Для чего нужны щетки в генераторе

Зачем генератору щётки?

Никто с уверенностью не может сказать сколько ходят щётки генератора. Решил посмотреть (заменить). И заодно махнуть два приводных ремня.

Для некоторых будет открытием, через щётки на якорь генератора подаётся напряжение и якорь становится большим вращающимся магнитом. А вот бортовое напряжение током до 80 Ампер снимается со статора.
Ну в общем снял генератор.

без гены

Заменил я щётки Nissan(280руб), за 180 тыс. пробега как раз к контрольной рисочке сточились.

щётки

Заодно поменял задний подшипник Febest(224руб). разобрал новый подшипник — добавил литола.

ну так

Ах да! натяжной ролик, сделал разборным, заменил подшипник.

ролик

Собрал, поставил новые ремни (ремни отдал бывший владелец) . радость и счастье!

Щетки – слабое место генератора. Есть бесщеточные варианты, но их мало используют. Почему?

Если автомобильный генератор выходит из строя, то самой распространенной причиной является износ щеточного узла. Однако давным-давно изобретены бесщеточные генераторы – почему же они до сих пор не вытеснили своих якобы менее продвинутых «конкурентов»?

Самая распространенная и массовая на сегодня конструкция автомобильного генератора – с использованием графитовых щеток, подающих напряжение на обмотку ротора (так называемую «катушку возбуждения») через пару вращающихся скользящих контактов в виде медных колец на валу ротора. Подобное решение применяется на большинстве автомобилей за редким исключением, ибо оно отработано и за десятилетия подтвердило свою практичность.

В такой конструкции крайне просто и эффективно реализовано поддержание стабильного напряжения в бортсети автомобиля на любых оборотах двигателя и, соответственно, генератора – электронный блок стабилизации напряжения (который по старинке принято именовать «реле-регулятором») отслеживает уровень напряжения на выходе и уменьшает или увеличивает ток в катушке возбуждения. Как только напряжение проседает, ток увеличивается. Как только оно приближается к верхнему пределу 14,2 вольта – уменьшается. Этот процесс идет быстро и непрерывно, и в результате мы имеем стабильное напряжение и на холостых оборотах, и на высокой скорости.

Щеточный узел – сухой и слабо защищенный от песка и влаги. А все, что открыто и трется без смазки, постепенно изнашивается и отказывает. Именно щеточный узел является наиболее частым источником выходов генератора из строя. Тем более что он обычно еще и неразборно совмещен с электронным блоком стабилизации напряжения («реле-регулятором»).

Однако в последние годы слово «БЕСщеточный» (или его аналог «бесколлекторный») на слуху у «широких народных масс» (с) – оно стало известно даже относительно далеким от техники людям. В самых разных сферах быта активно пропагандируются бесщеточные электромоторы – сегодня на них летают квадрокоптеры, крутятся шуруповерты, косят газоны триммеры и работают прочие механизмы и гаджеты. Даже откровенным гуманитариям уже успешно внушили, что «щетки – это плохо: они изнашиваются, отказывают, греются и вызывают потери тока». Почему же в автомобильном генераторе щеточный узел до сих пор не исчез, тогда как в последнее время от него все чаще отказываются даже в моторчиках дешевых детских игрушек?!

Может быть, потому, что на бесколлекторные (или же бесщеточные – как больше нравится) технологии массово переводятся электромоторы, а мы-то ведем речь про генератор? Нет, дело не в этом. Тут как раз никаких препятствий нет. Электромотор и электрогенератор – чрезвычайно похожие по своей сути электрические машины, вдобавок зачастую обратимые: мотор способен вырабатывать ток, если его вращать принудительно, а генератор может выполнять роль мотора, если на него опять же подать ток извне.

Использовать бесщеточный генератор в автомобиле можно, это давно реализовано и практикуется. Однако выпускаются подобные генераторы весьма ограничено и массовыми почему-то не стали… Почему?

Сделать автомобильный генератор бесщеточным в принципе не так сложно. Для чего, собственно, нужны щетки? Чтобы подать через них питание 12 вольт на катушку возбуждения внутри вращающегося ротора. После чего сегментный ротор с катушкой, на которую подан постоянный ток от аккумулятора, становится многополюсным электромагнитом и порождает возникновение тока в неподвижной обмотке – в статоре.

