Генератор электрического тока в автомобиле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В семидесятые годы XIX века были созданы генераторы электрического тока. Это дало возможность преобразовывать энергию топлива и механическую энергию в электрическую. Возникла проблема передачи электрической энергии из одного места в другое. В 1873 году на Венской выставке французкий инженер фоонтен впервые продемонстрировал передачу электрической энергии от генератора к двигателю по проводам длинной более 1 километра.

Первый генератор электрического тока, основанный на явлении электромагнитной индукции был построен в 1832 г. братьями Пиксин. Этим генератором трудно было пользоваться, так как приходилось вращать тяжелый постоянный магнит, чтобы в двух проволочных катушках, укрепленных неподвижно вблизи его полюсов, возникал переменный электрический ток. генератор был снабжен устройством для выпрямления тока. Стремясь повысить мощность электрических машин, изобретатели увеличивали число магнитов и катушек. Одной из таких машин, построенный в 1843 г., был генератор Эмиля Штерера. У этой машины было три сильных подвижных магнита и шесть катушек, вращающихся от рук вокруг вертикальной оси. таким образом, на первом этапе развития электромагнитных генераторов тока (до1851 г.) для получения магнитного поля применяли постоянные магниты.

На втором этапе (1851-1867гг.) создавались генераторы, у которых для увеличения мощности постоянные магниты были заменены электромагнитами. Их обмотка питалась током от самостоятельного небольшого генератора тока с постоянными. Подобная машина была создана англичанином Генри Уальдом в 1863 г.

До того, как была открыта связь между электричеством и магнетизмом, использовались электростатические генераторы, которые работали на основе принципов электростатики. Они могли вырабатывать высокое напряжение, но имели маленький ток. Их работа была основана на использовании наэлектризованных ремней, пластин и дисков для переноса электрических зарядов с одного электрода на другой.

Долгое время основным источником электрической энергии на автомобилях являлись генераторы постоянного тока, которые обеспечивали требования эксплутации автомобилей выпуска до 60-х годов по максимальной мощности, характеристиками и сроку службы. Начало 60-х годов в отечественном автомобилестроении характеризовалось значительным увеличением срока службы автомобилей, снижением эксплутационных затрат на обслуживание и ремонт, повышением требований к безопасности дорожного движения и комфорту пассажиров. В связи с этим выявилась необходимость значительного увеличения мощности генератора, срока его службы, улучшения характеристик и снижения эксплутационных затрат. Одновременно существенно повысились требования к максимальной частоте вращения и габаритным размерам генератора исходя из условий его компоновки в ограниченном подкапотном пространстве автомобиля.



1. Назначение

Генератор преобразует механическую энергию, получаемого от двигателя автомобиля, в электрическую. Генератор питает все потребители электрического тока (а так же для питания потребителей, таких как бортовой компьютер, габаритные огни и т.д.) и заряжает аккумуляторную батарею при работающем двигателе. На автомобилях устанавливают генераторы переменного и постоянного тока. Больше распространены трехфазные синхронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением и встроенным выпрямителем. Шкивы имеют различный диаметр, что позволяет ротору генератора вращаться в 1,8-2,5 раза быстрее коленчатого вала. Генератор вырабатывает электроэнергию, которой достаточно для питания всех необходимых узлов автомобиля.

2. Устройство

Генератор Г-221 - трехфазная синхронная электрическая машина переменного тока с электромагнитным возбуждением и встроенным выпрямителем на шести кремниевых диодах. На автомобиле ваз 2106 генератор размещен на двигателе с правой стороны и прикреплен гайкой, навинчен на шпильку 16 к натяжной планке, а нижними лапами Номинальное напряжение, В1. Направление вращения право. (со стороны привода) Наибольшая сила тока отдачи при 14 В и частоте вращения ротора 5000 мин, А4. Наибольшая частота вращения ротора, мин 1. Передаточное отношение двигатель генератор 1:2,0: Ротор генератора приводится во проворачивание клиновым ремнем от шкива, размещенного на коленчатом валу двигателя. Главные секции генератора: ротор 30, статор 27 и крышки 1 и 23. Меж клювообразными наконечниками полюсов ротора зажата обмотка возбуждения 25, концы которой припаяны к двум контактным кольцам 4 и 5.



