Ремонт генератора Дипломная работа
Главное управление профессионального образования и науки
Профессиональное училище №70
К защите допущен
Зам. Директора по УПР
___________ А.В. Ильвивец
Ремонт генератора
Дипломная работа
Руководитель работы:
Кулаков В.И.
__________________
Выполнил:
учащийся группы №2
Букреев А.В.
Специальность:
автомеханник
Челябинск
2003
Оглавление
Введение
Назначение генератора
Технические характеристики
Особенности устройства и принцип действия
Регулятор напряжения: назначение и принцип действия
Привод генератора и крепление его к двигателю
Меры предосторожности
Обслуживание генератора
Проверка и натяжение приводного ремня
Контрольная проверка
Предремонтная диагностика
Снятие и установка генератора
Разборка и замена регулятора напряжения
Поиск неисправностей по схемам
Типичные неисправности
Что ещё почитать о генераторах
Список используемой литературы
Введение
Еще в школе рассказывали о том, что в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает переменный электрический ток. Это и есть простейший из генераторов. Автомобильный отличается от него тем, что рамка (роль ее выполняют обмотки статора) неподвижна, а магнитное поле создается ротором (обмоткой возбуждения). Обмоток в статоре три, расположены они через 120 градусов друг от друга. Каждая из них выдает переменный ток.
Генератор предназначен для обеспечения питанием потребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.
Генератор — достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов.
В данной курсовой работе, описывается устройство и ремонт генератора на примере автомобиля ВАЗ-2106.
Назначение генератора
Генераторная установка предназначена для обеспечения питанием потребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.
Генераторная установка — достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов.
Поделитесь с Вашими друзьями:
Технология ремонта генератора
|
СОДЕРЖАНИЕ
(план)
| I. | Введение ………………………………………………………………….. | стр. 4 | |
| II. | Основная часть | ||
| II. I. | Назначение генератора.……………………………….. | стр. 5 | |
| II. II. | Особенности устройства и принцип действия……….. | стр. 5-7 | |
| II. III. | Регулятор напряжения назначение и принцип действия………………………………………………… | стр. 7-8 | |
| II.IV. | Привод генератора и крепление его к двигателю……. | стр. 8 | |
| II.V. | ТО генератора автомобиля ВАЗ-2106 | ||
| 1. ЕО…………………………………………………….. | стр. 9 | ||
| 2. ТО1…………………………………………………… | стр. 9 | ||
| 3. ТО 2…………………………………………………… | стр. 9-10 | ||
| 4. Меры предосторожности……………………………. | стр. 10-11 | ||
| II.VI. | Описание регулировочных работ генератора автомобиля ВАЗ-2106………………………………… | стр. 11-14 | |
| II.VII. | Возможные неисправности
генератора автомобиля ВАЗ-2106, причины
их возникновения и способы | ||
| 1. Проверка регулятора напряжения………………… | стр. 14-15 | ||
| 2. Плохой контакт между щётками и контактными кольцами ротора………………………………………… | стр. 15-16 | ||
| 3. Обрыв обмотки возбуждения………………………. | стр. 16 | ||
| 4. Замыкание обмотки возбуждения на корпус ротора…………………………………………………… | стр. 16-17 | ||
| 5. Мужвитковое замыкание в катушки обмотки возбуждения……………………………………………. | стр. 17 | ||
| 6. Замыкание
обмотки статора на корпус…………… | стр. 17-18 | ||
| 7. Обрыв в
цепи фазовой обмотки статора…… | стр. 18 | ||
| 8. Межвитковое замыкание в катушках обмотки статора…………………………………………………… | стр. 18-19 | ||
| 9. Замыкание
зажима «+» генератора на | стр. 20 | ||
| 10. Пробой диодов выпрямительного блока…………. | стр. 20-21 | ||
| 11. Проверка конденсатора……………………………. | стр. 21 | ||
| 12. Проверка и замена подшипников…………………. | стр. 22-23 | ||
| III. | Заключение…………………………………………………… | стр. 24 | |
| IV. | Список литературы………………………………………….. | стр. 25 | |
| V. | ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………. | стр. 26-27 | |
- Введение
Еще в школе рассказывали о том, что в рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает переменный электрический ток. Это и есть простейший из генераторов. Автомобильный отличается от него тем, что рамка (роль ее выполняют обмотки статора) неподвижна, а магнитное поле создается ротором (обмоткой возбуждения). Обмоток в статоре три, расположены они через 120 градусов друг от друга. Каждая из них выдает переменный ток.
Генератор предназначен для обеспечения питанием потребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.
Генератор
— достаточно надежное устройство, способное
выдержать повышенные вибрации двигателя,
высокую подкапотную
В
данной курсовой работе, описывается
устройство и ремонт генератора (37.3701)
устанавливаемый на автомобилях ВАЗ-2106,
ВАЗ-2107.
II.
Основная часть.
II.I. Назначение генератора.
Генераторная
установка предназначена для
обеспечения питанием потребителей,
входящих в систему электрооборудования,
и зарядки аккумуляторной батареи
при работающем двигателе автомобиля.
Выходные параметры генератора должны
быть таковы, чтобы в любых режимах
движения автомобиля не происходил прогрессивный
разряд аккумуляторной батареи. Кроме
того, напряжение в бортовой сети автомобиля,
питаемой генераторной установкой, должно
быть стабильно в широком диапазоне
изменения частоты вращения и
нагрузок.
Технические характеристики
| Максимальная сила тока отдачи (при 13 В и 5000 мин-1), А | 55 |
| Пределы регулируемого напряжения, В | 14,1+0,5 |
| Максимальная частота вращения ротора, мин-1 | 13000 |
| Передаточное отношение двигатель-генератор | 1:2,04 |
II.II. Особенности устройства и принцип действия.
Генератор типа 37.3701(приложение №1) — переменного тока, трехфазный, со встроенным выпрямительным блоком и электронным регулятором напряжения, правого вращения (со стороны привода), с вентилятором у приводного шкива и вентиляционными окнами в торцевой части. Для защиты от грязи задняя крышка генератора закрыта защитным кожухом.
В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. Такие катушки, помещенные в пазы магнитопровода (железного пакета), представляют собой обмотки статора — важнейшей неподвижной части генератора — именно они генерируют переменный электрический ток.
Магнитный
поток в генераторе создается
ротором. Он тоже представляет собой
катушку (обмотка возбуждения), через
которую пропускается постоянный ток
(ток возбуждения). Эта обмотка
уложена в пазы своего магнитопровода
(полюсной системы). В состав ротора
— важнейшей подвижной части
Можно было бы использовать в качестве
ротора постоянный магнит, но создание
магнитного потока электромагнитом позволяет
легко регулировать выходное напряжение
генератора в широких диапазонах скоростей
вращения и тока нагрузки путем изменения
тока возбуждения.
Для
того, чтобы получить из переменного
напряжения постоянное, используют шесть
силовых полупроводниковых
Питание
обмотки возбуждения
Для обеспечения же первоначального возбуждения
генератора, после включения зажигания,
к клемме «В» регулятора напряжения,
подводится ток по двум цепям.
1.
Плюс АКБ — контакт 30 генератора
— контакты 30/1 и 15 замка зажигания
— контакт 86 и 85 обмотки реле
зажигания — минус АКБ. Реле
включилось, и ток пошёл по
второй цепи:
2. Плюс АКБ — контакт
30 генератора — контакты 30 и 87 реле зажигания
— предохранитель │2 в блоке предохранителей
— контакт 4 белого разъема в комбинации
приборов — резистор 36 Ом в комбинации
приборов — контрольная лампа зарядки
АКБ — контакт 12 белого разъема в комбинации
приборов — контакт 61 — вывод «В» регулятора
напряжения — обмотка возбуждения — вывод
«Ш» регулятора напряжения — выходной
транзистор регулятора напряжения — минус
АКБ.
