Разработка стенда по проверке, испытанию и диагностике генераторов и стартеров легкового автомобиля

Некачественное соединение между выводами генератора и регулятора напряжения приводит к изменению выходного напряжения системы электроснабжения. В частности, повышенное сопротивление на участке между выводами «масса» генератора и регулятора ( у автомобилей ВАЗ оно не должно превышать 0,01 Ом) вызывает перезаряд аккумуляторной батареи из-за роста напряжения генераторной установки. На автомобилях ВАЗ с генератором Г221А и регулятором напряжения 121.3702 повышенное сопротивление участков цепи между генератором и регулятором напряжения вызывает мигание лампы контроля заряда на щитке приборов при работы двигателя на малых оборотах. Повышенное сопротивление может возникнуть из-за ослабления пружины держателя предохранителя в цепи регулятора напряжения, плохого контакта в выключателе зажигания или в штекерных соединениях, нарушение соединения регулятора с «массой» автомобиля.

Если амперметр при работающем двигателе автомобиля показывает малую силу тока или вообще на нуле, это еще не значит, что генераторная установка не исправна - аккумуляторная батарея может быть просто полностью разряжена. В этом случае нужно следить за показанием амперметра сразу после пуска двигателя. Постепенное уменьшение зарядного тока характеризует исправную генераторную установку.

Характерные неисправности генераторных установок и их методы устранения приведены в таблице 3.1.

Таблица 1.4 - Неисправности генераторных установок и способы их устранения

Причина неисправности	Способ устранения
Окисление выводов аккумуляторной батареи	Зачистить и смазать выводы
Отказ аккумуляторной батареи	Заменить аккумуляторную батарею
Нарушение проводки между элементами	Проверить провода, подтянуть болтовые соединения, проверить надежность штекерных соединений
Срабатывание предохранителя в цепи регулятора напряжения	Установить и устранить причину срабатывания. Предохранитель заменить
Слабое натяжение приводного ремня	Подтянуть ремень
Неисправность генератора	При кратковременном замыкании выводов Ш и «+» регулятора напряжения генераторных установок амперметр не показывает резкого скачка силы зарядного тока, а вольтметр - напряжения. Генератор снять и отремонтировать
Неисправность регулятора напряжения	Если при выполнении операций предыдущего пункта наблюдается резкий скачок силы зарядного тока и напряжение - регулятор неисправен, его следует заменить или отремонтировать
Отказ элементов транзисторного регулятора напряжения	Регулятор отправить в ремонт или заменить
Повышенное падение напряжения в контактных соединениях цепи между регулятором напряжения и бортовой сетью	Проверить или при необходимости зачистить, подтянуть или заменить контактные соединения в выключателе зажигания, предохранителей, штекерных и винтовых соединениях этой цепи, в том числе соединяющих регулятор напряжения с «массой»

Определенную информацию о работоспособности генераторной установки, выполненной по одной из схем, т. е. снабженной лампой контроля заряда аккумуляторной установки, можно получить по поведению этой лампы. Прежде всего, конечно, следует убедиться, что сама лампа и реле ее включения, а также все соединения схемы, в том числе контакты выключателя зажигания исправны. В этом случае, если лампа не горит при неработающем двигателе при включение включателя зажигания, причиной может являться замыкание обмотки статора на массу или замыкание минусовых диодов. После запуска и выхода двигателя на нормальный режим работы у исправной генераторной установки лампа должна погаснуть. Тем не менее, контрольная лампа не контролирует отказ регулятора напряжения, связанный с незакрыванием выходного транзистора, главным образом с коротким замыканием внутри выходного транзистора регулятора. В этом случае напряжение генераторной установки не регулируется и достигает недопустимо высоких значений, но лампа после запуска гаснет, как и у нормально работающей установки. Наиболее полную и правильную информацию о работоспособности генераторной установки может дать вольтметр с пределами измерения до 15-30 В. При полностью заряженной АКБ, включенных фарах дальнего света и средних частотах вращения коленчатого вала двигателя напряжение генераторной установки между выводом «+» и «массой» должно быть в пределах 13-15 В. Низкое напряжение может быть вызвано отказом как генератора, так и регулятора, высокое - только отказом регулятора или повышенным падением напряжения в цепи включения регулятора в бортовую сеть. Причиной низкого напряжения может быть слабое натяжение приводного ремня, которое следует проверить. Соответствие генераторных установок предъявляемым к ним техническим требованиям и их исправность можно проверить на стенде, сняв генераторную установку с двигателя и собрав схемы.

Рисунок 1.29- Схемы проверки генераторных установок: а - со встроенным регулятором напряжения; б - с вынесенным регулятором напряжения

Исправность регулятора напряжения можно проверить и отдельно от генератора по схемам.