Генератор автомобиля Ваз 2106: 1 - крышка генератора со стороны контактных колец; 2 - выпрямительный блок; 3 - болт фиксации выпрямительного блока и фазных выводов обмотки статора; 4, 5 - контактные кольца; 6 - шариковый подшипник вала ротора со стороны контактных колец; 7 - вал ротора; 8 - изолирующая втулка; 9 - винт фиксации щеткодержателя; 10 - "плюсовый" клеммовый болт (вывод "30"); 11 - изолирующая втулка контактного болта; 12 - разъем центрального вывода обмотки статора; 13 - щеткодержатель; 14 - отрицательная щетка; 15 - положительная щетка; 16 - шпилька для фиксации генератора к натяжной планке; 17 - крыльчатка шкива; 18 - клювообразный полюсный наконечник ротора со стороны привода; 19 - шкив привода генератора; 20 - гайка фиксации шкива; 21 - дистанционное кольцо подшипника; 22 - шариковый подшипник вала ротора со стороны привода; 23 - крышка генератора со стороны привода; 24 - каркас обмотки ротора; 25 - обмотка ротора; 26 - изоляция паза статора; 27 - статор; 28 - клин обмотки статора; 29 - обмотка статора; 30 - ротор; 31 - стяжной болт; 32 - буферная втулка; 33 - втулка; 34 - отрицательный диод; 35 - изолирующая полоса; 36 - кабель фазного вывода обмотки статора; 37 - положительный диод; 38 - крепеж положительных диодов; 39 - изолирующая втулка; 40 - крепеж отрицательных диодов



Подшипники 6 и 22 ротора - закрытого типа и заполнены смазкой, достаточной на весь период службы генератора. Наружная обойма подшипника 22 запрессована в крышку генератора и зафиксирована меж двумя стальными шайбами, стянутыми винтами, концы которых раскернены.

У подшипника 6 внутренняя обойма напрессована на вал ротора, а наружная поджата в гнезде крышки 1 резиновым кольцом. Сердечник статора 27 набран из пластин электротехнической стали. В пазах сердечника располагается трехфазная обмотка, состыкованная по схеме "звезда" с выводом нулевой точки.

Схема системы генератора ВАЗ -2106 Г-221 (показан редуктор напряжения Рр-380 электромагнитного типа): 1 - обмотка ротора генератора; 2 - генератор; 3 - обмотка статора генератора; 4 - выпрямитель генератора; 5 - аккумуляторная батарея; 6 - тумблер зажигания; 7 - контрольная лампа заряда аккумуляторной батареи; 8 - реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи; 9 - блок предохранителей ВАЗ -2106; 10 - дроссель; 11 - термокомпенсирующий резистор; 12 - добавочные резисторы; 13 - регулятор напряжения

Этот вывод не содержит маркировки и служит для подключения реле контрольной лампы заряда аккумуляторной батареи. Главные три вывода обмотки статора подсоедены к выпрямительному блоку, состоящему из шести кремниевых диодов. С 1982 г. устанавливают выпрямительный блок, состоящий из двух пластин с запрессованными в них диодами. В случае выхода из строя диодов выпрямительный блок заменяют новым.

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

Представление фазного напряжения Uф в виде суммы синусоид первой, U1, и третьей U3, гармоник



3. 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 генератора, там где обмотки возбуждения не соединены с аккумуляторной батареей, вводят такое внешнее соединение (обычно через контрольную лампу 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.

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 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.

Обмотка статора генераторов зарубежных и отечественных фирм - трехфазная. Она состоит из трех 3 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. Фазы могут соединяться в "звезду" или "треугольник". При этом различают фазные и линейные напряжения и токи. Фазные напряжения действуют между концами обмоток фаз, а токи протекают в этих обмотках, линейные же напряжения действуют между проводами, соединяющими обмотку статора с выпрямителем. В этих проводах протекают линейные токи . Естественно, выпрямитель выпрямляет те величины, которые к нему подводятся, т. е. линейные. При соединении в "треугольник" фазные токи 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 тонким проводом, что технологичнее. Однако линейные напряжения у "звезды" 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 соединении типа "звезда". В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в "звезду", т.е. получается "двойная звезда". Выпрямитель для трехфазной системы содержит шесть силовых полупроводниковых диодов, три из которых соединены с выводом "+" генератора, а другие три с выводом "--" ("массой"). При необходимости форсирования мощности генератора применяется дополнительное плечо выпрямителя. Такая схема выпрямителя может иметь место только при соединении обмоток статора в "звезду", т. к. дополнительное плечо запитывается от "нулевой" точки "звезды".

