13.3. Система электроснабжения

Система электроснабжения состоит из генератора, регулятора напряжения и аккумуляторной батареи. При совместной работе этих устройств обеспечивается питание таких потребителей электроэнергии, как  элементы зажигания, фары, радиоприемник и др.

На автомобили установлены генераторы переменного тока.

При установке дополнительного электрооборудования проверьте, чтобы мощности генератора было достаточно для питания этого оборудования. Основными элементами

генератора являются ротор, статор, выпрямитель, щетки коллектора, электронный регулятор напряжения, подшипники и шкив ремня.

Привод генератора осуществляется ремнем от коленчатого вала двигателя.

Генератор представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину с электромагнитным возбуждением. Для преобразования переменного тока в постоянный в генератор встроен выпрямитель на диодах.

Напряжение регулируется встроенным электронным регулятором напряжения.

При работе генератора электрический ток, протекающий по обмотке возбуждения, создает вокруг полюсов ротора магнитный поток. При вращении ротора под каждым зубцом статора проходит то южный, то северный полюсы ротора – рабочий магнитный поток, проходящий через зубцы статора, меняется по величине и напряжению. Переменный магнитный поток создает в обмотке статора электродвижущую силу. Клинообразная форма полюсных наконечников ротора подобрана таким образом, что позволяет получить форму кривой электродвижущей силы, близкую к синусоидальной.

При высокой частоте вращения ротора

генератора, когда напряжение генератора становится больше 13,6–14,6 В, регулятор напряжения запирается и ток через обмотку возбуждения не проходит. Напряжение генератора падает, регулятор отпирается и снова пропускает ток через обмотку возбуждения. Чем выше частота вращения ротора генератора, тем больше время запертого состояния регулятора, следовательно, тем сильнее снижается напряжение на выходе генератора. Процесс запирания и отпирания регулятора происходит с высокой частотой, поэтому колебания напряжения на выходе генератора незаметны, практически можно считать его постоянным, поддерживаемым на уровне 13,6–14,6 В.

При проверках генератора, а также при эксплуатации автомобиля необходимо соблюдать ряд правил, чтобы не вывести генератор из строя:

– не допускать работу генератора с отсоединенной от зажима генератора аккумуляторной батареей. Без аккумуляторной батареи в бортовой сети автомобиля возникают опасные импульсы перенапряжения при отключении каких-либо потребителей электроэнергии. Эти импульсные перенапряжения могут вывести из строя электронное оборудование автомобиля, в том числе регулятор напряжения и диоды выпрямительного блока генератора;

– не проверять работоспособность генератора на искру даже кратковременным соединением «плюсового» зажима генератора с «массой». В этом случае через диоды протекает значительный ток и они повреждаются. Контролировать напряжение генератора можно только вольтметром;

– отрицательную клемму аккумуляторной батареи всегда необходимо соединять с «массой» автомобиля, а положительную – с зажимом генератора. Ошибочное (обратное) включение батареи немедленно вызовет прохождение повышенного тока через диоды генератора, и они выйдут из строя;

– не проверять диоды напряжением более 12 В или мегомметром, так как у него слишком высокое для диодов напряжение и они при проверке будут пробиты (произойдет короткое замыкание). При проверке изоляции электропроводки мегомметром необходимо отсоединять все провода от генератора;

– при электросварке каких-либо деталей кузова надо отсоединять все провода от генератора и аккумуляторной батареи;

– проверять цепи и узлы электрооборудования и устранять неисправности надо при неработающем двигателе и отсоединенной аккумуляторной батарее.

При наличии неисправности в цепи зарядки аккумуляторной батареи проверьте следующее:

– надежность крепления силовых проводов к клеммам аккумуляторной батареи (убедитесь в их чистоте и надежности крепления);

– плотность электролита в аккумуляторной батарее (если плотность низкая, зарядите батарею);

– электропроводку генератора и надежность ее крепления;

– состояние и натяжение ремня привода генератора;

– затяжку болта крепления генератора;

– шумы, прослушиваемые от генератора после пуска двигателя.

При выключенном зажигании проверьте вольтметром напряжение на клеммах батареи, подсоединив его к выводу «В» генератора. Напряжение должно быть около 12 В.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ При проверке генератора не допускается соединять с «массой» вывод «L» при работающем двигателе либо пускать двигатель при отсоединенных проводах от выводов «L» и «R».

