Генератор является основным источником электрического тока на автомобиле и приводится в действие от его двигателя. Однако при малых числах оборотов коленчатого вала двигателя или когда двигатель не работает генератор не может питать электрооборудование током, поэтому для обеспечения работы приборов электрооборудования в цепь генератора параллельно включен другой источник тока — аккумуляторная батарея. При средних и больших числах оборотов коленчатого вала двигателя, когда питание всех приборов происходит от генератора, батарея поглощает излишек электрической энергии, вырабатываемой генератором, т. е. заряжается. После того как генератор с помощью приборов регулирования автоматически отключается от сети, батарея отдает для питания электрооборудования запасенную в ней электрическую энергию, разряжаясь при этом.

Амперметр контролирует работу батареи, показывая ее зарядку или разрядку. Иногда для этой цели применяют сигнальную лампу.

Для питания всех приборов электрооборудования на автомобилях с карбюраторными двигателями применяют источники тока напряжением 12В. На грузовых автомобилях, оборудованных дизелями ЯМЗ-2Э6 и ЯМ8-238, применены источники тока напряжением 24В, что вызвано необходимостью иметь повышенную мощность стартера для пуска дизеля. На старых грузовых автомобилях с дизелями ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 электрооборудование имеет напряжение 12В с переключением батарей на 24В в момент пуска бусах, где имеется большое количество потребителей и необходима значительная мощность источника тока. На остальных автомобилях применяли в основном генераторы постоянного тока.

Однако с внедрением в практику полупроводниковых выпрямителей, обладающих высокой надежностью действия и компактностью, генераторы переменного тока, как более простые и надежные, начинают получать все большее распространение на автомобилях всех типов, включая и легковые автомобили (ЗАЗ-966В и др.). Описание устройства и действия генератора переменного тока приведено ниже.

Электрический ток в генераторе постоянного тока получается вследствие электромагнитной индукции, возникающей при вращении витка провода в магнитном поле магнитов.

Концы витка провода припаяны к двум изолированным пластинкам, образующим коллектор, к которому прижаты щетки, соединенные с внешней цепью. При вращении виток провода пересекает магнитное поле магнитов и в нем индуктируется электродвижущая сила, а при замыкании цепи в ней появляется электрический ток. При этом при вращении витка по часовой стрелке ток в стороне витка, проходящей у северного полюса магнита, всегда идет за плоскость чертежа, а в стороне витка, проходящего у южного полюса, — из-за плоскости чертеяжа (правило правой руки). Ток с помощью щеток постоянно отводится с коллектора во внешнюю цепь.

При вращении провода вместе с ним будут вращаться и пластинки коллектора, подходя поочередно то к одной щетке, то к другой. При этом левая щетка всегда соединена со стороной витка, проходящей у северного полюса, где ток идет за плоскость чертежа. Эта щетка обозначается знаком минус. Правая щетка постоянно соединена со стороной витка, проходящей у южного полюса, где ток идет из-за плоскости чертежа. Эта щетка обозначается знаком плюс. Таким образом, при вращении витка ток по внешней цепи будет иметь постоянное направление от плюсовой щетки к минусовой. Такой ток называется постоянным.

В автомобильном генераторе постоянного тока применяется тот же принцип получения электрического тока, только мощность получаемого тока увеличивается следующими способами:
1) усилением магнитного поля путем применения электромагнитов;
2) увеличением числа витков провода, вращающегося в магнитном поле;
3) ускорением пересечения проводами магнитных силовых линий.

Для увеличения мощности вместо одного витка провода в генераторе берется большое число витков, наматываемых на железном сердечнике; количество пластин коллектора при этом соответственно увеличивается. Сердечник с обмотками, коллектором и валом образуют якорь.

Вместо постоянных магнитов применяют электромагниты, состоящие из стальных сердечников-полюсов, на которых намотаны обмотки возбуждения. Сердечники закреплены в общем корпусе. Ток для питания обмоток возбуждения берется от щеток генератора, для чего концы обмотки возбуждения присоединяются к щеткам. Такое включение обмоток возбуждения называется параллельным, а генератор называется шунтовым. Применяют генераторы с двумя или четырьмя полюсами.