У многих генераторов зарубежных фирм обмотка возбуждения подключается к собственному выпрямителю. 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. 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, герметизированный 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 генератор элементов ее защиты от скачков 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 (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.

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 и 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 нарушается и поэтому следует следить, чтобы ремень всегда был достаточно натянут. При р=6 , (в большинстве случаев) приведенное выше соотношение упрощается fт = Nдв (i)/10. Бортовая сеть требует подведения к ней постоянного напряжения. Поэтому обмотка статора питает бортовую сеть автомобиля через выпрямитель, встроенный в генератор.

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.

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 соединении типа "звезда". В этом случае обмотку выполняют из двух параллельных обмоток, каждая из которых соединена в "звезду", т. е. получается "двойная звезда".

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 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.

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.

А - петлевая распределенная, Б - волновая сосредоточенная, В - волновая распределенная



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.

4. Неисправности и способы устранения

Основные неисправности: отсутствует или недостаточен зарядный ток, чрезмерно большой силы зарядный ток, повышенный шум при работе генератора.

Работу генератора контролируют по амперметру. Если амперметр при работе двигателя со средней частотой вращения коленчатого вала показывает разрядный ток, то это указывает, что генератор отказал, а потребители питаются от аккумуляторной батареи. Если же с увеличением частоты вращения коленчатого вала зарядный ток, то это свидетельствует о том, что напряжение генератора повышено, батареи перезаряжаются. Срок службы таких батарей значительно сокращается, в них часто приходится доливать дистиллированную воду.

Причинами отсутствия зарядного тока могут быть: пробуксовка пиводного ремня, износ или зависание щеток, загрязнение контактного кольца, пробои выпрямительного блока, нарушение в цепи возбуждения, неисправный регулятор напряжения.

Причинами большого зарядного тока может стать короткое замыкание щеточного узла или в цепи между генератором, неисправный регулятор напряжения.

Способы устранения указанных неисправностей определяются в зависимости от выявления причины. Для проверки неисправности регулятора напряжения можно при работе двигателя с частотой вращения коленчатого вала 800…1000мин на 1…2с выключить из работы регулятор. Появления зарядного тока указывает на то, что регулятор неисправен. Такой регулятор подлежит замене.

Повышенный шум генератора во время работы может быть из-за чрезмерного напряжения приводного ремня, износа или повреждения подшипников. В этом случае следует правильно отрегулировать натяжение приводного ремня или отправить генератор в ремонт.