После
пуска двигателя обмотка
Если
лампа (светодиод) горит после пуска
двигателя, то это означает, что генераторная
установка неисправна, т. е. вообще не
выдаёт напряжение, или оно ниже
напряжения АКБ. В этом случае напряжение
на разъёме 61 ниже напряжения на контакте
30. Поэтому в цепи между ними протекает
ток, проходящий через светодиод/лампу.
Он/она загорается, предупреждая о
неисправности генератора.
II.III. Регулятор напряжения:
назначение и принцип действия.
Генераторная
установка оснащена полупроводниковым
электронным регулятором
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет управления током возбуждения.
Электронные
регуляторы изменяют ток возбуждения
путем включения и отключения
обмотки возбуждения от питающей
сети (дополнительных диодов).
С увеличением частоты вращения ротора
напряжение генератора повышается. Когда
оно начинает превышать уровень 13,5-14,2
В, выходной транзистор в регуляторе напряжения
запирается, и ток через обмотку возбуждения
прерывается. Напряжение генератора падает,
транзистор в регуляторе отпирается и
снова пропускает ток через обмотку возбуждения.
Чем выше частота вращения ротора генератора,
тем больше время запертого состояния
транзистора в регуляторе, следовательно,
тем сильнее снижается напряжение генератора.
Этот процесс запирания и отпирания регулятора
происходит с высокой частотой. Поэтому
колебания напряжения на выходе генератора
незаметны, и практически можно считать
его постоянным, поддерживаемым на уровне
13,5-14,2 В.
II.IV. Привод генератора и крепление его к двигателю.
Привод генератора осуществляется от коленчатого вала ременной передачей при помощи клинового ремня. Соответственно, для этого ремня приводной шкив генератора выполняется с одним ручьём.
Для
охлаждения генератора с тыльной
стороны шкива точечной сваркой
приварены пластины. На шкиве они
располагаются почти
Нижнее
крепление генератора на двигателе
выполнено на двух крепежных лапах,
сочленяемых с кронштейном
II.V. ТО генератора автомобиля ВАЗ-2106.
1. ЕО — визуальным осмотром проверить внешнее состояние генератора, проводов, клемм, приводного ремня. При значительных налетах пыли и грязи удалить их волосяной щеткой или ветошью. После пуска двигателя не должно быть шума и вибрации от работающего генератора (характерных при износе подшипников, биении шкива и т.д.). По амперметру на щитке приборов следует проверить наличие и силу зарядного тока, он должен быть в пределах от 0,5 до 1,5 А. После длительного пользования стартером, например, при пуске двигателя, при низких температурах, амперметр может несколько минут показывать повышенную силу зарядного тока (15-20 А и более), но затем стрелка прибора займет нормальное положение. Если же стрелка амперметра постоянно показывает отсутствие заряда АБ, или горит красный трафарет аварийного сигнала — эксплуатацию следует прекратить.
2. ТО-1 — выполнить объем работ по ЕО. Очистить генераторную установку, провода и контакты от пыли и грязи; проверить состояние и натяжение приводного ремня — при усилии в 30-40 Н, приложенным между шкивами, прогиб для различных моделей не должен превышать 8-14 мм (чрезмерное натяжение приводит к ускоренному износу подшипников и самого ремня). Натяжение ремня производится смещением корпуса генератора, с последующим завертыванием всех гаек крепления. Следует закрепить все типы имеющихся электроконтактов. Чрезмерно окисленные предварительно зачистить стеклянной шкуркой. При обнаружении поврежденных защитных колпачков контактов, проводов с нарушенной изоляцией — следует заменить. Проверить по контрольным приборам работу генератора на различных режимах работы двигателя.
3. ТО-2 — помимо операций, входящих в объем ЕО и ТО-1, необходимо проверить работу генератора, совместно с реле-регулятором на работающем двигателе с помощью переносных приборов Э-214, К-484 или использовать посты диагностики и мотортестеры типа К-518 и К-461. Проверку генератора осуществляют обычно на средних частотах вращения KB двигателя, с включением фар и других потребителей тока. Предварительно проверяют частоту вращения KB двигателя на начало и полную отдачу генератора, обращая внимание на температуру нагрева корпуса, шумы и стуки. Основным признаком неисправности генератора является отсутствие или падение напряжения, ввиду чего не происходит нормального подзаряда АБ. При несоответствии нормативам проверяемых параметров, при обнаружении механических и других неисправностей, а при сезонном ТО-2, необходимо генератор и реле-регулятор снять с автомобиля и передать в электроцех для более тщательной диагностики, поэлементной проверки, обслуживания и ремонта.
Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля
Другой характеристикой, по которой можно представить энергетические способности генератора, т. е. определить величину мощности, забираемой генератором от двигателя, является величина его коэффициента полезного действия (КПД), определяемого в режимах соответствующих точкам токоскоростной характеристики (рис.8), величина КПД по рис.8 приведена для ориентировки, т.к. она зависит от конструкции генератора — толщины пластин, из которых набран статор, диаметра контактных колец, подшипников, сопротивления обмоток и т. п., но, главным образом, от мощности генератора. Чем генератор мощнее, тем его КПД выше.
Рис.8 Выходные характеристики автомобильных генераторов:
1 — токоскоростная характеристика, 2 — КПД по точкам токоскоростной характеристики
Наконец, генераторную установку характеризует диапазон ее выходного напряжения, при изменении в определенных пределах частоты вращения, силы тока нагрузки и температуры. Обычно в проспектах фирм указывается напряжение между силовым выводом «+» и «массой» генераторной установки в контрольной точке или напряжение настройки регулятора при холодном состоянии генераторной установки частоте вращения 6000 мин-1, нагрузке силой тока 5 А и работе в комплекте с аккумуляторной батареей, а также термокомпенсация — изменение регулируемого напряжения в зависимости от температуры окружающей среды. Термокомпенсация указывается в виде коэффициента, характеризующего изменение напряжения при изменении температуры окружающей среды на ~1°С. Как было показано выше, с ростом температуры напряжение генераторной установки уменьшается. Для легковых автомобилей некоторые фирмы предлагают генераторные установки со следующим напряжением настройки регулятора и термокомпенсацией:
Напряжение настройки, В …………………………
Термокомпенсация, мВ/°С …………………………
Генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением не обладают свойством самовозбуждения. Поэтому в начале работы генератора обмотка возбуждения питается от аккумуляторной батареи. Лишь когда напряжение генератора становится больше напряжения батареи, питание обмотки возбуждения осуществляется через выпрямитель от обмотки статора.
При протекании тока по обмотке возбуждения вокруг ротора возникает магнитное поле, в области которого находится и обмотка статора. При вращении ротора магнитные силовые линии поля ротора пересекают фазы обмотки статора и в них наводятся э. д. с. переменного направления, сдвинутые на 120 градусов. Под действием электро-движущей силы (ЭДС) при подключении к генератору потребителей по обмотке статора протекает переменный ток, который выпрямляется при помощи диодов.
Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока при увеличении числа подключенных потребителей и возрастании частоты вращения ротора. Это обусловлено следующими причинами При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, что приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается.
Благодаря этому в катушках статора наводится меньшая ЭДС и величина максимальной силы тока, отдаваемого генератором, ограничивается.
При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора.
Вследствие этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, отдаваемого генератором.
Технические данные некоторых типов генераторов переменного тока приведены в таблице 1.