Для более быстрого пересечения проводами магнитных силовых линий якорь генератора приводится в действие от двигателя и вращается с большим числом оборотов.

Устройство генератора

В двухполюсном генераторе постоянного тока имеются: корпус с крышками; электромагниты, состоящие из двух полюсов с обмотками возбуждения; вращающийся якорь, состоящий из вала, сердечника, обмоток и коллектора; щетки; приводной шкив.

Корпус генератора изготовлен из мягкой стали и имеет цилиндрическую форму. Внутри корпуса винтами закреплены два железных полюса, на которых из изолированного медного провода намотаны обмотки возбуждения, образующие электромагниты.

С обеих сторон к корпусу присоединены две чугунные крышки, стягиваемые сквозными длинными болтами. В крышках на шарикоподшипниках установлен вал с якорем. Подшипник со стороны привода закрыт с обеих сторон крышками с сальниками и для смазки подшипника на крышке корпуса установлена масленка. Подшипник со стороны коллектора имеет сальник с внутренней стороны, а снаружи закрыт глухой крышкой на прокладке. Смазку закладывают в подшипник при сборке или при необходимости снимают для закладывания смазки крышку.

Подшипники с обеих сторон якоря закреплены на валу гайками. В некоторых моделях генераторов оба подшипника смазываются лишь при сборке и масленок не имеют.

На валу закреплен железный сердечник, изготовленный из отдельных пластин, изолированных одна от другой слоем окалины, имеющейся на пластинах. Это необходимо для того, чтобы в сердечнике, вращающемся в магнитном поле, не было циркуляции якорных токов, которые могли бы вызвать нагрев сердечника. Сердечник цилиндрической формы установлен между полюсами с небольшим зазором и служит для усиления магнитного потока между полюсами. В прямых глубоких пазах на сердечнике намотана изготовленная из изолированного медного провода обмотка 9 якоря, состоящая из отдельных секций. Концы обмотки каждой секции припаяны к коллектору в определенной последовательности. В некоторых моделях генераторов применяют косые пазы на сердечнике, что уменьшает пульсацию тока.

Для автомобильных генераторов обычно применяют петлевую намотку якоря, при которой конец одной секции обмотки и начало другой секции припаяны к одной и той же пластине коллектора. Медные пластины коллектора закреплены наглухо на ласточкином хвосте в пазах на валу и изолированы от вала и одна от другой изоляцией. Обмотки прочно закреплены в на-зах якоря, замотаны лентой по бокам n пропитаны изолирующим лаком во избежание разрыва и пробивания их током.

К коллектору прижаты при помощи пружин токособирающие щетки. Щетки спрессованы из угольного порошка и установлены в щеткодержателях, закрепленных на внутренней части крышки со стороны коллектора.

В двухполюсных генераторах имеются две щетки. Одна щетка — минусовая через щеткодержатель соединена с массой, а другая щетка — плюсовая установлена в щеткодержателе, изолированном от массы, и присоединена проводом к изолированной клемме на корпусе генератора. Эта клемма имеет метку Я (якорь). В случае регулирования работы генератора трехэлементным реле-регулятором один конец обмотки возбуждения, намотанной на оба полюса последовательно, соединяется с массой винтом, а другой присоединен ко второй изолированной клемме корпуса, имеющей метку Ш (шунт). В корпус генератора завернут винт с меткой М, являющийся клеммой для присоединения провода от клеммы М (масса) реле-регулятора.

В корпусе генератора против щеток сделаны окна для их осмотра. Окна закрыты защитной лентой концы ленты стянуты винтом. На наружном конце вала якоря с противоположной стороны от коллектора закреплен на шпонке гайкой с шайбой приводной шкив (литой или штампованный). Генератор ушками, имеющимися на крышках, с помощью болта шарнирно закреплен на кронштейне двигателя, и якорь генератора приводится в действие от коленчатого вала двигателя ременной передачей. Натяжение ремня обычно регулируется поворотом генератора па крепящем болте. В установленном положении генератор фиксируется в кронштейне специальной планкой с болтом.