Типичные неисправности

Причины неисправности	Способ устранения
Светодиод (лампа) вольтметра не загорается при включении зажигания. Контрольные приборы не работают
1. Поврежден светодиод (лампа) вольтметра	Необходимо заменить светодиод (лампу) вольтметра
2. Перегорел предохранитель №2 в блоке предохранителей	Необходимо заменить предохранитель
3. Обрыв в цепи питания комбинации приборов:
не подается напряжение от штекера "Б" блока предохранителей к комбинации приборов	Необходимо проверить провод "О" и его соединения от блока предохранителей до комбинации приборов
не подается напряжение от реле зажигания к штекеру "Б" блока предохранителей	Необходимо проверить провод "ГЧ" и его соединения от блока предохранителей до реле зажигания
обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с "массой" комбинацию приборов	Необходимо проверить провод "Ч" и его соединения от комбинации приборов на "массу"
4. Не срабатывает выключатель или реле зажигания:
неисправна контактная часть или реле зажигания	Необходимо проверить, заменить контактную часть выключателя или реле зажигания
не подается напряжение от выключателя к реле зажигания	Необходимо проверить провод "Ч" и его соединения между выключателем и реле зажигания
обрыв или нарушение контакта в проводе, соединяющем с "массой" реле зажигания	Необходимо проверить провод "Ч" и его соединения от реле зажигания на "массу"
5. Поврежден стабилизатор напряжения в комбинации приборов	Необходимо заменить 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	Необходимо заменить предохранитель
2. Обрыв проводов в цепях: предохранитель №2 - комбинация приборов; комбинация приборов - реле-регулятор.	Необходимо найти и устранить обрыв
3. В приборной панели; перегорел светодиод/лампа; обрыв печатных проводников; неисправно гасящее сопротивление или плохие пайки его выводов	Необходимо заменить светодиод/лампу; устранить обрыв печатных проводников; заменить или пропаять сопротивление.
4. Нет "массы" между корпусом и реле-регулятором	Необходимо очистить от окислов и грязи место соединения реле-регулятора с генератором
5. Неисправно реле-регулятор	Необходимо заменить реле-регулятор
6. Обрыв обмотки ротора	Необходимо заменить ротор
Светодиод вольтметра горит при работе двигателя. Аккумуляторная батарея разряжена
1. Проскальзывание ремня привода генератора	Необходимо отрегулировать натяжение ремня
2. Нет контакта между выводами "В" и "Ш" регулятора напряжения и выводами щеток	Необходимо зачистить выводы "В" и "Ш" регулятора напряжения и щеток, подогнуть выводы регулятора
3. Обрыв в цепи между комбинацией приборов и штекером "61" генератора	Необходимо проверить "КБ" провод и его соединения от генератора до комбинации приборов
4. Износ или зависание щеток, окисление контактных колец	Необходимо заменить щеткодержатель со щетками, протрите кольца салфеткой, смоченной в бензине
5. Поврежден регулятор напряжения	Необходимо заменить регулятор напряжения
6. Повреждены вентили выпрямительного блока	Необходимо заменить выпрямительный блок
7. Повреждены диоды питания обмотки возбуждения	Необходимо заменить диоды или выпрямительный блок
8. Отпайка выводов обмотки возбуждения от контактных колец	Необходимо припаять выводы или заменить ротор генератора
9. Обрыв или короткое замыкание в обмотке статора, замыкание ее на "массу"	Необходимо заменить статор генератора
АКБ разряжается в процессе эксплуатации, но внешних признаков ненормальной работы генератора нет
1. Неисправна АКБ: окисление проводов или клемм батареи; недостаточно электролита; замыкание одной или нескольких банок	Необходимо очистить провода/клеммы; долить дистиллированную воду, заменить АКБ
2. Грязь, замасливание, окисление контактных колец ротора	Необходимо очистить контактные кольца тряпкой смоченной в бензине, мелкой наждачной бумагой
3. Грязь, замасливание щёток реле-регулятора или слабый контакт в связи с их чрезмерным износом	Необходимо очистить щётки от грязи тряпкой смоченной в бензине. Заменить реле-регулятор в сборе. (Для реле-регуляторов старого образца достаточно заменить только щётки)
4. Перерасход энергии мощными/ дополнительными потребителями	Необходимо заменить генератор другим, более мощным (ВАЗ-2108 - 955.3701; ГАЗ-3102)
5. Межвитковое замыкание или обрыв одной из фаз обмотки статора	Необходимо замените обмотку статора
Светодиод вольтметра мигает при работе двигателя. Аккумуляторная батарея перезаряжается
Поврежден регулятор напряжения (короткое замыкание между выводом "Ш" и "массой")	Необходимо заменить регулятор напряжения
Контрольная лампа горит в полнакала при работе двигателя
Неисправны дополнительные и/или выпрямительные диоды	Необходимо заменить диоды или выпрямительный блок в сборе
Повышенная шумность генератора
1. Ослаблена гайка шкива генератора	Необходимо подтянуть гайку
2. Повреждены подшипники ротора или их посадочные места	Необходимо заменить подшипники, крышку/крышки генератора
3. Межвитковое замыкание или замыкание на "массу" обмотки статора (вой генератора)	Необходимо заменить статор
4. Короткое замыкание в одном из вентилей генератора	Необходимо заменить выпрямительный блок
5. Скрип щеток	Необходимо протиреть щетки и контактные кольца хлопчатобумажной салфеткой, смоченной в бензине
6. Задевание ротора за полюса статора	Необходимо заменить ротор, статор. Обратить внимание на подшипники
Быстрый износ щёток и контактных колец
1. Попадание масла или грязи на контактные кольца	Необходимо очистить контактные кольца тряпкой смоченной в бензине, мелкой наждачной бумагой
2. Увеличенное биение контактных колец	Необходимо заменить ротор

5. Техническое обслуживание

При техническом обслуживании работу генератора проверяют непосредственно на автомобиле, комбайне или тракторе, а в необходимых случаях - на контрольно-испытательном стенде путем измерения напряжения и силы тока, отдаваемого генератором.