Рис. 13.4. Электрические схемы для проверки генератора (А) и регулятора напряжения (В): 1 – вольтметр; 2 – реле включения контрольной лампы зарядки аккумуляторной батареи; 3 – контрольная лампа зарядки аккумуляторной батареи; 4 – выключатель зажигания; 5 – амперметр

Для проверки системы зарядки соберите цепь в соответствии с рис. 13.4. При выключенном зажигании проверьте напряжение между «массой» и выводом «L» генератора. Если вольтметр не показывает напряжение, значит, неисправен генератор. Поверните ключ в выключателе зажигания в положение «ON» и проверьте напряжение. Если вольтметр не показывает напряжение, значит, неисправны генератор или провода. Если напряжение близко к напряжению батареи (12 В), соедините вывод «F» с задним кронштейном генератора и проверьте напряжение. Если напряжение, показываемое вольтметром, менее 12 В, неисправен регулятор напряжения. Для проверки напряжения регулятора без нагрузки убедитесь в том, что аккумуляторная батарея заряжена полностью, подключите амперметр и вольтметр в соответствии со схемой на рис. 13.4. При выключенном зажигании напряжение, показываемое вольтметром, должно быть равно нулю.

Включите зажигание, при этом показание вольтметра должно быть на 1–3 В ниже напряжения на клеммах аккумуляторной батареи. Если показание вольтметра равно напряжению на клеммах аккумуляторной батареи, значит, неисправен генератор. Замкните выводы амперметра перемычкой, пустите двигатель и снимите перемычку.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Перед пуском двигателя убедитесь, что амперметр не включен в цепь питания стартера.

Увеличьте частоту вращения коленчатого вала двигателя до 2500 мин^-1 и снимите показания амперметра и вольтметра. Ток, показываемый амперметром, должен быть равен 5 А, напряжение – (14,7±0,3) В (при температуре 20 °С).

Рис. 13.5. Электрическая схема для проверки напряжения и тока, вырабатываемых генератором: 1 – клемма «L»; 2 – клемма «В»

Для проверки тока и напряжения, вырабатываемых генератором, отсоедините провод от отрицательной клеммы аккумуляторной батареи и подключите амперметр и вольтметр в соответствии со схемой, приведенной на рис. 13.5.

Подсоедините провод к отрицательной клемме аккумуляторной батареи, пустите двигатель и включите фары. Постепенно повышайте частоту вращения коленчатого вала двигателя и следите за показаниями вольтметра. Система зарядки исправна, если напряжение превышает напряжение аккумуляторной батареи и амперметр показывает протекающий ток.

Номинальное напряжение, В	12
Номинальная сила тока, А	65
Выходное напряжение регулятора, В	14,7±0,3
Длина щеток, мм: номинальная минимально допустимая	18 8
Номинальное сопротивление, Ом	3-4

Отсоедините провод от отрицательной клеммы аккумуляторной батареи.

Рис. 13.6. Элементы крепления генератора: 1 – регулировочный болт; 2 – разъем вывода «В»; 3 – разъем выводов «L» и «R»; 4 – стяжной болт и гайка; 5 – ремень привода генератора

Отверните регулировочный болт (рис. 13.6).

Отсоедините разъемы и освободите провода из хомута.

Снимите ремень привода генератора.

Отверните гайку болта крепления генератора и снимите генератор.

Установите генератор и навинтите гайку на стяжной болт. Вверните регулировочный болт.

Установите ремень привода генератора и отрегулируйте его натяжение.

Подсоедините разъемы к генератору.

Подсоедините провод к отрицательной клемме аккумуляторной батареи.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ При замене щеток необходимо использовать паяльник. Для выполнения работы необходимы определенные навыки пайки.

Снимите генератор.

Выверните три винта крепления задней крышки генератора.

Рис. 13.7. Место нагревания паяльником задней крышки генератора

Паяльником мощностью 200 Вт нагревайте заднюю крышку с корпусом подшипника в течение 3–4 мин или обдувайте горячим воздухом более продолжительное время (рис. 13.7). В заключение надо нагреть корпус подшипника до температуры 50–60 °С без нагревания других деталей.

Не давая остыть задней крышке, снимите переднюю крышку с ротором, вставив лезвие отвертки между передней крышкой и сердечником статора. Соблюдайте осторожность, чтобы не повредить обмотки статора. Убедитесь, что стопорное кольцо задней крышки находится на месте. Очистите контактные кольца ротора мягкой ветошью, слегка смоченной в растворителе.

