Генератори: як вони влаштовані, і як їх ремонтують

Шанобливе «геннадій» або панібратське «гена» недарма написані з маленької літери! Це не ім’я автослюсаря, а жартівливо-жаргонне прізвисько електрогенератора — одного з найважливіших вузлів автомобіля, який практично не змінив свою конструкцію за кілька десятиліть. Давайте познайомимося з «Геннадієм» ближче, вивчивши його сильні та слабкі сторони і зрозумівши, з яких фронтів можна чекати сюрпризів щодо електричної частини автомобіля.

«Дитя світла»

А втомобільний генератор у сучасному розумінні породжений любов’ю людства до електричного світла. Машини епохи зорі автомобілізму мали лише найпростіший вузол під назвою «магнето» — мініатюрний генератор, поєднаний із переривником запалювання, інтегрований у корпус двигуна, що видає виключно високовольтні імпульси для роботи свічок. Ані лампу, ані якийсь інший споживач електроенергії до магнето під’єднати було не можна, тому машини XIX століття освітлювали дорогу карбідними лампами, в яких горів ацетилен — від двигуна внутрішнього згоряння допомоги чекати не доводилося.

Однак досить скоро стало очевидно, що двигун автомобіля має породжувати більше електрики: не лише для власної роботи, а й для роботи зовнішніх споживачів — фар, клаксона, вимірювальних приладів передньої панелі, зарядки батареї тощо. Тому поруч із високовольтною «іскровою» обмоткою магнето з’явилася додаткова обмотка — низьковольтна, що дає бортову напругу. МАГНЕТО + ДІНАМО-машина = магдіно. Так стали називатися перші генератори.

Але оскільки магнето і магдіно традиційно вбудовуються безпосередньо в двигун, потужність їх обмежена невеликими габаритами. І щойно стало зрозуміло, що зростання потужності генераторів неминуче, «гена» став зовнішнім — він переїхав на кронштейн на блоці циліндрів і обертання став отримувати від зовнішньої передачі — пасової, а іноді ланцюгової або шестерної.

Перші генератори виробляли постійний струм, однак після розвитку в середині ХХ століття напівпровідникової промисловості та появи потужних випрямних діодів генератори почали виробляти змінний струм, який потім випрямлявся до постійного діодними мостами. Зміна типу струму дала змогу стрибкоподібно в кілька разів і знизити габарити й масу генераторів, і підняти їхню потужність.

Власне, сучасний генератор практично ідентичний тому, що стояв на машинах, розроблених і 10, і 20, і 30, і більше років тому. Двигуни і КПП рік за роком ускладнюються, а чи не головний зовнішній електроагрегат залишається практично незмінним. Його конструкція неідеальна, але являє собою золотий баланс властивостей і вартості. З’являються, щоправда, додаткові вузли та вдосконалення — наприклад, замість елементарного шківа для ременя на генератор може встановлюватися обгонна муфта, як у стартерному бендиксі, або в обмотці статора збільшується кількість котушок та ускладнюється діодний міст, але більшість генераторів усе ж таки, як і раніше, обходяться класичною конструкцією.

Як влаштований генератор

Дві половинки корпусу, відлиті з алюмінію, утворюють «бочонок» і стягнуті одна з одною болтами. Усередині «бочки» розташована кільцева обмотка — котушка статора, з якої ми знімаємо змінну напругу. Зовні до цієї обмотки під’єднаний діодний міст, прикритий пластиковою захисною напівкришкою, що робить зі змінної напруги постійну. Через корпус генератора проходить вісь — вал, що обертається на двох підшипниках і приводиться в рух за шків ременем від колінвалу двигуна.

На валу генератора встановлений і обертається разом з ним ротор з котушкою всередині — електромагніт. Через пару ковзних контактів і вугільні щітки на нього подає керуючий струм регулятор напруги, що стежить за тим, щоб генератор видавав на виході 14 вольт — без регулятора величина напруги залежатиме від обертів і здатна сягнути кількох десятків вольт, небезпечних для 12-вольтового автомобільного електрообладнання.

Несправності генератора

Генератор на більшості машин досить простий за конструкцією, і завдяки цьому кількість різновидів його несправностей невелика, а діагностика нескладна. «Плаваючих» проблем, які важко виловити і локалізувати, в ньому практично ніколи не буває.

Найслабші вузли генератора — не механічні, а електронні: це діодний міст, що складається з шести потужних діодів, об’єднаних у три групи на алюмінієвій пластині-радіаторі, і регулятор напруги. Виходять з ладу вони через перевантаження (через систематичну роботу з перевантаженням від позаштатних споживачів струму, якщо прикурювати чужу машину, не заглушивши свій двигун, або через коротке замикання в банках акумулятора), через появу мікротріщин від постійної зміни температури підкапотного простору в широких межах та проникнення в тріщини вологи, а також інколи і зовсім без видимих причин — з електронікою це трапляється… У регуляторі напруги ще й на додачу з часом сточуються графітові щітки. При цьому і діодний міст, і регулятор напруги в зборі зі щітками можуть бути замінені на нові.