При ежедневном техническом обслуживании по амперметру проверяют наличие и величину зарядного тока. При средней частоте вращения коленчатого вала двигателя амперметр должен показать зарядный ток, величина которого уменьшается по мере восстановления заряда аккумуляторной батареи. При исправных и полностью заряженных батареях и отключенных потребителях отсутствие зарядного тока или малый зарядный ток не свидетельствует о неисправности генератора.

В процессе эксплутации при ТО-1 и ТО-2. проверяют и регулируют напряжение приводного ремня генератора, а также крепления генератора и реле регулятора.

При ТО-1. проверяют крепление генератора и натяжения ремня привода. Натяжение ремня осуществляется поворотом генератора вокруг нижних опор его крепления. Регулировка считается правильной, если от усилия 30…40H, приложенном между шкивами, прогиб ремня составляет 8…14мм.

При ТО-2. генератор продувают воздухом, подтягивают детали крепления генератора и гайку крепления его шкива, проверяют частоту наконечников проводов и их крепление к выводам регулятора напряжения. При СТО проверяют регулируемое напряжение. Для этого вольтметр постоянного тока класса точности не ниже 1,5 подключают между выводами <<+>> и <<->> генератора. Поверка производится при включенных аккумуляторных батареях. При вредней частоте вращения коленчатого вала двигателя и включенном дальнем свете фар, дающем нагрузку на генератор. Показания вольтметра должны быть 27,6… 29В у генератора Г288-Е и 14,0...14,6 у генератора Г 287.

Один раз осенью генератор снимают с двигателя, проверяют состояние щеточного узла (при износе щеток до высоты менее 7мм их меняют), подшипников (заедание и шум подшипников не допускается);

Делают контрольную проверку Генератора на специальном стенде. Работа эта выполняется в мастерской специалистами по электрооборудованию автомобиля. Регулятор напряжения какого-либо технического обслуживания не требует.

Проверяют затяжку деталей крепления крышек и шкива генератора. Вращением ротора от руки проверяют легкость вращения. Снимают щеткодержатель и определяют степень износа и легкость их перемещения в щеткодержателе, а также состояние контактных колец ротора.

При разобранном генераторе проверяют обмотку статора и обмотку ротора на обрыв, межвитковое замыкание и замыкания на корпус, а также проверяют исправность блока выпрямителя. Производят проверку генератора для определения частоты вращения, при которой генератор возбуждается до номинального напряжения без нагрузки и при номинальной нагрузке.

Проверяют и при необходимости регулировать регулятор напряжения, реле защиты и реле контроля заряда.

Проверку работоспособности генератора и реле-генераторов производят на автомобилях с применением переносных приборов или в цехе на специализированных стендах.

Для привода генераторов стенды оборудованы репульсионными электродвигателями или асинхронными трехфазными электродвигателями и клиноременными вариатором, позволяющим плавно регулировать частоту вращения до 5000об/мин.

Схема включения приборов при испытании генератора показана на рис 3. Частоту вращения ротора генератора измеряют тахометром. Нагрузку во внешней цепи генератора создают реостатом и контролируют амперметром. Напряжение генератора контролируют вольтметром. Цепь возбуждения генератора подключается выключателем к аккумуляторной батарее. Сила тока в цепи возбуждения также контролируется амперметром.

Ремонт автомобильного генератора 372.3701 Для выполнения работы по ремонту генератора 372.3701 потребуются: двух или трехзахватный съемник, оправка для выпрессовывания переднего подшипника генератора, оправка для запрессовывания заднего подшипника генератора.

Удерживая отверткой ротор генератора от вращения, торцовым ключом на 19 мм отворачиваем гайку крепления шкива и крыльчатки вентилятора генератора.

Снимаем с вала генератора детали шкива, крыльчатку вентилятора, сегментную шпонку и ограничительные шайбы.

Для снятия регулятора напряжения отсоединяем от него колодку провода.

