Практическая работа
Генератор вырабатывает электрический ток,необходимый для питаниявсех приборов электрооборудования автомобиля, а также для заряда аккумуляторной батареи.
Генератор – это машина, превращающая часть механической энергии работающего двигателя в электрическую. На автомобилях применяются трехфазные генераторы переменного тока с вращающейся обмоткой возбуждения и встроенными выпрямителями. Часто в конструкцию генератора входит и регулятор напряжения.
Устройство генератора. Автомобильный генератор состоит из следующих основныхдеталей (рис. 1 и 2):
· ротора, имеющего вал с шариковыми подшипниками, обмотку возбуждения и клювообразные полюса;
· щеток и контактных колец, посредством которых постоянный ток подается к обмотке возбуждения;
· статора с трехфазной обмоткой, выполненной в виде отдельных катушек, насаженных на зубцы статора;
· передней и задней крышек генератора, которые имеют кронштейны для крепления генератора к двигателю;
· стяжных болтов, соединяющих в единый корпус статор и крышки;
· выпрямительного блока, установленного в задней крышке;
· вентилятора для охлаждения обмоток и шкива привода генератора, установленных на выступающем конце вала ротора.
На вал ротора напрессованы клювообразные полюсы из электротехнической стали – вместе с валом они образуют своеобразный сердечник электромагнита. Между полюсами помещена обмотка возбуждения. Ее концы выведены через отверстия в полюсе и припаяны к контактным кольцам. Питание к кольцам подведено через угольные щетки. На валу ротора обязательно закреплена крыльчатка охлаждения генератора; в некоторых конструкциях она объединена со шкивом привода генератора.
Статор имеет следующую конструкцию. Основа корпуса – это набор из тонких пла-стин электротехнической стали, связанных сваркой. На внутренней стороне корпуса полуза-крытые пазы, в которые уложена трехфазная обмотка, закрепленная чаще всего пластмассо-выми трубками, иногда деревянными клинышками. Обмотка изолированная. В каждой фаз-ной обмотке шесть катушек, которые соединены в «звезду»
Рис. 1. Схема устройства генератора: 1 – корпус генератора; 2 – обмотка статора; 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 – выпрямитель
Рис. 2 Устройство генератора: 1 – кожух; 2 – вывод «В+» для подключения потребителей; 3 – конденсатор; 4– наконечник провода для подсоединения к выводу регулятора напряжения; 5 – вы-вод «W»; 6 – пластины выпрямительного блока; 7, 8 – диоды выпрямительного блока; 9 – регулятор напряжения; 10 – задняя крышка; 11 – стяжной винт; 12 – передняя крышка; 13 – обмотка статора; 14 – дистанционное кольцо; 15 – передний подшипник вала ротора; 16 – шкив; 17 – гайка; 18 – вал рото-ра; 19 – пружинная шайба; 20 – упорная втулка; 21 – клювообразные полюсные наконечники ротора; 22 – сердечник статора; 23 – втулка; 24 – обмотка ротора; 25 – задний подшипник ротора; 26 – втулка подшипника; 27 – контактные кольца; 28 – щеткодержатель; 29 – выводы обмотки статора; 30 – дополнительный диод; 31 – вывод «D» (общий вывод дополнительных диодов)
Привод генератора осуществляется от шкива коленчатого вала через ременную пере-дачу. Генератор устанавливается на специальном кронштейне двигателя и приводится в действие от шкива коленчатого вала через ременную передачу (рис. 3).
Принцип действия генератора. Вал ротора приводится во вращение от коленчатоговала двигателя через клиноременную передачу. Магнитное поле создается обмоткой возбуждения и двенадцатиполюсным магнитом, которые находятся в роторе. Обмотка возбуждения закреплена на втулке ротора, а ее выводы припаяны к контактным кольцам. Постоянный ток обмотку возбуждения подается от АКБ через выключатель зажигания, реле-регулятор, щетки и контактные кольца. При вращении ротора его магнитное поле пересекают силовые линии проводников обмотки статора, и в них индуктируется переменный электрический ток. Переменный ток поступает в трехфазный выпрямительный блок. В выпрямительном блоке происходит преобразование переменного тока в постоянный, и во внешнюю цепь подается постоянный ток. Контроль за работой генератора водитель осуществляет с помощью сигнальной лампы или амперметра, установленных на щитке приборов. При включении зажигания лампа загорается красным светом, а когда двигатель запустится, она должна погаснуть, что означает начало работы генератора. Если же лампочка не погасла, то генератор не дает заряд на АКБ.
Рис. 3. Привод генератора: 1 – ремень привода генератора; 2 – генератор; 3 – натяжная планка; 4 – гайка; 5 – шкив коленчатого вала; А – прогиб ремня
Генератор включен в электрическую цепь автомобиля параллельно аккумуляторной батарее. Поэтому питать потребителей и заряжать батарею генератор будет только в том случае, если вырабатываемое им напряжение превысит напряжение аккумуляторной батареи. А произойдет это тогда, когда двигатель автомобиля начнет работать на оборотах выше холостых, так как напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от скорости вращения его ротора. Однако по мере увеличения частоты вращения ротора генератора вырабатываемое им напряжение может превысить требуемое. Для поддержания в сети постоянного напряжения, вырабатываемого генератором, независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя и для защиты генератора от перегрузок служит реле-регулятор. Реле-регулятор старых моделей автомобильных генераторов состоит из регулятора напряжения, реле обратного тока и ограничителя тока.