Убрать скользящий щеточный контакт в автомобильном генераторе возможно за счет особой конструкции ротора. Для этого ротор делают удлиненным, а катушку возбуждения выполняют в виде внешнего кольца и неподвижно закрепляют на статоре. Ведь для работы генератора ротор должен стать магнитом, а как намагничивать ротор – катушкой внутри, или катушкой снаружи – непринципиально…

Первые бесщеточные генераторы с неподвижной катушкой возбуждения встречались на автомобилях и полвека назад, и даже раньше. Как правило, ставили их на коммерческий транспорт (дальнобойные грузовики) и сельскохозяйственные и строительные машины (комбайны, трактора, бульдозеры и т. п.). Первым была важна увеличенная надежность и уменьшенная вероятность отказов на длинных перегонах пути, а вторым – защита от постоянно сопровождающих их при работе абразивной пыли и влаги, способных быстро убивать щеточный узел, проникая в генератор через вентиляционные щели. В принципе, в ограниченных объемах используются они в подобных машинах и по сей день.

Однако, согласитесь: генератор, не боящийся воды и пыли, с увеличенным сроком службы благодаря отказу от трущихся насухую деталей – это весьма недурственно! Причем  неплохо для любого генератора, а не только для установленного на грузовике или комбайне! Почему же технология не распространилась на массовый легковой сегмент? Причин тут несколько.

• Технология производства бесщеточных генераторов более многоэтапна, и генераторы в конечном итоге существенно дороже.

• При сопоставимых технологиях производства (без дорогостоящих инноваций) бесщеточный генератор в итоге получается крупнее и тяжелее щеточного с теми же характеристиками.

• Большинство грузовых и сельскохозяйственных «бесщеточников» имели относительно узкий диапазон рабочих оборотов, на которых они эффективны, и на холостом ходу и просто на пониженных передачах толком не заряжали аккумулятор.

• Современные «бесщеточники» существенно усложнились, дабы сохранить компактность, одновременно получив возможность выдавать большие токи с малых оборотов и не бояться оборотов высоких. Вдобавок к неподвижной обмотке возбуждения в конструкцию добавились постоянные магниты, позволяющие увеличить токоотдачу на малых оборотах, специальные размагничивающие обмотки, нейтрализующие действие постоянных магнитов на высоких оборотах, многофазные статоры, усложненные диодные мосты.

Все это и ряд других факторов ограничивали и продолжают ограничивать распространение таких генераторов. А после эволюционной оптимизации генераторов со щетками (ставших мощнее, компактнее, линейнее и т. п.) преимущества «бесщеточников» оказались еще менее выраженными. Несмотря на явно изнашивающиеся пары трения медь-графит, реально щеточные генераторы ходят весьма долго и их не принято считать потенциально проблемным узлом автомобиля, требующим инновационных вмешательств.

Впрочем, в ряде случаев бесщеточные генераторы имеют актуальность не только на фурах и тракторах. К примеру, щеточного узла нет на некоторых генераторах ряда дизельных кроссоверов BMW и Mercedes. В их моторах применяются генераторы повышенной мощности (180-190 ампер) с водяным охлаждением, которые прикручиваются своей задней крышкой к крышке водяной рубашки двигателя с соответствующим отверстием, как бы «затыкая его своим задом», и, таким образом, частично омываются антифризом. В конструкции мощных водоохлаждаемых генераторов щетки сильно затрудняют компоновку и обслуживание, поэтому от них иногда отказываются. Также серийно встречаются такие генераторы в некоторых комплектациях серьезных рамных внедорожников типа Nissan Patrol. А уазисты любят внедрять в свои тюнингованные «котлеты» не боящиеся купания в болоте 110-амперные бесщеточные генераторы от автобусов ПАЗ. Ну а алтайский завод тракторного электрооборудования еще с советских времен (и, кажется, по сей день!) производит небольшими тиражами бесщеточный генератор для моделей ВАЗ классического (01-07) и раннего переднеприводного (08-099) семейств.