Крестовой отверткой отворачиваем два винта крепления регулятора напряжения.

Вынимаем регулятор напряжения в сборе со щеточным узлом из корпуса генератора.

Торцовым ключом на 10 мм отворачиваем четыре гайки крепления крышек генератора и вынимаем соединительные болты.

Оперев переднюю крышку генератора на деревянный брусок, легкими ударами по валу спрессовываем крышку генератора со статора.

Снимаем крышку генератора и дистанционную втулку.

Проверяем техническое состояние переднего подшипника генератора. Удерживая крышку генератора, покачиваем и поворачиваем в обоих направлениях внутреннее кольцо подшипника. Вращение подшипника должно быть плавным, осевой люфт подшипника незначительным. Неисправный подшипник генератора заменяем.

При замене переднего подшипника генератора торцовым или накидным ключом на 8 мм отворачиваем четыре гайки крепления подшипника. Если гайки не отворачиваются, то стачиваем раскерненые концы болтов.

Вынимаем болты и снимаем внутреннюю и внешнюю шайбы крепления подшипника генератора.

Подходящей по диаметру оправкой выпрессовываем подшипник.

Оперев края задней крышки генератора (например на два деревянных бруска), выколоткой из мягкого металла выбиваем ротор.

Проверяем техническое состояние заднего подшипника генератора. Качение подшипника должно быть плавным, осевой люфт подшипника -- незначительным. При быстром вращении наружного кольца не должно быть шума. Неисправный подшипник генератора заменяем.

При необходимости замены подшипника генератора, съемником спрессовываем подшипник с вала ротора.

Торцовым ключом на 8 мм с удлинителем отворачиваем три гайки крепления выпрямительного блока генератора и выводов обмотки статора.

Вынув два болта, извлекаем статор из крышки генератора. Изоляция проводов обмотки статора должна быть без следов перегрева.

Торцовым ключом на 10 мм с глубокой головкой отворачиваем гайку вывода "30" и снимаем изолирующую шайбу.

Снимаем выпрямительный блок генератора.

Крестовой отверткой отворачиваем винт крепления конденсатора и снимаем конденсатор. Извлекаем из отверстия в крышке генератора третий болт крепления выпрямительного блока.

Сборка генератора 372.3701

Очищаем детали генератора от грязи и пыли, продуваем сжатым воздухом, металлические детали генератора (кроме подшипников) промываем уайт-спиритом или керосином.

Оправкой, совпадающей по диаметру с внутренним кольцом, легкими ударами напрессовываем новый подшипник на ось ротора.

Проверяем посадочные отверстия подшипников в крышках генератора. Отверстия не должны быть деформированы, на их поверхностях должны отсутствовать задиры. При необходимости надфилем или шабером восстанавливаем фаску кромок отверстий. Треснувшие крышки генератора заменяем. Несоосность отверстий в проушинах крышек генератора должна быть не более 0,4 мм. При сборке генератора, для взаимной ориентации крышек генератора, используем крепежный болт и буферную втулку.

Сборка генератора выполняется в обратной последовательности. Проверка генератора без нагрузки. Закрепляют проверяемый генератор на стенде и соединяют его ротор с валом электродвигателя. Затем выключателем подключают цепь обмотки возбуждения генератора к аккумуляторной батарее. Выключателем размыкают цепь нагрузки. Затем включают электродвигатель привода генератора и плавно увеличивают вращение ротора генератора, контролируя ее по показанию тахометра. Как только напряжение генератора достигнет номинальной величины, снимают показания тахометра и сравнивают их с техническими условиями. Генератор считают исправным, если частота вращения ротора при номинальном напряжении не превышает величины, указанной в технических условиях. Например, напряжение исправного генератора Г250 достигнет 12,5 В при 950 об/МИН. После производят проверку генератора под нагрузкой.

Проверка генератора под нагрузкой. Выключателем включают цепь нагрузки и при вращающемся роторе генератора увеличивают силу нагрузки, наблюдая за показаниями амперметра и вольтметра . Номинальная величина напряжения поддерживается при этом увеличением частоты вращения ротора. Как только сила тока нагрузки достигнет необходимой величины при номинальной величине напряжения, снимают показания тахометра. Генератор считают исправным, если необходимая сила тока нагрузки при номинальном напряжении достигается при частоте вращения ротора, не превышающей величины, указанной в технических условиях. Например, для генератора Г250 при силе тока нагрузки 28 А и напряжении 12,5 В частота вращения ротора должна быть не более 2100 об/мин.

