Генератор служит для питания всех потребителей и заряда аккумуляторной батареи при работающем двигателе. На изучаемых автомобилях устанавливаются трехфазные генераторы переменного тока с выпрямителями на кремниевых диодах.
Переменным током называется ток, который меняет направление движения в цепи. Генератор такого тока состоит из стального статора (рис. 128, а), на зубцах которого расположены под углом 120° три катушки K1, K2, КЗ. Один конец каждой катушки выводится в цепь потребителей, а другие концы соединены в одну точку. Такое соединение называется звездой. Каждая катушка и включенный в ее цепь потребитель составляют фазу.
Между зубцами статора вращается намагниченный ротор.
За каждые 120° поворота ротора к зубцам статора с катушками подходит попеременно то северный, то южный полюсы ротора. Катушки пересекаются магнитными линиями и в них индуктируется переменная по направлению ЭДС, которая и создает переменный ток в цепи трех фаз. Причем ток, созданный в цепи любой фазы, будет проходить в цепи двух других фаз.
Однако переменный ток не может быть использован для заряда аккумуляторной батареи, поэтому в генераторе установлен блок выпрямителей, состоящий из шести кремниевых диодов, преобразующих переменный ток в постоянный.
Диодом называют двухэлектродный полупроводниковый прибор, который проводит ток только в одном направлении. Полупроводниковые приборы изготовлены на базе полупроводниковых материалов, среди которых наибольшее распространение получили элементы германий и кремний.
Кремниевые диоды имеют большой срок службы (около 5000 ч работы), пропускают обратный ток не более 3 мА при напряжении 100 В, надежно работают при температуре от —60 до + 125° С, имеют малые габариты и массу, что позволяет укреплять их в крышке генератора.
Необходимость применения шести диодов для выпрямления тока в цепи трехфазного генератора видна из рис. 128, б, в, г.
На рис. 128, б показано направление тока в цепи трех фаз, когда в катушке К1 будет действовать ЭДС в сторону диодов.
Через 120° поворота ротора путь тока показан стрелками на рис. 128, в, а затем еще через 120° — на рис. 128, г. Таким образом, с клемм выпрямителя во внешнюю цепь будет поступать постоянный ток.
Генератор Г-222, установленный на автомобиле ВАЗ-2105, состоит из статора (рис. 129) и ротора. Статор изготавливают в виде кольца из отдельных стальных пластин, изолированных друг от друга лаком. На его внутренней поверхности имеется обмотка, распределенная на три фазы, расположенные под углом 120° по отношению друг к другу. Каждая фаза образуется из шести катушек. Катушки одной фазы соединены между собой последовательно, а группа катушек — звездой, т. е. одни концы трех групп соединены между собой, а другие — выведены в цепь. Соединенные между собой концы (нулевая точка) подсоединены к штекеру, закрепленному на крышке генератора.
Ротор состоит из вала, обмотки возбуждения и шести пар полюсных наконечников, создающих магнитное поле. На валу ротора установлены два контактных кольца, через которые в обмотку возбуждения подается электрический ток. По контактным кольцам скользят щетки.
Ротор вращается в шариковых подшипниках, установленных в крышках статора. Подшипники закрытого типа, смазка заложена в них при изготовлении и пополнения при эксплуатации не требует. На валу ротора на шпонке установлен шкив с вентилятором, который служит для охлаждения генератора.
Внутри задней крышки генератора помещен выпрямительный блок, имеющий шесть кремниевых диодов марки ВА-20. Выпрямитель собран по трехфазной мостовой схеме и имеет два алюминиевых держателя с тремя диодами в каждом. К внешнему держателю присоединен болт (на электросхемах обозначенный выводом), который является выводом «плюс» выпрямителя. Выводом «минус» является корпус генератора.
На задней крышке генератора винтами закреплен кожух регулятора напряжения и щеткодержателя, а также конденсатор для уменьшения уровня радиопомех.
Генератор крепится к двигателю с помощью нижнего кронштейна и верхней натяжной планки с левой (ВАЗ-2108 и «Москвич») или с правой (ВАЗ-2105) стороны. На автомобиле ЗАЗ генератор устанавливается в расточке направляющего аппарата вентилятора и крепится в нем тремя болтами. Генератор приводится в действие клиновидным ремнем от шкива коленчатого вала двигателя.
Работает генератор следующим образом. При включении зажигания ток от аккумуляторной батареи поступает в обмотку возбуждения, установленную на роторе генератора. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора и в них индуктируется переменный ток, который затем преобразуется в постоянный. Когда напряжение, вырабатываемое генератором, станет больше, чем напряжение аккумуляторной батареи, ток от генератора пойдет во внешнюю цепь на заряд батареи и на питание других потребителей.
В обмотку возбуждения генератора в это время ток поступает также от генератора, а не от аккумуляторной батареи. Напряжение генератора с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя и связанного с ним ротора генератора возрастает и может достигнуть недопустимой величины. Для поддержания напряжения генератора в определенных пределах в крышку генератора со стороны контактных колец встроен неразборный интегральный регулятор напряжения, закрытый кожухом 8. Для соединения с генератором регулятор имеет четыре вывода — два В, Б и Ш.
При увеличении частоты вращения ротора, когда напряжение генератора превысит 14,5 В, регулятор напряжения прерывает поступление тока в обмотку возбуждения ротора. В результате этого напряжение генератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения и процесс повторяется. Так как частота этого процесса велика, то напряжение генератора поддерживается постоянным в пределах 13,5 ... 14,5 В.
На автомобиле «Москвич-2140» устанавливается аналогичный генератор марки 29.3701.
Генератор 37.3701, установленный на автомобиле ВАЗ-2108, от вышерассмотренного отличается тем, что в его выпрямительном блоке установлены еще три дополнительных диода. В сочетании с отрицательными вентилями выпрямительного блока они образуют отдельный выпрямитель, от которого питается обмотка возбуждения при работе генератора. Кроме того, дополнительные диоды позволяют применить простую схему включения контрольной лампы разряда аккумуляторной батареи.
На автомобилях ЗАЗ вибрационный регулятор напряжения установлен отдельно от генератора.