Тем не менее в конечном итоге все решает экономика и отчасти инжиниринг. На сегодняшний день в массовом потребительском автопроме надежность простейшего щеточного генератора принята за образец баланса цены, живучести и ремонтопригодности. И отходят от этого канона лишь в относительно редких случаях, когда проектирование технически сложного, продвинутого и достаточно дорогого автомобиля неизбежно требует усложненных и недешевых решений…

Неисправности щеток генератора: найти и устранить

Одна из проблем с электрикой автомобиля подразумевает износ щеток генератора. Если преобразователь тока выходит из строя, то многие водители спешат его выбросить и покупают новый. Однако часто проблема кроется в истирании угольков — достаточно их заменить, и деталь снова заработает.

Где находятся щётки генератора и для чего они нужны

Щетки применяются в любом электрическом двигателе, каковым является и автомобильный генератор. Они расположены под крышкой устройства, непосредственно соприкасаются с вращающимся коллектором преобразователя (ламелями) на роторе. Ламели — это медные контакты в виде колец, которых на преобразователе всего два.

Щетки генератора

Как и было написано, графитовые угольки расположены под крышкой — задней, которая на установленном преобразователе смотрит в сторону двигателя. Чтобы вытащить их, не нужно целиком демонтировать генератор с машины, щеточный узел держится на одном болте и подключен к регулятору напряжения. Однако на некоторых автомобилях снимать устройство придется, так как конструкция там не позволяет поступить иначе.

Признаки неисправности

Ниже приведены явные признаки неисправности щеток генератора, указывающие на время их замены:

• без повода отключаются электроприборы в машине — при движении автомобиля неожиданно гаснут фары, стопы, отключается автомагнитола;
• оптика работает тускло, часто мигает;
• постоянно горит лампочка АКБ на панели приборов — мерцающая пиктограмма укажет на недостаточное получение батареей тока;
• резко снижается бортовой ток автомобиля, двигатель трудно заводится;
• аккумулятор быстро садится, даже после продолжительной езды;
• свистит ремень — в этом случае надо проверить натяжение, так как если генератор не будет вращаться с должной скоростью, то и АКБ нормально заряжаться не будет.

Рекомендуется проверять устройство преобразования тока каждые 40-50 тыс. км пробега машины. Именно на этом отрезке времени щетки преобразователя обычно изнашиваются. Устройство становится не в состоянии заряжать АКБ, отчего та быстро садится.

Новые и изношенные щетки

Еще одним признаком, указывающим на проблему с генератором, является запах гари и в некоторых случаях — появление дымка из-под капота. Это свидетельствует об отслоении дорожек и кусков резины от приводного ремня. Такое происходит по причине подклинивания какого-то навесного оборудования — возможно обводных роликов. Преобразователь с неисправным ремнем не сможет нормально работать.

Как проверить щетки

Самый просто способ — проверить предохранитель, отвечающий за генератор. При неисправности, замените его. Потом желательно осмотреть целостность ремня, проводки и корпуса преобразователя. Если все в порядке, то надо переходить к контролю щеток.

Чтобы проверить, стерлись щетки генератора или нет, надо измерить их остаточную длину. Если элементы короче 5 мм, то их надо заменять. Контроль угольков обязан проводиться при плановом осмотре электрики автомобиля.

Однако этот способ даст лишь поверхностное представление о состоянии щеток. Да и на многих автомобилях графитовые элементы совмещены с регулятором напряжения, а поэтому заодно проверяется и эта деталь. Как правило, для проверки используют мультиметр — но сойдет и обычная 12-вольтовая лампочка. Она соединяется с угольками, а на массу и плюс регулятора напряжения подается ток в 12 вольт. Индикатор должен гореть, а при увеличении напряжения (15 В и выше) — тухнуть.

Проверка щеток генератора лампочкой

Другой способ, уже с использованием тестера (мультиметра). Включить бортовое напряжение, мотор не заводить — напряжение должно быть в пределах 12 В. После этого на заведенном двигателе замерить напряжение на клеммах аккумулятора и выводах генератора. Ток должен находиться в пределах 13-14,7 вольта. Если заметны колебания в большую сторону, то идет перезаряд (скорее всего, неисправен регулятор). А если отклонение в меньшую сторону, что-то со щетками или поступлением тока.

Если конструкция автомобиля не предусматривает проверку и замену щеток на месте, придется сначала демонтировать устройство преобразования тока. Например, так устроено большинство модификаций Киа Рио.