6. Используемое оборудование

Неисправности электрооборудования автомобиля, в частности стартера и генератора, доставляют немало хлопот водителям, часто при эксплуатации не обращается должного внимания на нагрузки, которые подвергаются данные агрегаты.

При ремонте электрооборудования применяются специальные приборы, инструменты и диагностическое оборудование. Диагностика и ремонт электроагрегатов машины выполняется на специальных стендах, приборах, а также с помощью специальных инструментов:

Стенд для проверки генераторов на работоспособность и соответствие необходимым параметрам.

1. Стенд проверки генераторов.

2. Тестер регуляторов напряжения автомобильных генераторов.

3. Прибор для проверки роторов и статорных обмоток.

4. Прибор для проверки диодов и диодных мостов.

5. Индукционный прибор.

6. Съемники разных моделей для снятия подшипников генераторов

7. Специальные ключи для замены шкивов генераторов.

8. Амперметр

9. Омметр

10. Вольтметр.

11. Реостат.

12. Оборудование для пайки и контактной сварки.

13. Контрольная лампа

Кроме того, требуется типовое слесарное оборудование, например, компрессор, гидравлический пресс, различные ключи и т.д.

7. Заправочное оборудование

Заправочный агрегат ОЗ-5467 предназначен для заправки тракторов, автомобилей и сельскохозяйственной машин нефтепродуктами и водой с автоматическим измерением выданного топлива.

Заправочный агрегат ОЗ-5467 на шасси автомобиля ГАЗ-53. Он состоит из цистерны для дизельного топлива и резервуаров для моторного, трансмиссионного масел, бензина и воды, бункера для солидола с пистолетом-солидолонагнетателем ОЗ-1153А и фильтра тонкой очистки топлива ФДГ-ЗОТМ. На раме агрегата с левой стороны расположены барабаны с самонаматывающимися рукавами и раздаточными кранами, щит управления, всасывающий и нагнетательный трубопроводы цистерны. Для доступа к горловинам резервуаров, щиту управления, барабанам, фильтру и бункеру для солидола на облицовке имеются дверцы.

Насос для перекачки дизельного топлива установлен под цистерной между лонжеронами рамы агрегата. Привод насоса осуществлен от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности.

Для уменьшения пожарной опасности агрегат оборудован постоянной цепью заземления и заземляющим штырем. С этой же целью глушитель выхлопной трубы двигателя установлен под передним бампером

На щите управления дополнительно установлен перенесенный с топливного фильтра дифференциальный манометр, показывающий степень засоренности топливного фильтра и давление в напорной магистрали насоса.

Для создания давления в резервуарах при выдаче нефтепродуктов и воды, привода в действие пневматического солидолонагнетателя, а также создания вакуума в резервуарах при их заполнении на двигателе автомобиля установлен компрессор который приводится от шкива водяного насоса.

Цистерна представляет собой резервуар эллиптической формы. Внутри ее приварены ребра жесткости и рассекатели волн. В верхней части цистерны имеется горловина с заливным люком и крышкой. В горловине выведены концы двух дыхательных трубок, предназначенных для предупреждения образования воздушных мешков внутри цистерны около днищ, а также закреплен уровнемер.

Цистерна, заполненная до его уровня вмещает объем топлива в литрах, который указан на табличке, прикрепленной снаружи горловины. Дыхательный шариковый клапан, установленный на крышке горловины, регулирует давление паров дизельного топлива в цистерне.

Он автоматически открывается для выпуска воздуха или выпуска смеси паров топлива с воздухом лишь в том случае, когда разрежение или давление внутри цистерны достигнет опасной величины.

Насос для перекачки дизельного топлива центробежно-лопастной марки СЦЛ-00. Производительность его 6,3-10-3м3/с при 26,6 с-1 (1600 об/мин) и давление 0,29 МПа (3 кгс/см2). Высота всасывания 4 м. При максимальной частоте вращения 48-с"1 (2900 об/мин) насос может развить давление до 0,49 МПа (5 кгс/см2). Насос оборудован перепускным клапаном, который поддерживает давление в нагнетательной магистрали до 0,49 МПа (5 кгс/см2).