Таблица1. Технические характеристики генератора переменного тока
Тип генератора | Номин напряжение | Начальная частота вращения ротора, не более, об/мин | Напряжение при проверке начальной частоты вращения ротора, В | Величина тока при проверке начальной частоты вращения ротора | Устанавливаются на автомобилях | |||
В холодном состоянии | В горячем состоянии | |||||||
Без нагрузки | Под нагрузкой | Без нагрузки | Под нагрузкой | |||||
Г250-Б1,Г250-В2,Г250-Г1,Г250- | 12 | 900 | 1950 | 950 | 2100 | 12,5 | 28 | ЗИЛ-130 и его модификации, ГАЗ-53-А,-24,-66, УАЗ-451Д,-452 |
Г221 | 14 | — | — | 1200 | 1900 | 14 | 20 | ВАЗ |
Г266 | 14 | 1200 | 2400 | 1250 | 2600 | 14 | 40 | ПАЗ-672 |
Г286 | 14 | — | 800 | — | 900 | 14 | 30 | ЛАЗ-695,-697 699, ЛИАЗ-677 |
|
| — | 1500 | — | 1700 | 14 | 63 | |
Г271 | 24 | 1050 | 2150 | 1100 | 2350 | 28 | 10 | МАЗ-500,-5335 |
Г272 | 28 | — | 1500 | — | 1550 | 28 | 10 | КамАЗ-5320 и его модификации |
|
| — | 2000 | — | 2050 | 28 | 20 | |
4. Неисправности генератора и их устранение
Условия, в которых приходится работать генератору, благополучными никак не назовешь. На генератор попадают грязь, масло, влага, соль, вредное действие которых усугубляется высокими температурами воздуха в подкапотном пространстве. Чтобы свести влияние соляных “ванн” к минимуму, не допустить окисления выводных клемм генератора и потери по этой причине в них надежного контакта, рекомендуется держать крепления всех генераторных проводов под слоем какой-нибудь консистентной смазки.
Особое внимание необходимо уделить натяжению и своевременной замене клинового или многоручьевого ремня привода генератора. Не следует допускать даже непродолжительную работу генератора с отсоединенной аккумуляторной батареей. Всплеск напряжения в сети, возникающий при отключении аккумулятора, например для проверки генератора, опасен практически для всех бортовых электронных устройств современных автомобилей. Не допускается и проверка работоспособности генератора на “искру” кратковременным соединением выводной клеммы с “массой” автомобиля. В этом случае через выпрямительный блок протекает слишком высокий ток, который способен вывести диоды блока из строя.
Основной причиной ухудшения технического состояния механизмов автомобиля является изнашивание деталей.
В генераторе много сопряженных деталей, которые изнашиваются из-за трения, искрения коррозионно-механический износ сопровождается взаимодействием кислорода воздуха, газов с материалом трущихся деталей.
Абразивный износ — это следствие режущего действия твердых частиц, попадающих между трущимися поверхностями из среды в виде пыли, продуктов износа, коррозии, нагара. Из-за усиления вибрации, вызываемой неровностями дороги, ослабевают соединения, нарушается сносность агрегатов.
Электрические элементы генератора и реле-регулятора имеют ограниченную долговечность.
Основные неисправности генератора следующие:
1. Повышенный шум при работе. Причиной шума, как правило, является износ или повреждение подшипников якоря. Первым из строя выходит обычно передний подшипник: сказываются большие нагрузки, приходящиеся на него, например, из-за чрезмерного натяжения приводного ремня. Обычно замена подшипников не вызывает серьезных затруднений, хотя для этого придется почти полностью разобрать генератор. После разборки следует обратить внимание на состояние посадочных отверстий под подшипники в корпусе и передней крышке генератора. Редко, но случается, что эти отверстия оказываются изношенными или деформированными. Если суммарный износ в посадочном отверстии и в подшипнике окажется больше зазора между якорем и статором, то якорь при вращении задевает за полюса статора, что недопустимо. Требуется замена не только подшипников, но и корпуса или передней крышки генератора.
2. Генератор не дает зарядный ток. Об этом свидетельствует контрольная лампа на приборной панели, а также показания амперметра или вольтметра, если этими приборами оснащен автомобиль. Если ремень генератора нормально натянут и не проскальзывает, то самая вероятная причина неисправности — износ щеток или их зависание в щеткодержателе. Щетки не только изнашиваются сами, но изнашивают и контактные кольца, которые расположены на одном валу с якорем и вращаются вместе с ним. Понятно, что чем больше пробег, тем больше и износ, поэтому очень часто продолжительность службы генератора ограничивается именно долговечностью контактных колец. Остаточная высота щеток должна быть не менее 7 мм, после чего щетки подлежат замене. Как запчасти щетки часто продаются вместе со щеткодержателями. Если с поиском новых щеток, например, для генераторов иномарок возникли проблемы, то в качестве запасных частей можно использовать щетки от отечественных генераторов. Сначала придется извлечь щеткодержатель со щетками, отпаять провода щеток от контактных пластин. Далее, необходимо точно подогнать новую щетку к размерам старой, но это сделать нетрудно, поскольку материал щеток легко обрабатывается наждачной бумагой или надфилем. Осталось заменить изношенные детали на новые. В конце концов, временно может выручить графитовый стержень от круглой батарейки типа 373, но в этом случае самоделку лучше всего установить между контактным кольцом и остатком старой щетки. Если нарушения в работе генератора связаны с тем, что щетки туго перемещаются или вообще потеряли подвижность в гнездах щеткодержателя из-за попадания пыли, продуктов износа и другой грязи, то достаточно извлечь щеткодержатель и протереть поверхности его гнезд и щетки чистой салфеткой, смоченной в бензине. Относительно износа и подгорания контактных колец, то если этот процесс не зашел слишком далеко, можно ограничиться зачисткой колец шлифовальной шкуркой. При большом износе контактные кольца следует проточить и отшлифовать на станке.
3. Обрыв или межвитковые замыкания в обмотках якоря и статора. В этом случае генератор также не будет вырабатывать ток. Вообще говоря, обрывы и межвитковые замыкания в статорной обмотке и обмотке возбуждения якоря определяют с помощью омметра, но иногда обрывы можно обнаружить после разборки при внешнем осмотре. Особое внимание следует уделить состоянию мест пайки выводов катушки возбуждения к контактным кольцам, соединению проводов щеток с контактными пластинами и т.д. Если дефект обнаружен, то его устраняют с помощью паяльника. В случае замыкания обмоток на корпус, скорее всего, придется заменить якорь или статор в сборе, а то и генератор целиком.
4. Отказ выпрямительного блока. Если щеточный узел работает нормально, в электрических цепях и обмотках нет обрывов и замыканий, а генератор все равно не вырабатывает зарядный ток, то виновником неисправности, скорее всего, является выпрямительный блок. Неисправные диоды — основные элементы выпрямительного блока — могут либо вообще не пропускать ток (в случае обрыва), либо пропускать ток в обоих направлениях (в случае короткого замыкания). Отказавший выпрямительный блок подлежит замене.
5. Нарушения в работе регулятора напряжения. Дефекты в регуляторе напряжения проявляются в том, что генератор дает большой зарядный ток, и аккумулятор систематически перезаряжается (“кипит” электролит), либо ток, наоборот, слишком слабый, а то и вообще отсутствует. Между прочим, нарушения в работе регулятора напряжения — одна из самых распространенных неисправностей в системе генераторной установки. Работу регулятора можно проверить на автомобиле. Следует дать поработать двигателю 15 минут на средних оборотах, затем включить фары и с помощью вольтметра постоянного тока замерить напряжение между выводной клеммой и “массой” генератора. Если регулятор исправен, то замеренное напряжение должно лежать в пределах 13,5-14,5 В. В противном случае регулятор придется заменить.
Качество и своевременность выполнения технического обслуживания автомобилей существенно влияет на надежность, долговечность, экономичность, безопасность движения. Независимо от вида технического обслуживания первоочередным являются уборочно-моечные работы. Они являются основной частью ежедневного обслуживания автомобилей. Во время уборки удаляют пыль и грязь с корпусов и крышек генератора и реле-регулятора и насухо вытирают. Затем выполняют контрольно-смотровые работы. Они заключаются в выявлении ослабления креплений генератора, реле-регулятора, проводов к ним. При необходимости производят подтяжку креплений, замену проводов. Через каждые 6000 км пробега автомобиля необходимо выдувать сильной воздушной струей пыль из корпуса генератора. При подготовке к зимнему и летнему сезонам следует генератор снимать и сдавать механику для проверки и чистки.