Выверните винт пластины крепления регулятора напряжения и щеткодержателя. Отверните гайку крепления вывода «В», снимите шайбу.

Для освобождения пластины регулятора напряжения отпаяйте соединительные провода от выпрямителя. Пайку надо выполнять быстро, чтобы из-за перегрева не вышел из строя выпрямитель.

Рис. 13.8. Контрольный размер щетки генератора: А=2–3 мм

Извлеките пластину регулятора напряжения и щеткодержателя. Отпаяйте старые щетки и припаяйте новые. После установки новых щеток контрольная линия предельного износа на них должна находиться на  расстоянии 2–3 мм от контура щеткодержателя (рис. 13.8).

Установите пластину регулятора напряжения и припаяйте соединительные провода. Установите шайбу и навинтите гайку крепления вывода «В».

Осторожно вдавите щетки, зафиксируйте их положение тонким стержнем или сверлом, вставив его через отверстие в задней крышке. В новых щетках предусмотрены специальные отверстия, в которые входит фиксатор.

Рис. 13.9. Расположение стопорного кольца заднего подшипника

Убедитесь, что стопорное кольцо заднего подшипника находится в канавке подшипника (рис. 13.9). Нагрейте крышку заднего подшипника так же, как и при снятии, установите ротор и переднюю крышку.

Вверните три винта крепления крышек.

Вытяните фиксатор, удерживающий щетки в отведенном положении.

Установите генератор на автомобиль.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ Если генератор выработал свой ресурс, целесообразнее установить новый, чем ремонтировать старый. Перед выполнением ремонтных работ проверьте наличие в продаже запчастей и их стоимость. Для ремонта понадобится мощный паяльник; кроме того, нужны  определенные навыки работы.

Снимите генератор с автомобиля.

Рис. 13.10. Генератор: 1 – гайка и шайба крепления шкива; 2 – винт; 3 – передняя крышка (со стороны привода), подшипник и ограничительная шайба; 4 – ротор и задний подшипник; 5 – выпрямитель; 6 – пластина регулятора напряжения и щеткодержателей; 7 – задняя крышка с корпусом подшипника; 8 – статор

Отверните гайку крепления шкива и снимите шайбу (рис. 13.10). Во время отворачивания гайки для фиксации шкива от проворачивания сожмите скобой старый ремень привода.

Снимите шкив, крыльчатку (если крыльчатка установлена отдельно на валу), дистанционную втулку и тарельчатую шайбу.

Выверните три винта крепления задней крышки генератора.

Паяльником мощностью 200 Вт нагревайте заднюю крышку с корпусом подшипника в течение 3–4 мин или обдуйте горячим воздухом более продолжительное время (см. рис. 13.7). В заключение надо нагреть корпус подшипника до температуры 50–60 °С без нагрева других деталей.

Не давая остыть задней крышке, снимите переднюю крышку с ротором, вставив лезвие отвертки между передней крышкой и сердечником статора. Соблюдайте осторожность, чтобы не повредить обмотки статора.

Легким постукиванием выбейте ротор из переднего подшипника.

Отверните гайку крепления вывода «В» и снимите шайбу. Выверните из задней крышки три винта крепления выпрямителя, пластины регулятора и щеткодержателя. Извлеките из крышки статор, выпрямитель и другие детали.

Если будут проводиться электрические испытания статора или выпрямителя, отпаяйте выводы и отделите их друг от друга. Отметьте расположение выводов, чтобы не перепутать их при сборке. Пайку проводите быстро, чтобы из-за перегрева выпрямитель не вышел из строя.

Замените щетки коллектора.

Рис. 13.11. Использование омметра для проверки проводимости обмоток статора

Омметром или последовательно включенными лампой на 12 В и источником питания проверьте обмотки статора на наличие обрывов (рис. 13.11). Между любой парой выводов должна быть проводимость.

Рис. 13.12. Использование омметра для проверки проводимости между катушкой и сердечником статора

Проверьте замыкание катушки статора на сердечник. Убедитесь в том, что между катушкой и сердечником нет проводимости, в противном случае замените статор (рис. 13.12).

Проверьте ротор генератора на наличие повреждений, особенно внимательно осмотрите контактные кольца коллектора. Следы незначительного подгорания можно устранить шлифовкой мелкозернистой наждачной бумагой, затем протрите мягкой тканью, слегка смоченной растворителем. Сильно изношенный ротор подлежит замене.