На автомобилях применяются генераторы с усиленным охлаждением, обеспечиваемым наружным обдувом корпуса с помощью специальной крыльчатки, закрепленной на шкиве, или же внутренней проточной вентиляцией. В генераторах с внутренней проточной вентиляцией в обеих крышках сделаны окна, а на приводном шкиве имеются вентиляционные лопасти. При вращении шкива его лопасти просасывают через корпус генератора воздух или обдувают корпус, в результате чего обмотки охлаждаются. При наличии вентиляции допускается более сильный ток в обмотках генератора без опасности их перегрева, поэтому мощность генераторов повышается без значительного увеличения их размеров.

Работает генератор следующим образом. При вращении якоря в магнитном поле, создаваемом электромагнитами, многочисленные витки обмотки якоря с большой быстротой пересекают магнитные силовые линии поля, и в обмотках индуктируется электродвижущая сила, а при замыкании цепи генератора по обмоткам идет ток. Так как все витки обмотки соединены между собой последовательно через пластины коллектора, то общее напряжение генератора получается значительно больше напряжения каждого витка. Щетки и установлены на коллекторе так, что находятся под наибольшим напряжением, получаемым в обмотках якоря.

Основная часть электрического тока, вырабатываемого генератором, с его щеток поступает во внешнюю сеть к потребителям. Часть тока проходит в обмотки возбуждения электромагнитов 2, подключенных к главным щеткам параллельно. К обмотке возбуждения ток поступает от плюсовой щетки через приборы регулирования и через массу и минусовую щетку возвращается на коллектор. Ток, проходя по обмоткам возбуждения, намагничивает полюсы, создавая сильное магнитное поле между полюсами, в котором и вращается якорь с обмотками.

В момент пуска, когда в обмотках возбуждения тока еще нет, ток в генераторе появляется из-за наличия магнитного поля, создаваемого вследствие остаточного магнетизма полюсов и корпуса.

Применяют также четырехполюсные генераторы (рис. 192, б), которые при тех же размерах развивают большую электрическую мощность. В таких генераторах в корпусе закреплено четыре полюса с обмотками возбуждения и соответственно установлено четыре щетки. Две щетки генератора (минусовые) соединены с массой, а другие две щетки (плюсовые) соединены с выводной изолированной клеммой на корпусе с меткой Я. В случае применения трехэлементного реле-регулятора один конец обмотки возбуждения, намотанной’ на полюсах последовательно, присоединен на массу, а другой — к изолированной клемме III на корпусе.

В случае применения четырехэлементного реле-регулятора обмотки возбуждения намотаны параллельно попарно на два полюса. Один конец каждой обмотки возбуждения соединен на массу, а другой присоединен к отдельной изолированной клемме на корпусе генератора. Клеммы имеют метки Ш1 и Ш2. В остальном конструкция четырехполюсного генератора одинакова с конструкцией двухполюсного генератора.

Рассмотренная конструкция двухполюсного генератора типа Г-108 или Г-130 напряжением 12В, устанавливаемого на автомобилях «Москвич-408», «Волга», УАЗ и грузовых автомобилях ГАЗ и ЗИЛ, является наиболее распространенной. Аналогичное устройство имеют и другие двухполюсные генераторы типа Г-12, Г-20, Г-21 и Г-22, устанавливаемые ранее на автомобилях ГАЗ, УАЗ, ЗИЛ, «Москвич», а также Г-56 автомобилей КрАЗ, Г-101 автомобиля «Чайка», Г-106 автомобилей МАЗ и Г-114 автомобиля «Запорожец». Все эти генераторы отличаются в основном лишь размерами и мощностью вырабатываемого тока.

На новых грузовых автомобилях, оборудованных дизелями ЯМЗ-2Э6 и ЯМЗ-238, применяют четырехполюсные генераторы Г-105 напряжением 24 в с двумя выводными клеммами, а на автомобилях ЗИЛ-1Г1 и КрАЗ-214 и КрАЗ-221 — четырехполюсные генераторы типа Г-8В и Г-8 напряжением 12 в с тремя выводными клеммами.