Неисправности генератора обнаруживаются по показаниям амперметра или сигнальной лампы. Амперметр при неисправном генераторе будет показывать разряд, а сигнальная лампа будет гореть при работающем двигателе.
Таблица 1. Возможные неисправности генератора, их причины и способ устранения
Причины неисправности | Способ устранения |
Светодиод (лампа) вольтметра не загорается при включении зажигания. Контрольные приборы не работают | |
1. Поврежден светодиод (лампа) вольтметра | Замените светодиод (лампу) вольтметра |
2. Перегорел предохранитель │2 в блоке предохранителей | Замените предохранитель |
3. Обрыв в цепи питания комбинации приборов: | |
не подается напряжение от штекера «Б» блока предохранителей к комбинации приборов | проверьте провод «О» и его соединения от блока предохранителей до комбинации приборов |
не подается напряжение от реле зажигания к штекеру «Б» блока предохранителей | проверьте провод «ГЧ» и его соединения от блока предохранителей до реле зажигания |
обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с «массой» комбинацию приборов | проверить провод «Ч» и его соединения от комбинации приборов на «массу» |
4. Не срабатывает выключатель или реле зажигания: | |
неисправна контактная часть или реле зажигания | проверьте, замените контактную часть выключателя или реле зажигания |
не подается напряжение от выключателя к реле зажигания | проверьте провод «Ч» и его соединения между выключателем и реле зажигания |
обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с «массой» реле зажигания | проверьте провод «Ч» и его соединения от реле зажигания на «массу» |
5. Поврежден стабилизатор напряжения в комбинации приборов | Замените стабилизатор напряжения |
При включении зажигания и после пуска двигателя светодиод/лампа вольтметра не горит, аккумулятор разряжается | |
Неисправна цепь обмотки возбуждения генератора: | |
1. Перегорел предохранитель │2 | Замените предохранитель |
2. Обрыв проводов в цепях: предохранитель │2 — комбинация приборов; комбинация приборов — реле-регулятор. | Найдите и устраните обрыв |
3. В приборной панели; перегорел светодиод/лампа; обрыв печатных проводников; неисправно гасящее сопротивление или плохие пайки его выводов | Замените светодиод/лампу; устраните обрыв печатных проводников; замените или пропаяйте сопротивление. |
4. Нет «массы» между корпусом и реле-регулятором | Очистите от окислов и грязи место соединения реле-регулятора с генератором |
5. Неисправно реле-регулятор | Замените реле-регулятор |
6. Обрыв обмотки ротора | Замените ротор |
Светодиод вольтметра горит при работе двигателя. Аккумуляторная батарея разряжена | |
1. Проскальзывание ремня привода генератора | Отрегулируйте натяжение ремня |
2. Нет контакта между выводами «В» и «Ш» регулятора напряжения и выводами щеток | Зачистите выводы «В» и «Ш» регулятора напряжения и щеток, подогните выводы регулятора |
3. Обрыв в цепи между комбинацией приборов и штекером «61» генератора | Проверьте «КБ» провод и его соединения от генератора до комбинации приб |
Автомобильные генераторы
Автомобильные
генераторы
Электрооборудование любого автомобиля включает в себя генератор — основной источник электроэнергии. Вместе с регулятором напряжения он называется генераторной установкой. На современные автомобили устанавливаются генераторы переменного тока. Они в наибольшей степени отвечают предъявляемым требованиям.
Основные требования к автомобильным генераторам
1. Генератор
должен обеспечивать
— одновременно
снабжать электроэнергией работающих
потребителей и заряжать АКБ;
— при включении
всех штатных потребителей
— напряжение
в бортовой сети находилось
в заданных пределах во всем
диапазоне электрических нагрузок и частот
вращения ротора.
2. Генератор
должен иметь достаточную
Основные понятия
Отечественные
разработчики и производители
Система электроснабжения
автомобиля — предназначена для
Генератор — устройство,
преобразующее механическую энергию,
получаемую от двигателя, в электрическую.
Регулятор напряжения
— устройство, поддерживающее напряжение
бортовой сети автомобиля в заданных
пределах при изменении электрической
нагрузки, частоты вращения ротора генератора
и температуры окружающей среды.
Аккумуляторная
стартерная батарея (аккумулятор) — накапливает
и хранит электроэнергию для запуска
двигателя и питания
Принцип действия генератора
В основе работы
генератора лежит эффект электромагнитной
индукции. Если катушку например, из
медного провода, пронизывает магнитный
поток, то при его изменении на выводах
катушки появляется переменное электрическое
напряжение. И наоборот, для образования
магнитного потока достаточно пропустить
через катушку электрический ток. Таким
образом, для получения переменного электрического
тока требуются катушка, по которой протекает
постоянный электрический ток, образуя
магнитный поток, называемая обмоткой
возбуждения и стальная полюсная система,
назначение которой — подвести магнитный
поток к катушкам, называемым обмоткой
статора, в которых наводится переменное
напряжение. Эти катушки помещены в пазы
стальной конструкции, магнитопровода
(пакета железа) статора. Обмотка статора
с его магнитопроводом образует собственно
статор генератора, его важнейшую неподвижную
часть, в которой образуется электрический
ток, а обмотка возбуждения с полюсной
системой и некоторыми другими деталями
(валом, контактными кольцами) — ротор,
его важнейшую вращающуюся часть. Питание
обмотки возбуждения может осуществляться
от самого генератора. В этом случае генератор
работает на самовозбуждении. При этом
остаточный магнитный поток в генераторе,
т. е. поток, который образуют стальные
части магнитопровода при отсутствии
тока в обмотке возбуждения, невелик и
обеспечивает самовозбуждение генератора
только на слишком высоких частотах вращения.
Поэтому в схему генераторной установки,
там где обмотки возбуждения не соединены
с аккумуляторной батареей, вводят такое
внешнее соединение, обычно через лампу
контроля работоспособного состояния
генераторной установки. Ток, поступающий
через эту лампу в обмотку возбуждения
после включения выключателя зажигания
и обеспечивает первоначальное возбуждение
генератора. Сила этого тока не должна
быть слишком большой, чтобы не разряжать
аккумуляторную батарею, но и не слишком
малой, т. к. в этом случае генератор возбуждается
при слишком высоких частотах вращения,
поэтому фирмы-изготовители оговаривают
необходимую мощность контрольной лампы
— обычно 2…3 Вт.
При вращении ротора
напротив катушек обмотки статора
появляются попеременно «северный»,
и «южный» полюсы ротора, т. е. направление
магнитного потока, пронизывающего катушку,
меняется, что и вызывает появление в ней
переменного напряжения. Частота этого
напряжения f зависит от частоты вращения
ротора генератора N и числа его пар полюсов
р:
f=p*N/60
За редким исключением
генераторы зарубежных фирм, также
как и отечественные, имеют шесть
«южных» и шесть «северных»
полюсов в магнитной системе
ротора. В этом случае частота f в 10 раз
меньше частоты вращения я ротора
генератора. Поскольку свое вращение ротор
генератора получает от коленчатого вала
двигателя, то по частоте переменного
напряжения генератора можно измерять
частоту вращения коленчатого вала двигателя.
Для этого у генератора делается вывод
обмотки статора, к которому и подключается
тахометр. При этом напряжение на входе
тахометра имеет пульсирующий характер,
т. к. он оказывается включенным параллельно
диоду силового выпрямителя генератора.
С учетом передаточного числа i ременной
передачи от двигателя к генератору частота
сигнала на входе тахометра fт связана
с частотой вращения коленчатого вала
двигателя Nдв соотношением:
f=p*Nдв(i)/60
Конечно, в случае
проскальзывания приводного ремня
это соотношение немного
Обмотка статора генераторов зарубежных фирм, как и отечественных — трехфазная. Она состоит из трех частей, называемых обмотками фаз или просто фазами, напряжение и токи в которых смещены друг относительно друга на треть периода, т. е. на 120 электрических градусов, как это показано на рис. I. Фазы могут соединяться в «звезду» или «треугольник». При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения Uф действуют между концами обмоток фаз. я токи Iф протекают в этих обмотках, линейные же напряжения Uл действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи Jл. Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные.