Ниже подробная инструкция по снятию генератора, когда защита двигателя не затрагивается:

1. Поднять капот машины.
2. Скинуть клеммы с АКБ, чтобы не было замыкания.
3. Открутить верхний болт кронштейна на котором крепится генератор.
4. Отпустить нижний болт крепления. Не нужно его целиком выворачивать, надо лишь снизить усилие на натяжитель ремня.
5. Ослабить натяжение и скинуть ремень.
6. Скинуть фишку напряжения.
7. Потянуть генератор на себя, открутить провод и снять устройство.
8. Разобрать заднюю крышку, головкой на 8 выворачивая гайки.
9. Головкой на 7 отвернуть гайки крепления щеточного узла.
10. Вытянуть и снять таблетку с графитовыми элементами в сборе.

Дальше нужно осмотреть состояние щеток. Если они требуют замены, то нужно снять их из узла и поставить новые. Можно также целиком заменить таблетку, но стоить это будет дороже. При умении обращаться с паяльником, расходы удастся заметно снизить и сэкономить. Задача простая — отпаять обратные концы угольков, чтобы детали выпали из своих посадочных отверстий.

В процессе установки новых щеток, не забудьте вдеть сначала пружинки. Под каждый уголек предусмотрена пружина, которая держит элементы внутри гнезд таблетки. Их тоже желательно заменить новыми — идут в комплекте.

Установка новой щетки

Как избежать серьезных поломок

Чтобы не попасть на замену всего генератора и более тяжелый ремонт автомобиля, щетки надо вовремя заменять. Неисправный преобразователь не будет питать аккумулятор, из-за чего увеличится зарядный ток устройства. Это повлечет за собой другие, более тяжелые последствия — к примеру, разрушение диодного моста.

Помните, что генератор имеет самую большую скорость вращения из всех узлов автомобиля — его обороты даже превышают частоту оборотов силового агрегата. Они составляют примерно 10-14 тыс. об/мин, что в 2-3 раз больше, чем у ДВС. Поэтому срок службы электродвигателя и ниже в два раза.

Условно поломки генератора делят на механические и электрические. В первом случае косвенным признаком неисправности становится повышенная шумность работы устройства, что характеризует поломку подшипников в передней крышке. В случае электрического повреждения наблюдается отсутствие напряжения АКБ, низкий ток или превышение заряда.

Факторы, сокращающие ресурс генератора

Заметно сократить ресурс генератора могут:

• резкие перепады температуры и постоянная эксплуатация машины — в подкапотном пространстве в этом случае образуется вредный конденсат;
• плохое качество изготовления комплектующих — поэтому при замене генератора и его деталей, не стоит экономить на оригинальных расходниках;
• проливы различных технических жидкостей (антифриза, масла для ГУР) — агрессивные жидкости легко разъедают щетки преобразователя, а также соединяясь с пылью, образуют токопроводящую среду и приводят к замыканиям;
• внешние факторы — реагенты, грязь, влага;
• износ отдельных компонентов — не только щетки, но и ремень, подшипники, шкив и т. д.

Регулятор напряжения и диодный мост имеют сравнительно солидный запас прочности.

Диодный мост

Распространенной причиной неисправности преобразователя 24/12 вольт в машине является банальный износ и коррозия. Щетки тоже повреждаются чаще всего именно из-за длительной эксплуатации автомобиля.

Ремонт или замена?

Безусловно, ремонт обходится дешевле замены, особенно, если стерлись щетки. Эти расходники стоят недорого, замена проводится легко, без использования специального оборудования. Также устройство проще восстановить, если разрушены подшипники.

Техническое обслуживание генератора надо проводить в срок, а на любой признак (вой, гул, тусклое свечение лампы аккумулятора) быстро реагировать. В противном случае в скором времени придется менять уже преобразователь, так как после внутреннего замыкания и поломок трудно изнашиваемых деталей, ремонт нецелесообразен.

Щётки генератора: что это такое

Очень важной составляющей автомобиля являются щётки генератора, что это такое знают немногие. Поэтому в статье мы обсудим, что они из себя представляют, почему они важны, как понять, что они функционируют неправильно. Начнём с их строения и предназначения в автомобильной системе.

