Как работает автомобильный генератор.

Автомобильная система зарядки содержит три основных компонента:

• аккумулятор;
  
• генератор;
  
• регулятор напряжения;
  

Генератор заряжает батарею и обеспечивает электрической энергией все части автомобиля,  фары, печку, магнитолу.
Обычно генератор находится в передней части двигателя и приводится в движение через ремень от коленчатого вала, который преобразует поступательное движение поршней во вращательное.
В некоторых моделях автомобилей ранее использовался отдельный ремень, от шкива коленчатого вала к шкиву генератора. На современных автомобилях используется один ремень, который приводит в движение все вращающиеся части от коленвала.
В основном генераторы крепятся к кронштейнам с помощью болтов. Одно крепление жёсткое, другое регулируемое, что бы можно было натянуть приводной ремень. При недостаточной натяжке ремня, он будет проскальзывать, при избыточном натяжении создаётся радиальная нагрузка на подшипники, приводимых в движение механизмов.
Генератор вырабатывает переменное напряжение, с помощью электромагнитной индукции. Это напряжение заряжает аккумулятор и позволяет работать остальным электрическим системам. Кстати, работы Тесла лежат в основе работы генератора переменного тока. Хотелось бы сделать уточнение, по сути переменное напряжение и переменный ток связаны между собой по закону Ома, поэтому когда говорят генератор переменного напряжения или генератор переменного тока, подразумевают одно и то же. Давайте рассмотрим некоторые из частей генератор.
Корпус генератора выполнен из алюминия, потому что он лёгкий и не намагничивается. Также алюминий хорошо рассеивает тепло, которое выделяется при работе генератора, и не выпускает  “наружу” магнитное поле.
На задней и передней крышке располагаются вентиляционные отверстия. Приводной шкив крепится на валу ротора, в передней части генератора. Когда двигатель работает, коленчатый вал вращаясь, через ремень приводит в движение шкив генератора. По сути генератор преобразует механическую энергию в электрическую.

Генератор можно разобрать на следующие части:

• регулятор напряжения с щетками;
  
• диодный мост;
  
• ротор с контактными кольцами;
  
• статор;
  

Реле регулятор контролирует верхний предел напряжения, то есть контролирует чтобы напряжение на выходе генератора не превысило определённого значения, в среднем это 14,5 вольта, для легковых авто.
Через щётки подводится напряжение к контактным кольцам. С обмоток статора напряжение подается на диодный мост.

Как выглядит ротор можно увидеть на картинке справа. На вал ротора надета катушка, которая создаёт магнитное поле при протекании по ней тока. Катушка закреплена с помощью специальных металлических скоб,
так называемых полюсов ротора. Клювообразные полюса ротора размещены в шахматном порядке.
Ротор помещается внутрь статора, с зазором достаточным для вращения. Теперь поговорим о том, как генератор вырабатывает переменное напряжение. При протекании через катушку ротора постоянного тока, образуется постоянное магнитное поле, под постоянным понимается то, что его амплитуда не изменяется во времени. Так как ротор вращается, в статоре наводится переменное магнитное поле. Поле становится переменным благодаря вращению ротора. Если рассмотреть какую-то определённую точку статора, мимо нее проходит то северный, то южный магнитный полюс ротора, вот оно переменное магнитное поле. Как известно переменное магнитное поле, порождает переменное электрическое поле. Таким образом, мы из постоянного магнитного поля ротора получили переменное напряжение на обмотках статора.
Все эти части работают вместе, создавая электрическую энергию необходимую транспортному средству.
Автомобильные генераторы вырабатывают постоянный ток, при этом электроны движутся в одном направлении, в отличие от переменного тока, где электроны движутся то в одну,  то в другую сторону с определённой частотой, по сути колеблются.
В 1887 Тесла открыл людям переменный ток, и доказал его эффективность. Однако применение переменного тока недопустимо в автомобилях, потому что автомобильные аккумуляторы рассчитаны на зарядку постоянным током. Поэтому переменный ток, который образуется в статоре, пропускают через диодный мост, тем самым выпрямляя его.
Трехфазные генераторы имеют 3 обмотки статора. Эти обмотки сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов. Каждая обмотка создаёт напряжение, сдвинутое относительно других обмоток во времени.
Существует 2 способа соединения обмоток статора — это треугольник и звезда.
Генератор обмотки которого подключены "звездой" начинает заряжать на более низких оборотах и обладает меньшей максимальной мощностью,  чем генератор статор которого соединён "треугольником". Генератор переменного тока со статором,  обмотки которого соединены "треугольником" начинает заряжать на более высоких оборотах и имеет большую максимальную мощность, чем генератор у которого соединение обмоток статора типа "звезда". 
После преобразования переменного тока в постоянный можно напряжение генератора подавать на аккумулятор. Очень низкое или слишком высокое напряжение может повредить батарею и остальные электрические компоненты автомобиля.
Один из двух типов регуляторов напряжения можно увидеть в большинстве автомобилей:
один из них коммутирует плюс, другой минус.
Таким образом, генератор является одной из важнейших частей автомобиля.