Рис.1. Принципиальная
схема генераторной установки.
Uф1 — Uф3 — напряжение
в обмотках фаз: Ud — выпрямленное
напряжение; 1, 2, 3 — обмотки трех фаз
статора: 4 — диоды силового выпрямителя;
5 — аккумуляторная батарея; 6 — нагрузка;
7 — диоды выпрямителя обмотки
возбуждения; 8 — обмотка возбуждения; 9
— регулятор напряжения
При соединении
в «треугольник» фазные токи в
корень из 3 раза меньше линейных, в
то время как у «звезды» линейные
и фазные токи равны. Это значит,
что при том же отдаваемом генератором
токе, ток в обмотках фаз, при соединении
в «треугольник», значительно меньше,
чем у «звезды». Поэтому в генераторах
большой мощности довольно часто применяют
соединение в «треугольник», т. к.
при меньших токах обмотки можно наматывать
более толстым проводом, что технологичнее.
Однако линейные напряжения у «звезды»
в корень из 3 больше фазного, в то время
как у «треугольника» они равны и
для получения такого же выходного напряжения,
при тех же частотах вращения «треугольник»
требует соответствующего увеличения
числа витков его фаз по сравнению со «звездой».
Более тонкий провод
можно применять и при
Выпрямитель для
трехфазной системы содержит шесть силовых
полупроводниковых диодов, три из которых:
VD1, VD3 и VD5 соединены с выводом «+» генератора,
а другие три: VD2, VD4 и VD6 с выводом «-»
(«массой»). При необходимости форсирования
мощности генератора применяется дополнительное
плечо выпрямителя на диодах VD7, VD8, показанное
на рис.1, пунктиром. Такая схема выпрямителя
может иметь место только при соединении
обмоток статора в «звезду», т. к. дополнительное
плечо запитывается от «нулевой»
точки «звезды».
У значительного
количества типов генераторов зарубежных
фирм обмотка возбуждения подключается
к собственному выпрямителю, собранному
на диодах VD9—VD 11.Такое подключение обмотки
возбуждения препятствует протеканию
через нее тока разряда аккумуляторной
батареи при неработающем двигателе автомобиля.
Полупроводниковые диоды находятся в
открытом состоянии и не оказывают существенного
сопротивления прохождению тока при приложении
к ним напряжения в прямом направлении
и практически не пропускают ток при обратном
напряжении. По графику фазных напряжений
(см. рис.1) можно определить, какие диоды
открыты, а какие закрыты в данный момент.
Фазные напряжения Uф1 действует в обмотке
первой фазы, Uф2 — второй, Uф3 — третьей. Эти
напряжения изменяются по кривым, близким
к синусоиде и в одни моменты времени они
положительны, в другие отрицательны.
Если положительное направление напряжения
в фазе принять по стрелке, направленной
к нулевой точке обмотки статора, а отрицательное
от нее то, например, для момента времени
t1, когда напряжение второй фазы отсутствует,
первой фазы — положительно, а третьей
— отрицательно. Направление напряжений
фаз соответствует стрелкам показанным
на рис. 1. Ток через обмотки, диоды и нагрузку
будет протекать в направлении этих стрелок.
При этом открыты диоды VD1 и VD4. Рассмотрев
любые другие моменты времени легко убедиться,
что в трехфазной системе напряжения,
возникающего в обмотках фаз генератора,
диоды силового выпрямителя переходят
из открытого состояния в закрытое и обратно
таким образом, что ток в нагрузке имеет
только одно направление — от вывода «+»
генераторной установки к ее выводу «—»
(«массе»), т. е. в нагрузке протекает
постоянный (выпрямленный) ток. Диоды выпрямителя
обмотки возбуждения работают аналогично,
питая выпрямленным током эту обмотку.
Причем в выпрямитель обмотки возбуждения
тоже входят 6 диодов, но три из них VD2, VD4,
VD6 общие с силовым выпрямителем. Так в
момент времени t1 открыты диоды VD4 и VD9,
через которые выпрямленный ток и поступает
в обмотку возбуждения. Этот ток значительно
меньше, чем ток, отдаваемый генератором
в нагрузку. Поэтому в качестве диодов
VD9—VD11 применяются малогабаритные слаботочные
диоды на ток не более 2 А (для сравнения,
диоды силового выпрямителя допускают
протекание токов силой до 25…35 А).
Остается рассмотреть
принцип работы плеча выпрямителя, содержащего
диоды VD7 и VD8. Если бы фазные напряжения
изменялись чисто по синусоиде, эти диоды
вообще не участвовали бы в процессе преобразования
переменного тока в постоянный. Однако
в реальных генераторах форма фазных напряжений
отличается от синусоиды. Она представляет
собой сумму синусоид, которые называются
гармоническими составляющими или гармониками
— первой, частота которой совпадает с
частотой фазного напряжения, и высшими,
главным образом, третьей, частота которой
в три раза выше, чем первой. Представление
реальной формы фазного напряжения в виде
суммы двух гармоник (первой и третьей)
показано на рис.2.
Рис.2. Представление фазного напряжения Uф в виде суммы синусоид первой, U1, и третьей
U3, гармоник
Из электротехники
известно, что в линейном напряжении,
т. е. в том напряжении, которое
подводится к выпрямителю и выпрямляется,
третья гармоника отсутствует. Это
объясняется тем, что третьи гармоники
всех фазных напряжений совпадают по
фазе, т. е. одновременно достигают одинаковых
значений и при этом взаимно уравновешивают
и взаимоуничтожают друг друга в линейном
напряжении. Таким образом, третья гармоника
в фазном напряжении присутствует, а в
линейном — нет. Следовательно мощность,
развиваемая третьей гармоникой фазного
напряжения не может быть использована
потребителями. Чтобы использовать эту
мощность добавлены диоды VD7 и VD8, подсоединенные
к нулевой точке обмоток фаз, т. е. к точке
где сказывается действие фазного напряжения.
Таким образом, эти диоды выпрямляют только
напряжение третьей гармоники фазного
напряжения. Применение этих диодов увеличивает
мощность генератора на 5…15% при частоте
вращения более 3000 мин-1.
Выпрямленное
напряжение, как это показано на
рис.1, носит пульсирующий характер.
Эти пульсации можно использовать для
диагностики выпрямителя. Если пульсации
идентичны — выпрямитель работает нормально,
если же картинка на экране осциллографа
имеет нарушение симметрии — возможен
отказ диода. Проверку эту следует производить
при отключенной аккумуляторной батарее.
Следует обратить внимание на то, что под
термином «выпрямительный диод»,
не всегда скрывается привычная конструкция,
имеющая корпус, выводы и т. д. иногда это
просто полупроводниковый кремниевый
переход, загерметизированный на теплоотводе.
Применение в регуляторе напряжения электроники и особенно, микроэлектроники, т. е. применение полевых транзисторов или выполнение всей схемы регулятора напряжения на монокристалле кремния, потребовало введения в генераторную установку элементов защиты ее от всплесков высокого напряжения, возникающих, например, при внезапном отключении аккумуляторной батареи, сбросе нагрузки. Такая защита обеспечивается тем, что диоды силового моста заменены стабилитронами. Отличие стабилитрона от выпрямительного диода состоит в том, что при воздействии на него напряжения в обратном направлении он не пропускает ток лишь до определенной величины этого напряжения, называемого напряжением стабилизации. Обычно в силовых стабилитронах напряжение стабилизации составляет 25… 30 В. При достижении этого напряжения стабилитроны «пробиваются «, т. е. начинают пропускать ток в обратном направлении, причем в определенных пределах изменения силы этого тока напряжение на стабилитроне, а, следовательно, и на выводе «+ » генератора остается неизменным, не достигающем опасных для электронных узлов значений. Свойство стабилитрона поддерживать на своих выводах постоянство напряжения после «пробоя «используется и в регуляторах напряжения.
