через контакти регулятора напруги проходить тільки слабкий струм, який керує транзистором. Завдяки цьому контакти не підгоряють. Відбувається це так: якщо напруга генератора підвищується понад допустиму величину, контакти регулятора напруги замикаються, з'єднують базу транзистора з позитивним затискачем генератора, і транзистор закривається, внаслідок чого в коло обмотки збудження вмикаються додаткові резистори.
Реле захисту запобігає пошкодженню транзистора у випадках короткого замикання в колах генератора і регулятора, коли сила струму, який проходить через транзистор, різко зростає.
При такому замиканні магнітне поле осердя РЗ підсилюється, і його контакти розмикаються. Внаслідок цього транзистор закривається, і струм через нього не проходить.
На автомобілях ЗИЛ-130 і ГАЗ-24 «Волга» встановлюють безконтактно-транзисторний регулятор РР-350, який не має електромагнітного реле. Принцип дії цього приладу, як і інших реле-регуляторів, грунтується на зміні струму в обмотці збудження генератора за допомогою ввімкнення в її коло додаткових резисторів.
На в сих сучасних автомобілях застосовують генератори змінного струму з інтегральним регулятором напруги, встановленим на щіткотримачі генератора.

Інтегральний регулятор — це малогабаритний нерозбірний електронний прилад, який не потребує регулювання і будь-якого обслуговування.

Несправності генераторів і регуляторів напруга.

Якщо вони несправні, то зменшується або зовсім припиняється живлення споживачів від генератора і заряджання акумуляторної батареї. Це можна виявити за показами амперметра, а також за недостатнім розжарюванням ламп освітлення під час роботи двигуна на середніх і великих частотах обертання, слабкою дією звукового сигналу та ін. Найчастіше генератор працює ненормально через слабкий натяг паса привода генератора; забруднення і спрацювання контактних кілець і щіток генератора, послаблення пружин щіток; замикання або обрив в обмотках генератора; порушення регулювання, підгоряння контактів та інші несправності регулятора напруги, несправність діодів випрямляча.