Регулятор напряжения поддерживает заданное напряжение генератора независимо отизменения частоты вращения вала, нагрузки генератора и изменения температуры.
Реле обратного тока включает генератор в систему электрооборудования,когда егонапряжение выше, чем напряжение АКБ, и отключает, когда его напряжение ниже напряжения АКБ.
Ограничитель тока необходим для защиты генератора от перегрузки(при короткомзамыкании, разряженной АКБ и т.п.).
Существует четыре типа реле-регуляторов: контактно-вибрационные; контактно-транзисторные; бесконтактные транзисторные; интегральные. Недостатком контактных реле-регуляторов является наличие в их конструкции механической (контактной) системы разрыва электрической цепи. В процессе эксплуатации это требует систематической проверки и настройки реле-регулятора. В настоящее время все большее распространение получают бесконтактные (транзисторные и интегральные) реле-регуляторы: они более надежны в работе, просты в эксплуатации и меньше по размеру и весу. Бесконтактные реле-регуляторы состоят из измерительного и регулирующего устройств.
Принцип действия реле-регулятора. Измерительное устройство вырабатывает сигнал,необходимый для закрывания выходных транзисторов после получения регулируемого напряжения. Регулировочное устройство усиливает сигналы измерительного устройства и регулирует силу тока возбуждения генератора.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя напряжение, выраба-тываемое генератором, возрастает. При достижении верхнего предела регулируемого напряжения реле-регулятор уменьшает ток в обмотке возбуждения, и напряжение, вырабатываемое генератором, уменьшается. При уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя напряжение уменьшается, реле-регулятор увеличивает ток в обмотке возбуждения генератора, и напряжение, вырабатываемое генератором, возрастает.
Современные генераторы обладают свойством самоограничения и имеют кремниевые выпрямители, что позволяет убрать из конструкции реле-регулятора ограничитель тока и ре-ле обратного тока, т.е. реле-регулятор современных генераторов имеет в конструкции только регулятор напряжения. Регулятор напряжения – это электронный прибор, который ограничивает вырабатываемое генератором напряжение и поддерживает его в пределах 13,6...14,2 В. В зависимости от модели автомобиля регулятор монтируется в корпусе генератора («таблетка» на щеточном узле) или устанавливается отдельно в подкапотном пространстве.
Диагностирование генератора. Износ или разрушение подшипника сопровождаетсяповышенным шумом при работе генератора. Остальные неисправности генератора диагностируются по низкой величине зарядного тока. Об этом свидетельствует сигнальная лампа на панели приборов, которая при неисправностях периодически или постоянно горит.
Генератор осматривают, проверяют частоту вращения коленчатого вала двигателя на момент начала и на момент полной отдачи напряжения, определяют температуру нагрева генератора, наличие шумов и стуков. Проверку генератора на автомобиле осуществляют в момент вращения коленчатого вала двигателя со средней частотой, при включенных фарах и других потребителях. В таком режиме генератор должен давать зарядный ток, значение которого по мере восстановления заряда аккумуляторной батареи уменьшается. Если заряд отсутствует, то к выводам каждых двух фаз генератора присоединяют поочередно выводы вольтметра или лампу. При исправном генераторе лампа горит полным накалом, а напряжение на зажимах фаз достигает 12…17 В. Если напряжение меньше указанного, необходимо замкнуть проводником на 1…2 секунды вывод «+», «ВЗ» или «Б» (в зависимости от типа реле-регулятора) с выводом «Ш» реле-регулятора. Если в этом случае амперметр не покажет зарядного тока и не будет искрения при замыкании выводов, то генератор или выпрямители неисправны; если нет зарядного тока, но при замыкании выводов возникает сильное искрение, то обмотка возбуждения замкнута «на массу». Замыкание обмотки «на массу» обнаруживается с помощью контрольной лампы. Для этого один штырь щупа соединяют с сердечником или валом якоря, а другой – поочередно с пластинами коллектора. Если контрольная лампа загорится, то это значит, что нарушена изоляция и секция замкнута «на массу». При частичной разборке генератора подгорание контактных колец может быть обнаружено визуально. Высоту щеток определяют при помощи штангенциркуля. Она должна быть не менее 13 мм, причем щетки должны свободно перемещаться в щеткодержателе.
Задание для отчета
Заполните пустые строки
1 Генератор предназначен для _______________________________________________
____________________________________________________________________ и состоит из ____________________________________________________________
2. Ток в обмотку возбуждения подается от ________________________________
через _________________, __________________, ____________________ и
___________________.
3. Выпрямительный блок предназначен для ____________________________________
______________________ и устанавливается в ____________________________________
4. Реле-регулятор предназначен для _________________________________
________________________________________________ и состоит из следующих устройств:
1) ______________________; 2) ______________________; 3)_____________________.
5. Регулятор напряжения предназначен для ____________________________________
_____________________________________________________________________________
6. Реле обратного тока предназначено для _____________________________________
_____________________________________________________________________________
7. Ограничитель тока предназначен для ______________________________________
___________________________________________________________________________
8. Перечислите типы реле-регуляторов: -_______________________________________-
9. Бесконтактный реле-регулятор состоит из следующих элементов: _____________
_______________________________________________________________________
10. Опишите технологию диагностирования генератора___________________________
_________________________________________________________________________