Устройство автомобильного генератора
По своему конструктивному
исполнению генераторные установки
можно разделить на две группы
— генераторы традиционной конструкции
с вентилятором у приводного шкива
и генераторы так называемой компактной
конструкции с двумя
Любой генератор
содержит статор с обмоткой, зажатый
между двумя крышками — передней,
со стороны привода, и задней, со
стороны контактных колец. Крышки, отлитые
из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные
окна, через которые воздух продувается
вентилятором сквозь генератор.
Генераторы традиционной
конструкции снабжены вентиляционными
окнами только в торцевой части, генераторы
«компактной» конструкции еще
и на цилиндрической части над лобовыми
сторонами обмотки статора. «Компактную»
конструкцию отличает также сильно развитое
оребрение, особенно в цилиндрической
части крышек. На крышке со стороны контактных
колец крепятся щеточный узел, который
часто объединен с регулятором напряжения,
и выпрямительный узел. Крышки обычно
стянуты между собой тремя или четырьмя
винтами, причем статор обычно оказывается
зажат между крышками, посадочные поверхности
которых охватывают статор по наружной
поверхности. Иногда статор полностью
утоплен в передней крышке и не упирается
в заднюю крышку, существуют конструкции,
у которых средние листы пакета статора
выступают над остальными и они являются
посадочным местом для крышек. Крепежные
лапы и натяжное ухо генератора отливаются
заодно с крышками, причем, если крепление
двухлапное, то лапы имеют обе крышки,
если однолапное — только передняя. Впрочем,
встречаются конструкции, у которых однолапное
крепление осуществляется стыковкой приливов
задней и передней крышек, а также двухлапные
крепления, при котором одна из лап, выполненная
штамповкой из стали, привертывается к
задней крышке, как, например, у некоторых
генераторов фирмы Paris—Rhone прежних выпусков.
При двухлапном креплении в отверстии
задней лапы обычно располагается дистанционная
втулка, позволяющая при установке генератора
выбирать зазор между кронштейном двигателя
и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном
ухе может быть одно с резьбой или без,
но встречается и несколько отверстий,
чем достигается возможность установки
этого генератора на разные марки двигателей.
Для этой же цели применяют два натяжных
уха на одном генераторе.
Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля
Генератор Г286 имеет конструкцию, аналогичную конструкции генераторов Г250,Г271,Г272,Г266, но больше габариты и массу. Обмотка статора соединена по схеме «треугольник», что позволяет уменьшить сечение проводников обмотки и габариты статора.
Основные данные генератора Г221,Г250,(Г250-Г1,-Ж1,-Е1,-
Переменный ток генератора преобразуется в постоянный выпрямителем, собранным по трехфазной двух полупериодной схеме на шести кремниевых диодах. Конструкция и электрическая схема выпрямительного блока типа ВБГ. Блок состоит из трех секций, установленных на пластмассовом основании и двух соединительных шин. Каждая секция блока состоит из алюминиевой отливки с ребрами (теплоотвода),в двух гнездах которой собраны р-n переходы выпрямительных диодов. В одном гнезде р-n переходе имеет на корпусе р-зону, а в другом n-зону. Противоположные зоны переходов имеют выводы которые припаиваются к соединительным шинам. Минусовая шина выпрямительного блока соединена с корпусом генератора, а плюсовая изолирована от корпуса и соединена с зажимом «+». Каждая секция имеет токоподводящий зажим к которому подсоединяется один из концов фазовой обмотки статора.
Выпрямительный блок типа БПВ генератора Г221 состоит из шести диодов ВА-20,которые запрессованы (по три штуки) в крышке генератора и специальной пластине-теплоотвода (держателе) . Диоды выпускаются в двух исполнениях –с прямой и обратной полярность. Для отличия диодов донышко корпуса диода прямой полярности окрашено в красный цвет, а донышко диода обратной полярности –в черный.
Генератор Г221 отличается от генератора Г250 и других в основном тем, что обмотка статора имеет нулевой вывод 85, который подключается к реле контроля заряда. Цифра 67 является условным обозначением вывода обмотки возбуждения, а цифра 30-вывод от выпрямителя.
Итак, генераторы представляют собой трехфазную электрическую машину, которая состоит из статора, ротора, передней и задней крышек, вентилятора и приводного шкива 5 (рис.2). Крышки и статор стянуты в единое целое стяжным болтом.
Рис. 2. Генератор: 1 — корпус генератора; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — шкив привода генератора; 5 — ремень; 6 — кронштейн крепления; 7 — контактные кольца; 8 — щетки; 9 — регулятор напряжения; 10 — вывод «30» для подключения потребителей; 11 — вывод «61» для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов; 12 – выпрямительный блок; 13 – передняя крышка; 14 – задняя крышка
Статор 2 представляет собой электромагнит. Он собран из стальных пластин, изолированных друг от друга лаком для уменьшения вихревых токов. На внутренней поверхности статора кренится трехфазная обмотка, которая укладывается в пазы. Их всего 18, и они расположены равномерно по окружности. В каждой фазе имеется 6 катушек, соединенных последовательно. Фазовые обмотки статора соединены звездой: начала обмоток соединены вместе, а их концы присоединены к трем зажимам выпрямительного блока 12.
Ротор 3 состоит из двух клювообразных стальных наконечников катушки возбуждения, помещенной на стальной втулке, которые жестко закреплены на валу.
Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам 7. Эти кольца изолированы от вала ротора изоляционной втулкой, на которую они напрессованы. Вал ротора вращается в шариковых подшипниках, которые крепятся в передней 13 и задней 14 крышках. Шарикоподшипники с двухсторонним уплотнением и смазкой, заложенной на весь срок службы подшипника.
На задней крышке закрепляются полупроводниковый выпрямительный блок 12 и щеткодержатель 9 со щетками и пружинами. Ротор вращается от коленчатого вала. Для этого служит приводной шкив 4. Шкив и вентилятор закрепляются на переднем конце роторного вала. В крышках имеются вентиляционные окна, через которые проходит охлаждающий воздух. Напряжение воздуха — от крыши со стороны контактных колец к вентилятору.
После включения зажигания ток из аккумулятора через щетки и кольца поступают в обмотку возбуждения ротора и создает магнитное поле. После пуска двигателя начинает вращаться ротор. Магнитное поле полюсов ротора пересекает витки катушек обмотки статора, индуктируя в каждой фазе статора переменную по величине и направлению э. д. с. Переменный ток, полученный в генераторе, подводится к выпрямителю, при помощи которого он преобразуется в постоянный, затем он направляется к потребителям и на подзарядку аккумулятора Вал генератора (ротора) приводится во вращение от шкива, установленного на коленчатом валу двигателя, клиновидным ремнем.
Передаточное число клиноременной передачи 1,7-2,0. При движении автомобиля частота вращения коленчатого вала при холостом ходе у современных двигателей составляет 500-600 об/мин, максимальная частота 4000-5000 об/мин. Таким образом, кратность изменения частоты вращения двигателя, а следовательно, и вала генератора может достигать 8-10. Напряжение генератора зависит от частоты вращения его вала. Чем выше частота, тем больше напряжение генератора. Однако все приборы электрооборудования рассчитаны на питание от постоянного напряжения 12В. Поддержание постоянства напряжения генератора независимо от изменения частоты вращения и нагрузки генератора (включение потребителей) выполняет регулятор напряжения.
При снижении частоты вращения коленвала ниже 500-700 об/мин напряжение генератора становится меньше напряжения аккумулятора. Если его не отключать от генератора, он начнет разряжаться на генератор, что может привести к перегреву изоляции обмоток генератора и разряду аккумулятора. При увеличении частоты вращения коленвала необходимо вновь включить генератор в систему электрооборудования. Включение генератора и отключение выполняет реле обратного тока. В современных автомобилях, благодаря применению полупроводниковых выпрямителей, обладающие свойством пропускать ток только в одном направлении от генератора к аккумулятору, необходимость установки реле обратного тока отпадает. Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока при увеличении числа подключенных потребителей и возрастании частоты вращения ротора. Это происходит следующим образом.