В качестве источника напряжения ИП можно использовать любой источник, у которого постоянное напряжение изменяется в пределах 12 - 16 В. Можно использовать и две аккумуляторные батареи - одну напряжением 12 - 12,5 В и последовательно с ней включенные две аккумуляторные банки другой батареи на общее напряжение 15 -16 В. Контрольную лампу НL мощностью не более 6 Вт включают так же, как обмотку возбуждения генератора, с которым работает регулятор напряжения.

Рисунок 1.30 - Семы проверки регулятора напряжения: а бмотка возбуждения включена между выводами Ш и «+»; б - обмотка возбуждения включена между Ш и «-»; в - регулятор 17.3702 в сборе с щеткодержателем

Более полная диагностика генератора может быть произведена только после его разборки. Прежде всего, нужно снять с генератора регулятор, который в большинстве случаев образует с щеткодержателем единый блок. У большинства типов отечественных генераторов этот блок можно снять, отвернув два винта, крепящие кожух регулятора к крышке генератора. У генератора 37.3701 для снятие регулятора напряжения следует отвернуть два винта, крепящие одновременно металлическую пластину - теплоотвод регулятора и щеткодержатель к крышке генератора, а затем вынуть регулятор, оставив щеткодержатель на месте. Для этого между металлической пластиной регулятора и пластмассовым крепежным ушком щеткодержателя рекомендуется вставить отвертку. У генераторов компактной конструкции прежде всего следует снять пластмассовый защитный кожух, закрепленный на задней крышке. Регулятор напряжения, выполненный в металлостеклянном корпусе, снимается вместе с щеткодержателем. Щетки вместе с контактными пластинами извлекаются из щеткодержателя вместе с регулятором. Дальнейшая разборка генератора производится снятием гаек со стяжных болтов или выворачиванием этих болтов, если они ввернуты прямо в крышку. После этого статор вместе с крышкой со стороны контактных колец легко отделяется от крышки со стороны привода и ротора. Исправность катушки возбуждения проверяется омметром, подсоединенным к контактным кольцам.

Величины сопротивления обмоток должны соответствовать, обычно 3 - 5 Ом или 2 - 3 Ом в зависимости от того, на какой максимальный ток рассчитан регулятор напряжения. Малое сопротивление говорит о наличии межвиткового замыкание, большое - об обрыве обмотки, вызванным поворотом каркаса относительно полюсных половин или отпайкой концов обмотки от контактных колец, что может обнаружить визуально.

Омметром можно проверить обмотку и на наличие замыкания на стальные части ротора.

Диагностика обмотки статора требует специальной аппаратуры. Визуально изоляция провода не должна иметь следов подгорания и осыпания.

1.3.2 Основные неисправности стартеров, способы их обнаружения и устранения.

При включении стартера якорь не вращается (тяговое реле не срабатывает)



Таблица 1.5 - Основные неисправности стартера

Причина неисправности стартера	Способ устранения
Неисправность или полная разрядка аккумулятора	Проверить батарею, зарядить ее или заменить
Слабый контакт между клеммами проводников и выводами аккумулятора	Очистить контактные поверхности от окислов, затянуть клемы
Чрезмерное окисление выводов аккумуляторной батареи и наконечников проводов; ослабление затяжки наконечников	Очистить полюсные выводы и наконечники проводов, затянуть и смазать вазелином
Междувитковое замыкание в обмотке тягового реле, замыкание ее на корпус или обрыв	Заменить реле
Обрыв в цепи питания тягового реле стартера	Восстановить соединение, проверить реле включения стартера
Неисправность выключателя зажигания: не замыкает цепь между контактами "30" и "50"	Очистить контакты или заменить выключатель
Заедание якоря тягового реле	Снять реле, проверить легкость перемещения якоря

При включении стартера якорь не вращается или вращается слишком медленно (тяговое реле срабатывает)

Таблица 1.6 - Неисправности стартера

Причина неисправности стартера	Способ устранения
Неисправность или разряд аккумуляторной батареи	Проверить батарею, зарядить ее или заменить
Окисление выводов аккумуляторной батареи и наконечников подсоединяемых к ним проводов; наконечники слабо затянуты	Очистить от окислов выводы аккумуляторной батареи и наконечники проводов, затянуть и смазать вазелином
Окисление контактных болтов тягового реле	Очистить от окислов контактные болты
Ослабление затяжки гаек крепления проводов на контактных болтах тягового реле	Затянуть гайки препления проводов
Сильное подгорание коллектора, зависание щеток или их значительный износ	Заменить коллектор и щетки
Обрыв в обмотке якоря или статора	Заменить обмотку статора или якорь
Замыкание между платинами коллектора, межвитковое замыкание в обмотке якоря или статора, или их замыкание на корпус	Заменить поврежденные детали
Замыкание щеткодержателя положительной щетки на корпус	Устранить замыкание или заменить крышку со стороны коллектора



Повышенный шум стартера во время вращения его якоря.