Рис. 13.13. Использование омметра для проверки проводимости между контактными кольцами ротора

Проверьте катушку ротора. Убедитесь в том, что между контактными кольцами имеется проводимость (рис. 13.13). Если сопротивление слишком низкое, значит, в катушке короткое замыкание. Если проводимость отсутствует или имеется короткое замыкание, замените ротор.

Рис. 13.14. Использование омметра для проверки проводимости между контактным кольцом ротора и якорем

Проверьте замыкание катушки ротора на якорь. Убедитесь в том, что нет проводимости между контактным кольцом и якорем ротора (рис. 13.14). Если проводимость есть, замените ротор.

Проверьте свободное вращение и наличие люфта в подшипниках ротора. Если состояние подшипников вызывает сомнение, замените их. Убедитесь в правильности установки подшипника ротора со стороны коллектора (канавка под стопорное кольцо должна быть направлена в сторону контактных колец).

Проверьте проводимость трех диодов, подсоединив щупы омметра к обоим концам каждого диода. Проводимость должна быть только в одном направлении.

Если обнаружена проводимость в двух направлениях, значит, диод пробит, выпрямитель необходимо заменить.

Сборку генератора следует начинать с пайки выводов пластины регулятора, статора и выпрямителя.

Установите спаянные детали в заднюю крышку и закрепите винтами, установив шайбу и завернув гайку крепления вывода «В».

Осторожно вдавите щетки, зафиксируйте их положение тонким стержнем или сверлом, вставив его через отверстие в задней крышке. В новых щетках предусмотрены специальные отверстия, в которые входит фиксатор.

Убедитесь, что стопорное кольцо заднего подшипника находится в канавке подшипника (см. рис. 13.9). Нагрейте крышку заднего подшипника так же, как при снятии, и установите ротор.

Установите на вал ротора тарельчатую шайбу, убедившись в ее правильной ориентации.

Установите над ротором переднюю крышку и легкими ударами осадите ее на место. Вверните три винта крепления крышек.

Установите вторую тарельчатую шайбу, дистанционную втулку, крыльчатку и шкив. Скобой стяните приводной ремень, установите шайбу и навинтите гайку.

Вытяните фиксатор, удерживающий щетки в отведенном положении, затем установите генератор на автомобиль.

Аккумуляторная батарея предназначена для пуска двигателя и питания потребителей при неработающем двигателе, когда генератор не вырабатывает электроэнергию.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Следите за тем, чтобы корпус аккумуляторной батареи не имел трещин и протечек электролита. Для защиты кожи рук от электролита при снятии аккумуляторной батареи используйте специальные резиновые перчатки (не бытовые).

Аккумуляторная батарея расположена в передней части моторного отсека. Крепление батареи обеспечивается прижимной скобой, охватывающей весь корпус батареи.

Отсоедините провода от клемм аккумуляторной батареи, начиная с отрицательной клеммы.

Отверните гайки и снимите скобу крепления батареи.

Осторожно извлеките батарею из моторного отсека.

Ни в коем случае не переворачивайте батарею. Пролитый электролит следует немедленно смыть большим количеством воды. Для защиты кожи рук от электролита необходимо следить за тем, чтобы корпус аккумуляторной батареи не имел трещин и протечек электролита. При снятии аккумуляторной

батареи используйте резиновые перчатки (не бытовые) и защитные очки.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ При зарядке аккумуляторной батареи под крышкой каждого элемента образуется взрывоопасный газ. Не курите рядом с заряжающейся аккумуляторной батареей или батареей, которая была недавно заряжена. Отсоединяйте провода от клемм заряжающейся аккумуляторной батареи только после выключения зарядного устройства, так как в местах размыкания цепи под нагрузкой возникнет искра. Держите батарею с открытыми пробками подальше от огня.

Проверьте кронштейн аккумуляторной батареи на наличие повреждений, вызванных утечкой электролита из батареи. В противном случае очистите поверхность жесткой щеткой и вытрите тряпкой, смоченной в растворе питьевой соды в чистой, теплой воде.

Таким же раствором протрите верхнюю часть аккумуляторной батареи.

Проверьте корпус и крышку аккумулятора на наличие трещин, при необходимости замените батарею.

Очистите клеммы аккумуляторной батареи соответствующим очистителем.

Очистите внутреннюю поверхность зажимов клемм, используя для этого соответствующий инструмент. Замените поврежденные или старые провода и пришедшие в негодность зажимы.