При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, а это приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнитного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток уменьшается.
В катушках статора наводится меньшая э. д. с., поэтому максимальная сила тока, отдаваемая генератором, ограничивается. При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора. Вследствие этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также ведет к ограничению максимальной силы тока генератора.
По своему конструктивному исполнению генераторные установки можно разделить на две группы — генераторы традиционной конструкции с вентилятором у приводного шкива и генераторы так называемой компактной конструкции с двумя вентиляторами во внутренней полости генератора. Обычно «компактные» генераторы оснащаются приводом с повышенным передаточным отношением через поликлиновый ремень и поэтому по принятой у некоторых фирм терминологии, называются высокоскоростными генераторами. При этом внутри этих групп можно выделить генераторы, у которых щеточный узел расположен во внутренней полости генератора между полюсной системой ротора и задней крышкой и генераторы, где контактные кольца и щетки расположены вне внутренней полости. В этом случае генератор имеет кожух, под которым располагается щеточный узел, выпрямитель и, как правило, регулятор напряжения.
Любой генератор содержит статор с обмоткой, зажатый между двумя крышками — передней, со стороны привода, и задней, со стороны контактных колец. Крышки, отлитые из алюминиевых сплавов, имеют вентиляционные окна, через которые воздух продувается вентилятором сквозь генератор.
Генераторы традиционной конструкции снабжены вентиляционными окнами только в торцевой части, генераторы «компактной» конструкции еще и на цилиндрической части над лобовыми сторонами обмотки статора. «Компактную» конструкцию отличает также сильно развитое оребрение, особенно в цилиндрической части крышек. На крышке со стороны контактных колец крепятся щеточный узел, который часто объединен с регулятором напряжения, и выпрямительный узел. Крышки обычно стянуты между собой тремя или четырьмя винтами, причем статор обычно оказывается зажат между крышками, посадочные поверхности которых охватывают статор по наружной поверхности. Иногда статор полностью утоплен в передней крышке и не упирается в заднюю крышку, существуют конструкции, у которых средние листы пакета статора выступают над остальными и они являются посадочным местом для крышек. Крепежные лапы и натяжное ухо генератора отливаются заодно с крышками, причем, если крепление двухлапное, то лапы имеют обе крышки, если однолапное — только передняя. Впрочем, встречаются конструкции, у которых однолапное крепление осуществляется стыковкой приливов задней и передней крышек, а также двухлапные крепления, при котором одна из лап, выполненная штамповкой из стали, привертывается к задней крышке, как, например, у некоторых генераторов фирмы Paris—Rhone прежних выпусков. При двухлапном креплении в отверстии задней лапы обычно располагается дистанционная втулка, позволяющая при установке генератора выбирать зазор между кронштейном двигателя и посадочным местом лап. Отверстие в натяжном ухе может быть одно с резьбой или без, но встречается и несколько отверстий, чем достигается возможность установки этого генератора на разные марки двигателей. Для этой же цели применяют два натяжных уха на одном генераторе.
Рис.3 Статор генератора:
1 — сердечник, 2 — обмотка, 3 — пазовый клин, 4 — паз, 5 — вывод для соединения с выпрямителем
Статор генератора (рис.3) набирается из стальных листов толщиной 0.8…1 мм, но чаще выполняется навивкой «на ребро». Такое исполнение обеспечивает меньше отходов при обработке и высокую технологичность. При выполнении пакета статора навивкой ярмо статора над пазами обычно имеет выступы, по которым при навивке фиксируется положение слоев друг относительно друга. Эти выступы улучшают охлаждение статора за счет более развитой его наружной поверхности. Необходимость экономии металла привела и к созданию конструкции пакета статора, набранного из отдельных подковообразных сегментов. Скрепление между собой отдельных листов пакета статора в монолитную конструкцию осуществляется сваркой или заклепками. Практически все генераторы автомобилей массовых выпусков имеют 36 пазов, в которых располагается обмотка статора. Пазы изолированы пленочной изоляцией или напылением эпоксидного компаунда.
—— 1 фаза, — — — 2 фаза, -..-..-..- 3 фаза
Рис.4 Схема обмотки статора генератора:
А — петлевая распределенная, Б — волновая сосредоточенная, В — волновая распределенная
В пазах располагается обмотка статора, выполняемая по схемам (рис.4) в виде петлевой распределенной (рис.4,А) или волновой сосредоточенной (рис.4,Б), волновой распределенной (рис.4,В) обмоток. Петлевая обмотка отличается тем, что ее секции (или полусекции) выполнены в виде катушек с лобовыми соединениями по обоим сторонам пакета статора напротив друг друга. Волновая обмотка действительно напоминает волну, т. к. ее лобовые соединения между сторонами секции (или полусекции) расположены поочередно то с одной, то с другой стороны пакета статора. У распределенной обмотки секция разбивается на две полусекции, исходящие из одного паза, причем одна полусекция исходит влево, другая направо. Расстояние между сторонами секции (или полусекции) каждой обмотки фазы составляет 3 пазовых деления, т.е. если одна сторона секции лежит в пазу, условно принятом за первый, то вторая сторона укладывается в четвертый паз. Обмотка закрепляется в пазу пазовым клином из изоляционного материала. Обязательной является пропитка статора лаком после укладки обмотки.
Особенностью автомобильных генераторов является вид полюсной системы ротора (рис.5). Она содержит две полюсные половины с выступами — полюсами клювообразной формы по шесть на каждой половине. Полюсные половины выполняются штамповкой и могут иметь выступы — полувтулки. В случае отсутствия выступов при напрессовке на вал между полюсными половинами устанавливается втулка с обмоткой возбуждения, намотанной на каркас, при этом намотка осуществляется после установки втулки внутрь каркаса.
Рис.5. Ротор автомобильного генератора: а — в сборе; б — полюсная система в разобранном виде; 1,3- полюсные половины; 2 — обмотка возбуждения; 4 — контактные кольца; 5 – вал
Если полюсные половины имеют полувтулки, то обмотка возбуждения предварительно наматывается на каркас и устанавливается при напрессовке полюсных половин так, что полувтулки входят внутрь каркаса. Торцевые щечки каркаса имеют выступы-фиксаторы, входящие в межполюсные промежутки на торцах полюсных половин и препятствующие провороту каркаса на втулке. Напрессовка полюсных половин на вал сопровождается их зачеканкой, что уменьшает воздушные зазоры между втулкой и полюсными половинами или полувтулками, и положительно сказывается на выходных характеристиках генератора. При зачеканке металл затекает в проточки вала, что затрудняет перемотку обмотки возбуждения при ее перегорании или обрыве, т. к. полюсная система ротора становится трудноразборной. Обмотка возбуждения в сборе с ротором пропитывается лаком. Клювы полюсов по краям обычно имеют скосы с одной или двух сторон для уменьшения магнитного шума генераторов. В некоторых конструкциях для той же цели под острыми конусами клювов размещается антишумовое немагнитное кольцо, расположенное над обмоткой возбуждения. Это кольцо предотвращает возможность колебания клювов при изменении магнитного потока и, следовательно, излучения ими магнитного шума.
После сборки производится динамическая балансировка ротора, которая осуществляется высверливанием излишка материала у полюсных половин. На валу ротора располагаются также контактные кольца, выполняемые чаще всего из меди, с опрессовкой их пластмассой. К кольцам припаиваются или привариваются выводы обмотки возбуждения. Иногда кольца выполняются из латуни или нержавеющей стали, что снижает их износ и окисление особенно при работе во влажной среде. Диаметр колец при расположении щеточно — контактного узла вне внутренней полости генератора не может превышать внутренний диаметр подшипника, устанавливаемого в крышку со стороны контактных колец, т. к. при сборке подшипник проходит над кольцами. Малый диаметр колец способствует кроме того уменьшению износа щеток. Именно по условиям монтажа некоторые фирмы применяют в качестве задней опоры ротора роликовые подшипники, т.к. шариковые того же диаметра имеют меньший ресурс.