Заправочный агрегат оборудован фильтром очистки дизельного топлива ФДГ-ЗОТ или ФДГ-ЗОТМ. Фильтр ФДГ-ЗОТ представляет собой герметичный цилиндрический сосуд с установленным в нем фильтрующим пакетом с дисками из специального нетканого материала.

На крышке корпуса сосуда имеется кран для выпуска воздуха из фильтра. Периодический спуск отстоя и воды, скапливающихся в фильтре, производят через кран. Кран служит для спуска очищенного топлива из центральной трубы и отводного патрубка при промывке или замене фильтрующих дисков в фильтрующем пакете.

Фильтрующий пакет состоит из опорного диска , фильтрующих дисков, каркасных дисков , разделительных дисков и нажимного диска . Каркасные диски имеют буртики во внутренней окружности, а разделительные -- буртики по наружной поверхности.

Для доступа неочищенного топлива к фильтрующим дискам буртики разделительных дисков имеют дренажные отверстия . Буртики каркасных дисков имеют дренажные отверстия для пропуска очищенного топлива в центральную трубу . Каждый каркасный диск имеет с обеих сторон сетки для предупреждения прилегания фильтрующих дисков к каркасным. Для прохода неочищенного топлива к верхнему и нижнему фильтрующим дискам нажимной и опорный диски имеют отверстия .

Фильтр работает следующим образом. Топливо поступает во входной патрубок, движется по окружности между корпусом и фильтрующим пакетом затем проходит через фильтрующий пакет, через четыре продольные прорези в центральной трубе и очищенным поступает в отводной патрубок .

В модернизированном фильтре ФДГ-ЗОТМ по сравнению с фильтром ФДГ-ЗОТ изменены корпус и фильтрующий пакет. Разъем крышки и корпуса выполнен посередине фильтрующего пакета, что значительно облегчает осмотр и сборку фильтрующего пакета при обслуживании фильтра.

Фильтрующий пакет состоит из набора дисков, помещенных в специальные чехлы (мешки) из нетканого материала, концы которых заклеены. В каждый чехол вставлен опорный диск, который своим буртиком упирается в материал чехла.

В фильтре ФДГ-ЗОТМ более надежно закрыты каналы для случайного прохода неочищенного топлива, минуя фильтрующий материал.

Для контроля степени загрязнения фильтрующего материала на корпусе фильтра установлен дифманометр, который замеряет давление топлива до фильтрующего пакета и после, и одновременно замеряет разницу (перепад) давления. Для этого штуцер "+" дифманометра соединен с входным патрубком фильтра, а штуцер "--" -- с выходным.

Стрелка и указатель подвижной шкалы дифманометра показывают на неподвижной шкале соответственно величину давления до фильтрующего пакета и после него, а на подвижной шкале стрелка показывает разницу давления до фильтрующего пакета и после него.

Установка предназначена для быстрой замены масла двигателей автомобилей и других машин через отверстие для щупа, оборудована сливной воронкой. Это новейшая экологичная технология, принятая во всем мире, не требует ямы и откручивания сливной пробки. Экспресс-замена масла производится на установке следующим образом. В отверстие установки щупа контроля уровня масла в двигателе, прогретом до рабочей температуры, вставляется специальная трубка установки, соединенная шлангом с баком. Открытый конец трубки упирается в самую нижнюю точку поддона картера двигателя, то есть, практически в сливное отверстие. Специальное приспособление не позволяет открытому концу трубки плотно прижаться к поверхности поддона и обеспечивает необходимый зазор для эффективного удаления отработанного масла. В баке создается разряжение, и старое отработанное масло, подчиняясь известным физическим законам "отсасывается" из самой нижней точки поддона в бак установки. Одновременно удаляются и механические примеси, содержащиеся в старом масле. Учитывая, что процесс происходит на разогретом двигателе, все остатки на боковых поверхностях успевают стечь в поддон. Происходит полное удаление старого масла из двигателя автомобиля. Сигналом о полном завершении удаления масла является повышение давления в баке до нормального, т.е. открытый конец трубки больше не погружен в масло. По сравнению с обычным способом установка для экспресс замены масла позволяет менять отработанное масло быстрее при минимальных усилиях.

...