Установка проводится в последовательности, обратной снятию, с учетом следующего.

Затяните гайки крепления батареи, не прикладывая слишком больших усилий, чтобы не повредить корпус.

Подсоедините провода к клеммам аккумуляторной батареи, убедившись в том, что верхняя часть зажимов проводов находится на одном уровне с верхней частью клемм.

Надежно затяните зажимы крепления проводов.

После этого нанесите на все соединения слой минеральной смазки. Внутренние поверхности зажимов проводов и контактные поверхности клемм аккумуляторной батареи нельзя смазывать, иначе возможно нарушение контакта между зажимами проводов и клеммами.

Периодически проверяйте каждый силовой провод. На всей длине провода должны отсутствовать механические повреждения, прогорание или растрескивание изоляции и следы коррозии. Из-за неудовлетворительного состояния соединений проводов затрудняется пуск двигателя.

Проверьте состояние зажимов проводов. Трещины, ослабление крепления зажима и коррозия не допускаются. Налет белого цвета под изоляцией в месте соединения провода с зажимом свидетельствует о коррозии провода и необходимости его замены. Проверьте наличие деформаций зажимов, целость резьбы гайки и болта крепления зажима, следы коррозии.

Если необходимо заменить только провод, соединенный с положительной клеммой аккумуляторной батареи, сначала отсоедините провод от отрицательной клеммы батареи.

Отсоедините провод и снимите его с автомобиля. Убедитесь, что длина и диаметр нового провода точно совпадают с длиной и диаметром заменяемого провода. Металлической щеткой удалите ржавчину с резьбовых соединений со стартером или «массой». Для облегчения установки и предотвращения коррозии нанесите на резьбу тонкий слой технического вазелина. Как можно чаще проверяйте соединения, подтягивайте их и содержите в чистоте.

Присоедините провод к стартеру или  «массе», надежно затяните гайки.

Перед присоединением к батарее нового провода убедитесь, что он имеет достаточную длину и будет установлен без натяжения.

Сначала присоедините провод к положительной клемме аккумуляторной батареи, затем к отрицательной клемме.

Проверьте аккумуляторную батарею на наличие повреждений, таких как трещины и разбитый корпус или крышка, которые могут привести к утечке электролита. Определите причину повреждения, при необходимости устраните ее или замените батарею. Удалите следы коррозии раствором соды в воде.

Проверьте удельную плотность электролита, при этом введите поправку плотности в зависимости от температуры электролита.

Если плотность электролита менее 1,100 г/см³, медленно зарядите аккумуляторную батарею током 5 А в течение не более 14 ч, затем проверьте батарею под нагрузкой.

Если плотность электролита находится в пределах 1,100–1,220 г/см³, перезарядите аккумуляторную батарею.

Если плотность электролита более 1,220 г/см³, проверьте батарею под нагрузкой.

Для проверки батареи под нагрузкой разрядите батарею током разрядки 200 А в течение 15 с, затем проверьте напряжение на клеммах батареи.

Если напряжение более 9,6 В, аккумуляторная батарея исправна и ее можно использовать.

Если напряжение находится в пределах 9,6–6,5 В, проведите быструю зарядку батареи, затем проверьте ее под нагрузкой.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Если после повторной зарядки напряжение батареи будет по-прежнему менее 9,6 В, ее необходимо заменить.

Если напряжение менее 6,5 В, батарея неисправна и ее необходимо заменить.

Удельная плотность электролита аккумуляторной батареи изменяется вместе с температурой. Повышение температуры электролита приводит к уменьшению его плотности, и наоборот, уменьшение температуры приводит к увеличению его плотности.

Значение удельной плотности полностью заряженной аккумуляторной батареи должно находиться в пределах от 1,260 до 1,280 г/см³ при температуре электролита 26,7 °С. Измеренное значение удельной плотности следует корректировать путем добавления 4 пунктов (0,004) для каждых 5,56 °С, если температура выше 26,7 °С, или вычитания 4 пунктов для каждых 5,56 °С, если температура ниже 26,7 °С.

Никогда не следует измерять плотность сразу после добавления воды. Воду и электролит надо смешать либо путем зарядки в течение нескольких минут при низком токе зарядки, либо выдержкой батареи в течение 1 ч.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Разница плотности в 50 пунктов (0,050) и более между одним или более элементами аккумуляторной батареи указывает на то, что батарея неисправна и ее необходимо заменить.