Валы роторов выполняются, как правило, из мягкой автоматной стали, однако, при применении роликового подшипника, ролики которого работают непосредственно по концу вала со стороны контактных колец, вал выполняется из легированной стали, а цапфа вала цементируется и закаливается. На конце вала, снабженном резьбой, прорезается паз под шпонку для крепления шкива. Однако, во многих современных конструкциях шпонка отсутствует. В этом случае торцевая часть вала имеет углубление или выступ под ключ в виде шестигранника. Это позволяет удерживать вал от проворота при затяжке гайки крепления шкива, или при разборке, когда необходимо снять шкив и вентилятор.
Техническое обслуживание и ремонт генераторов — Мегаобучалка
К неисправностям генератора относится отсутствие зарядного тока при работе двигателя, а также повышенная или пониженная сила зарядного тока.
Отсутствие зарядного тока генератора при работе двигателя определяется по контрольным приборам, к которым относятся амперметр, вольтметр, контрольная лампа. Оно может быть вызвано неисправностью самого генератора, разрывом или растяжением ремня привода генератора, а также неисправностью цепи заряда аккумуляторной батареи.
При определении причин отсутствия зарядного тока генератора необходимо проверить состояние и степень натяжения ремня привода генератора, потом нужно проверить вольтметром или пробником регулируемое напряжение генератора. Для этого вольтметр подключают к клемме «+» генератора и к «массе» с соблюдением полярности, после этого устанавливается средняя частота вращения коленчатого вала двигателя, которая составляет примерно 2000 мин-1(об./мин.). После этого включают основные потребители электрического тока автомобиля, к которым относятся габаритные огни, отопитель, дальний свет фар. При этом вольтметр должен показывать напряжение в пределах 13,7-14,5 В. Если показания вольтметра находятся в этих пределах, то генератор исправен и причина неполадки кроется в цепи заряда аккумуляторной батареи. Если вольтметр показывает напряжение, выходящее за пределы допустимого, то необходимо снять щеточный узел с регулятором напряжения, проверить износ щеток, а также убедиться в отсутствии заеданий в щеткодержателе, загрязнений контактных колец якоря генератора, проверить надежность контактов регулятора напряжения. После выполнения вышеуказанных мероприятий необходимо снова проверить напряжение. Если выполненные действия не принесут положительного результата, то возможно, что неисправность кроется в регуляторе напряжения, который следует заменить на другой, заведомо исправный. Если после замены регулятора напряжение не восстановится, то необходимо снять генератор с автомобиля и провести более детальную проверку его состояния и заменить вышедшие из строя детали на новые.
Пониженная сила зарядного тока приводит к недозаряду аккумуляторной батареи, в результате чего снижается накал ламп приборов освещения и изменяется тембр звукового сигнала. Причинами пониженной силы зарядного тока могут быть нарушение работы щеточно-коллекторного узла, пробуксовка ремня привода генератора, повреждение одного из диодов выпрямительного блока, обрыв или межвитковое замыкание одной из фаз обмотки статора.
Для того чтобы определить неисправность, необходимо проверить натяжение ремня привода генератора, а также надежность контактов проводов. После этого снять щеточный узел и проверить загрязненность контактных колец, а также износ щеток и их заедание. Если после принятых мер напряжение не восстанавливается, то генератор снимают с автомобиля для проведения детальной проверки и замены вышедших из строя деталей.
Повышенная сила зарядного тока приводит к перезаряду аккумуляторной батареи. Кроме этого на больших оборотах двигателя стрелки контрольных приборов начинают зашкаливать, а электролит закипает и выплескивается из аккумуляторной батареи. Причиной повышенной силы зарядного тока может быть неисправность аккумуляторной батареи или регулятора напряжения. В этом случае для выявления неполадки нужно проверить напряжение генератора, как описано выше, и заменить неисправную аккумуляторную батарею или регулятор напряжения.
Ремонт генератора заключается в проверке его технического состояния, разборке, проверке технического состояния его деталей, замене неисправных деталей на новые и в последующей сборке.
Проверка технического состояния генератора осуществляется на специальном контрольно-измерительном стенде, который оборудован электроприводом, обеспечивающим плавное изменение частоты вращения ротора генератора, амперметром, разгрузочным реостатом и тахометром. Проверка на стенде заключается в определении минимальной частоты вращения ротора генератора, при которой достигается напряжение 12,5 В без нагрузки и с нагрузкой. Кроме этого на стенде проверяют величину тока нагрузки и регулируемого напряжения.
Разборку генератора проводят в следующей последовательности:
1) отвернуть крепления, снять щеткодержатель вместе с регулятором напряжения;
2) извлечь стяжные болты, снять крышку генератора вместе со статором;
3) отсоединить фазные обмотки статора от выводов на выпрямительном блоке, снять крышку выпрямительного блока;
4) отвернуть гайку крепления шкива вентилятора, снять шкив с вала ротора;
5) при помощи съемника снять переднюю крышку генератора;
6) если необходимо заменить передний подшипник, то нужно отвернуть винты его держателя и выпрессовать подшипник из крышки при помощи съемника.
Сборка генератора осуществляется в последовательности, обратной его разборке. Проверка технического состояния деталей генератора включает в себя проверку обмотки возбуждения ротора, обмоток статора, а также проверку диодов выпрямительного блока.
Обмотка возбуждения ротора проверяется при помощи амперметра. Для этого присоединяют щупы амперметра к кольцам якоря и по величине сопротивления определяют отсутствие обрывов или замыканий в обмотке возбуждения. Кроме этого обрыв обмотки можно определить при помощи индикатора, для этого через него подключают к контактным Кольцам обмотки возбуждения аккумуляторную батарею. Такая проверка может быть выполнена без снятия генератора с автомобиля, для этого только необходимо снять с генератора щеточный узел.
Проверка обмоток статора на короткое замыкание или на обрыв проводится при помощи индикатора и источника питания. Проверка обмоток статора на межвитковое замыкание осуществляется при помощи омметра, если обмотки статора исправны, то их сопротивление не должно отличаться более чем на 10%.
Диоды выпрямительного блока проверяют при помощи лампы и аккумуляторной батареи. Исправный диод способен пропускать ток только в одном направлении. Неисправный диод может пропускать ток в обоих направлениях (в случае короткого замыкания) либо не пропускать ток вообще (в случае обрыва цепи). Если в выпрямительном блоке поврежден один диод, то весь выпрямительный блок меняется на новый.
Короткое замыкание диодов выпрямительного блока можно проверить, не снимая генератор с автомобиля. Для этого необходимо отсоединить провода от генератора и аккумуляторной батареи, а также отсоединить вывод от регулятора напряжения и генератора. Проверку можно проводить при помощи индикатора и аккумуляторной батареи или при помощи омметра. Если при проверке загорается контрольная лампа, то в одном или нескольких диодах имеется замыкание и выпрямительный блок является неисправным.
При техническом обслуживании генератора следует обращать внимание на его чистоту. Работа генератора с отсоединенной от зажима клеммой « + » аккумуляторной батареи не допускается, потому что при такой работе может возникнуть кратковременное перенапряжение на зажиме « + » генератора, что, в свою очередь, может привести к повреждению регулятора напряжения и электронных устройств и бортовой сети автомобиля. Необходимо ежедневно контролировать работу генератора по приборам.
Через каждые 10 000-15 000 км пробега необходимо подтягивать крепления генератора на двигателе. Кроме этого также необходимо проверять натяжение приводного ремня и при необходимости его подтягивать.
Через каждые 60 000 км пробега необходимо снимать генератор, разбирать его, прочищать и протирать все его детали, а также продувать их сжатым воздухом, затем нужно продуть внутренность корпуса и крышек, проверить состояние контактных колец и щеток. При необходимости зачистить кольца мелкозернистой шкуркой или проточить их. Кроме этого если щетки выступают из щеткодержателя более чем на 5-8 мм, их надо заменить.
Билет №24