Причины выхода из строя генератора?
Генератор состоит из множества движущихся частей, постоянно испытывает температурные нагрузки,  в результате внутренние части постепенно изнашиваются. Одна из наиболее часто встречающихся поломок — это износ подшипника. Подшипники, которые позволяют ротору свободно вращаться внутри статора, может сломаться от тепловых перегрузок и грязи. Если подшипник генератора изношен — это будет слышно, при вращении он будет шуметь.
Есть несколько способов проверить исправность генератора. В большинстве автомобилей на приборной панели есть лампочка, которая подсвечивает значок аккумулятора, когда включено зажигание. После того как автомобиль завёлся эта лампочка должна погаснуть, бывает, что надо “дать немного газа” для того,  чтобы она погасла. Если эта лампочка перегорела  генератор,  скорее всего, не будет работать.
Чтобы проверить исправность генератора, нужен обычный вольтметр. Включаем вольтметр на измерение постоянного напряжения, красный щуп на положительный вывод генератора, обычно это болт, чёрный на корпус генератора. Заводим машину, вольтметр должен показать больше 14 вольт, если меньше, генератор неисправен. Далее, включаем печку и дальний свет, показания вольтметра не должны опуститься ниже 13,5 вольта. Также нужно проверить что бы напряжение на генераторе и аккумуляторе были равны. Если напряжения отличаются, необходимо проверить провода, идущие от генератора к аккумулятору и места крепления проводов, вероятно, где-то плохой контакт. Также причиной “плохой зарядки” может быть плохо натянутый ремень, он обычно сам себя выдаёт характерным свистом при резком нажатии на педаль газа. Поэтому прежде чем чинить генератор, проверяем ремень.
 
Замена генератора.
Генератор гораздо дешевле, ну скажем того же насоса гидроусилителя руля или кондиционера. Тем не менее существует альтернатива, купить новый генератор или восстановленный. Цена восстановленного генератора ниже нового примерно на треть.
Цена генератора зависит от марки машины, если вы владелец Porsche 911 Carrera GT 2005 года, то восстановленный генератор обойдётся вам в 300$.
Замена генератора доступна любому автолюбителю с достаточным опытом и необходимыми инструментами. Заменить генератор можно в гараже. В современных автомобилях не всегда имеется хороший доступ к генератору, бывает надо снять несколько дополнительных деталей. В этом случае лучше всего обратиться к специалисту, который сделает эту работу быстро.
Ремонт генератора своими руками обойдётся от 12$ до 30$,  в зависимости от того,  что надо починить. Одно,  можно сказать наверняка — плохо работающий генератор губит аккумулятор. Аккумулятор можно заряжать много раз прежде, чем он потеряет ёмкость.
Средний срок службы аккумулятора, который эксплуатируется в нормальных условиях, составляет 48 месяцев.
Генераторы отличаются максимальным током,  который они могут отдать, это от 70 до 120 ампер, для легковых автомобилей. Если в машине стоит мощная аудиосистема или иная нагрузка, иногда устанавливают дополнительный генератор.