На другому місці за виходом з ладу — підшипники. Їх у генераторі два — потужніший і масивніший передній, а також задній — менших габаритів. Страждає найчастіше передній, оскільки на нього припадають і навантаження від туго натягнутого ременя, і проникнення пилу і вологи ззовні. Підшипники проявляють себе гулом і вереском, який зникає, якщо завести мотор при знятому ремені генератора. Вони також можуть бути замінені новими.

На третьому місці — більш неприємні несправності, хоча і, на щастя, більш рідкісні. Можуть сточитися дощенту два мідних колечка на валу — контакти для живлення обмотки ротора, по яких ковзають графітові щітки регулятора напруги. Колечка ці досить довговічні, оскільки пружини щіток слабенькі, але, відпрацювавши кілька комплектів щіток, кільця з роками можуть прийти в непридатність. Як запчастини зустрічаються не завжди, і для конкретної моделі генератора їх можна не знайти… Якщо ж купити вдалося, то знімають з вала вони єдиним блоком (залиті в пластик), і одним блоком же ставлять нові.

Ще від старості може статися руйнування ізоляції проводів обмотки статора і виникнути коротке замикання між витками. Як правило, таке ремонтувати невигідно, хоча в принципі перемотування можливе. Несправності на кшталт руйнування корпусу розглядати, напевно, не варто, хоча і вони, безумовно, трапляються, і, як не дивно, деякі вітчизняні виробники генераторів постачають у роздрібний продаж половинки «барильця».

Ремонт генератора

Тепер розглянемо ремонт генератора на живому прикладі. Автомобіль ВАЗ-2115 приїхав на сервіс із проблемою відсутності зарядки акумулятора. Електрик, до його честі, не приговорив, не дивлячись (як це часто робиться), діодний міст і регулятор скопом, а спершу перевірив проводку до генератора, потім (не знімаючи генератор з машини) витягнув з нього регулятор напруги і перевірив його за допомогою зовнішнього джерела напруги 15-16 вольт і навантажувальної лампи, зімітувавши штатну роботу — регулятор виявився справним. Цілими виявилися і щітки регулятора, контактні кільця на валу і обмотка ротора. Після цього майстер посвітив ліхтариком на діодний міст, побачив обвуглений діод, зробив висновок про несправність моста… і запропонував повну заміну генератора!

Чому? Усе просто: на наш генератор, народжений Ржевським заводом автотракторного електрообладнання ЕЛТРА, моделі 5102.3771, встановлюють 80-амперний діодний міст МП13-80-3-2, який коштує в магазині… 909 лів, і міняють його не так, як, скажімо, на старій-добрій «дев’ятці», де це робили за допомогою викрутки і без зняття генератора з машини. У нашому випадку міст змінюється з використанням потужного паяльника, і генератор для цього, по-хорошому, має лягти на верстак. Це неабияка метушня, що вимагає до того ж певної акуратності. Майстер не захотів зв’язуватися з цим менш, ніж за 2 000 лів, і натякнув власнику, що вартість запчастини та ремонту майже в 3 000 лів на генератор 2006 року випуску виглядають блідо на тлі ціни нового генератора в зборі в 4 450 лів. Інакше кажучи, можна за 3 000 полагодити, а можна за додаткові 1 500 лів до ціни ремонту отримати нового «гену» на гарантії, з новими підшипниками, обмотками, гарантовано позбавленими втомних тріщин лаку, тощо. Власник погодився з такими доводами, і генератор було замінено на новий.

Ось такий несподіваний результат… Ми хотіли поспостерігати за недорогим відновлювальним ремонтом, а зіткнулися з великовузловою дорогою заміною. Втім, ремонт уже завершено, машина відновила рухливість і поїхала, і у нас з’явилася можливість у спокійній обстановці уважно поглянути на генератор зсередини, вивчити конструкцію і розібратися, чи правий був майстер. Ба більше, нам ніхто не забороняє полагодити його самостійно.

Генератор зсередини

Розбирання генератора починаємо зі зняття шківа з вала: 6-струмковий шків під поліклиновий ремінь акуратно затискаємо в лещатах через алюмінієві прокладки і відкручуємо гайку пневмогайковертом. Легкі сліди застрягання на шківі не страшні, якщо вони контрольовані і прогнозовані — ні канавки, ні кромки не деформовані.

На валу видно паз під шпонку, проте шпонки самої немає, як немає і паза для неї в шківі. На цьому генераторі шків кріпиться тертям — затягуванням гайки з гровером з упором у внутрішнє кільце підшипника, а через нього — в ротор.

Знімаємо пластикову «напівкришку», під якою ховаються діодний міст і регулятор напруги. Бачимо, що міст несправний — пробитий щонайменше один діод із шести. Це помітно навіть без перевірки тестером — видно, що діод обвуглений.

Регулятор напруги знімається легко — відкручуванням двох гайок М8. Електрично його вже перевіряли, візуально теж видно, що щітки зношені незначно. Продуваємо, витираємо і відкладаємо в сторону.