Для чего нужны щётки в генераторе

Перед тем, как рассмотреть, для чего нужны щётки в генераторе, будет правильным разобрать другой вопрос. Он состоит в том, для чего нужен генератор в машине, какие у него функции. Те, кто думают, что главный в автомобиле аккумулятор, упускают из виду один очень важный момент. Основной «электростанцией» авто служит генератор. Он преобразует энергию вращения в электрическую.

Благодаря такому взаимодействию аккумулятора и генератора, все электрические составляющие машины способны функционировать. Генератор состоит из нескольких частей: корпуса, шкива, двух крышек, ротора и статора. Но именно благодаря щёткам, этот механизм работает. Почему?

Щётки генератора отвечают за подвод и отвод тока. Если они выходят из строя, то пропадает напряжение в сети и авто перестаёт работать. Вот так маленькая, на первый взгляд, деталь прямым образом влияет на работу всей автомобильной системы.

Что делают щётки генератора

Мы уже затронули тему о том, что делают щётки генератора и почему они важны. Они служат каналом получения и передачи тока от и к генератору. Благодаря этим маленьким и простым деталям машина может двигаться. Поэтому необходимо делать не только ремонт стартеров и генераторов автомобиля, но и регулярно проверять работу системы в целом.

Щётки изготавливаются из графита с одинаковыми характеристиками. Для механизмов, предназначенных работать в тяжёлых условиях, делают исключение и пропитывают специальным составом, чтобы они дольше не выходили из строя.

Ваш автомобиль стал спонтанно включаться и выключаться, начались проблемы с внутренним и внешним освещением, пропадает напряжение или быстро разряжается аккумулятор? Скорее всего дело в изношенности щёток генератора, так как в плановое ТО их осмотр и замена не включаются. И очень зря. Необходимость замены выявить очень просто – достаточно визуально оценить высоту детали. Если она менее 5 мм, требуется замена запчасти.

Срок работы щёток генератора может быть разным и зависит от интенсивности эксплуатации автомобиля. Обязательно проверять их нужно каждые 50 тысяч километров. Если Вы ездите очень мало, то срок проверки будет один раз в 4 года. Так как проверка не требует снятия генератора, это не займёт много времени и сил. В любом случае, для этого так же можно обратиться в соответствующий автосервис.

За что отвечают щётки генератора

Если описать то, за что отвечают щётки генератора в двух словах, то они поддерживают напряжение в сети. Основой работы генератора является электромагнитная индукция. В нём заложены 2 типа обмоток – возбуждающая и статорная.

Управляющий ток с возбуждающей обмотки посредством щёток передаётся на обмотку ротора. Таким образом контролируется и поддерживается напряжение в сети. Большинство автосервисов предоставляют услуги и ремонт стартеров в Люберцах, цена которого будет зависеть и от работы генераторных щёток.

Поэтому при малейшем подозрении об их изношенности, лучше сразу обратиться к специалистам, что бы в итоге ремонт не «влетел в копеечку». Замену щёток производят двумя способами: со снятием генератора и без него. При этом стоит придерживаться простой схемы.

После того, как откинут минус, производится демонтаж регулятора. Гнездо держателя и остальные детали тщательно очищают от загрязнений. После установки новых щёток, может потребоваться не большая притирка графитовых наконечников к коллектору.

После замены детали, всё собирается в обратном порядке, после чего к аккумулятору присоединяют убранные до этого провода. Не стоит пугаться небольших сбоев в работе электроприборов. Это связано с притиркой новых щёток и быстро прекратиться.

Как понять, что щётки генератора стёрлись

Если Вы не знаете, как понять, что щётки генератора стёрлись, достаточно сделать несколько простых действий. От аккумулятора отсоединяют минусовой провод, снимают регулятор напряжения и оценивают, на сколько графитовые части выдаются.

Если высота составляет меньше 5 миллиметров, их срочно нужно заменить. Установить новые детали можно в сервисе, который делает ремонт генераторов в Люберцах 24 часа, если вдруг Вы захотите сделать это в срочном порядке.

Следует помнить, что регулярное техническое обслуживание и диагностика возможных неисправностей, продлит срок службы Вашего автомобиля. Даже такая простая деталь, как щётка генератора, нуждается в регулярном уходе и замене. От этого зависит безопасность на дороге и нормальная работа машины.