На начальном этапе автомобилестроения в качестве основного источника электроэнергии в автомобиле применялись генераторы постоянного тока. Но эти устройства имели целый ряд существенных недостатков. Одним из таких недостатков являлось то, что присутствовала необходимость постоянного контроля и обслуживания узла коллектора. Кроме того, узел коллектора сам имел некоторые недостатки, связанные с существенным ограничением тока нагрузки. На смену генераторов постоянного тока пришли генераторы переменного тока. Их использование стало возможным после появления диодных выпрямителей. К преимуществам генераторов переменного тока можно отнести то, что они позволяли получать требуемую мощность, а также имели более стабильный выходной ток. При всех вышеперечисленных преимуществах такие генераторы также имели более высокую надежность работы и для своего изготовления требовали меньший объем материала. То есть, были менее материалоемкими, а вследствие менее тяжелыми.
Рассмотрим устройство генератора автомобиля.
Корпус генератора. При изготовлении корпуса генератора автомобиля применяются сплавы легких металлов. Это нужно для максимального уменьшения его массы. Наиболее часто используется дюралюминий. При работе генератора внутри выделяется много тепла. Для эффективного отвода тепла в корпусе генератора делают множество вентиляционных отверстий. Это так называемая система охлаждения. Для разных генераторов эта система имеет разную конструкцию. Основными параметрами для выбора конструкции системы охлаждения являются диапазон рабочих оборотов генератора и температура окружающей среды, то есть температура под капотом автомобиля. В конструкции передней и задней крышки корпуса имеются подшипники, предназначенные для вращения ротора.
Статор генератора. В генераторе статорная обмотка изготовлена из медного провода. Так как обмотка в процессе работы подвержена сильному нагреву, медный провод покрыт двойной термоустойчивой изоляцией. Возможно также применение специального защитного лака. Уложена обмотка в пазы сердечника. Сердечник представляет собой круг. В качестве материала, используемого при изготовлении сердечника, применяется металл с высокими показателями магнитных характеристик. Таким металлом является трансформаторное железо. В качестве источника энергии в автомобилях широко используются генераторы, имеющие три фазы (трехфазные). Соответственно статор такого генератора должен иметь три статорные обмотки, соединенные треугольником. К местам соединения обмоток подключен диодный мост.
Ротор генератора. В устройстве генератора имеется электромагнит с одной обмоткой. Этот элемент называется ротором. Также конструкция включат в себя вал, на котором роторная обмотка размещена. Сердечник, изготовленный из специального ферромагнитного материала, расположен поверх роторной обмотки. Диаметр этого сердечника должен отличаться от диаметра статора внутри на небольшую величину. Примерно 1.5мм, но в некоторых случаях может доходить до 2 мм. На валу также размещены кольца из меди, которые соединяются с обмоткой с помощью графитовых щеток. Предназначением медных колец является подача управляющего напряжения от регулятора на роторную обмотку. Регулятор напряжения – это специальная электронная схема. Выводы этой схемы идут к щеткам генератора. Регулятор обеспечивает стабильное напряжение на выходе генератора в заданном диапазоне. Такая регулировка необходима при часто меняющемся режиме работы двигателя.
Регулятор напряжения генератора. Регулятор напряжения - это устройство, выполняющее контроль напряжения, выдаваемого генератором. В бортовой сети автомобиля для нормальной работы всего электрооборудования нужно поддерживать напряжение в заданных пределах. Как правило, такими пределами являются следующие значения: 13.5 В – нижний предел, 14.6 В – верхний. При низких температурах для заряда автомобильного аккумулятора требуется большее напряжение. В некоторые регуляторы встроен специальный температурный датчик. С помощью этого датчика производится контроль температуры окружающей среды, что впоследствии влияет на величину выходного напряжения генератора. Регулятор напряжения может иметь различные варианты монтажа. Возможна как внутренняя установка в генераторе, так и внешняя.
Диодный мост генератора. Как было отмечено ранее, в современных автомобилях применяются генераторы переменного тока. Для питания устройств бортовой сети используется постоянный ток. Соответственно, внутри генератора необходимо преобразовывать переменный ток в постоянный. Эту задачу решает диодный мост. Состоит диодный мост из шести попарно соединенных диодов.