Таблица 1.7 - Неисправности стартера

Причина неисправности стартера	Способ устранения
Слишком большой износ втулок подшипников или шеек вала якоря	Заменить втулки или якорь
Ослабление крепления стартера или поломка его крышки со стороны привода	Затянуть болты крепления или отремонтировать стартер
Перекос стартера, допущенный при его установке	Проверить крепление стартера
Ослабление крепления полюса статора (вращаясь, якорь задевает за него)	Затянуть винт крепления полюса
Повреждение зубьев шестерни привода стартера или венца маховика	Заменить привод или венец маховика
Шестерня не выходит из зацепления с маховиком:
-заедание рычага привода;	Заменить рычаг
- заедание рычага муфты на шлицах вала якоря;	Очистить шлицы и смазать их моторным маслом
-ослабление или поломка пружины муфты или тягового реле;	Заменить муфту или тяговое реле
-выпадение стопорного кольца со стороны муфты	Заменить поврежденные детали
-заедание якоря тягового реле из-за перегрева	Заменить тяговое реле
-отсутствие замыкания контактов "30"-"50" выключателя зажигания	Зачистить контакты или заменить контактную часть выключателя



Раздел 2. Конструкторская часть

Расчет электродвигателя

В индуктивных электрических машинах энергия магнитного поля концентрируется в подавляющей мере в воздушном зазоре и зубцовой зоне, поэтому выбор объема воздушного зазора и расчет зубцовой зоны при синтезе- проектировании электрических машин имеют основное значение.

Удельная плотность энергии в воздушном зазоре может быть определена как отношение активной мощности машины P к объему воздушного зазора .

Расчетные методы развивались и совершенствовались вместе с развитием теории электрических машин. В основе большинства из них лежит выбор машинной постоянной, которая определяется из допустимых электромагнитных нагрузок.

Проектирование электрических машин начинают с выбора электромагнитных нагрузок - индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки А, А/м, определяемой током всех витков обмотки на единицу длины окружности статора.

Чем выше электромагнитные нагрузки, тем меньше габариты, а следовательно, и стоимость машины, которая определяется в основном массой активных материалов - стали и меди. Однако с ростом электромагнитных нагрузок растут потери, снижается КПД, поэтому существуют оптимальные соотношения между А, и размерами машины.

2.1 Расчет основных размеров машины

Исходные данные:

КПД электродвигателя.

Напряжение питания, В.

U=220

Принимаемые в расчете коэффициенты получены по экспериментальным данным НИИАП.

P2=7 кВт

Ток якоря, А.

Ia= (2.1.1)

Ia=50

ЭДС якоря (ориентировочно), В

Ke= 0,7 (Коэффициент, учитывающий падение напряжения в цепи якоря и в щетках.)

E' = Ke ·U (2.1.2)

E'=154

Расчетная (электромагнитная) мощность электродвигателя, кВт.

Pэ' = E'· Ia (2.1.3)

Pэ'=7,7

Машинная постоянная:

Коэффициент полюсного перекрытия

А= 72 А/см

Полезная индукция в воздушном зазоре

Bд=0,6 Тл

частота вращения

n= 3000 об/мин

Коэффициент для расчета главных размеров

(2.1.4)

С= 1736

Диаметр якоря, см

Коэффициент пропорциональности длины якоря и его диаметра (0,4 -1,6)

о= La / Da (2.1.5)

о= 1,6

(2.1.6)

Для изготовления железа якоря будем использовать стальную ленту 08 им-М-НТ-2-0-0, 7-0,05х50 ГОСТ 503-71.

Длина пакета якоря, см.

(2.1.7)

Воздушный зазор:

д= 0,005

Внутренняя поверхность магнита обрабатывается шлифованием.

Число пар полюсов:

p=1

2·p=2

полюсное деление, см

(2.1.8)

Дуга магнита, см

(2.1.9)

Внутренний диаметр магнита, см.

(2.1.1)

Внешний диаметр магнита , см

толщина магнита a= 0,6

(2.1.11)

Осевая длина магнита, см



(2.1.12)

Число зубцов якоря:

(2.1.13)

Принимаем число зубцов якоря равным:

Число коллекторных пластин

k = Za

k=66

Полезная площадь воздушного зазора, см

(2.1.1)

(2.1.15)

см2

Полезная площадь магнита, см2

(2.1.1)



Полезный поток, Вб

(2.1.17)

Число проводников обмотки якоря (предварительно) :

(2.1.1)

Принимаем N'=170

Шаги обмотки якоря по пазам и по коллектору (выбираем простую петлевую обмотку):

E=0

(2.1.19)

y=1

y1=5

(2.1.20)

y2=4

Число проводников в пазу:

(2.1.2)

Плотность тока в обмотке якоря, А/мм2

Сечение обмотки якоря, мм2

(2.1.2)

Выбираем сечение и диаметр проводников обмотки якоря по ГОСТам 2773-81, 6324- 52 из таблицы П-28 Приложения III [1]

Площадь паза занятая проводниками, см2

(2.1.23)

Коэффициент заполнения паза по меди:

Площадь паза, см2

(2.1.2)

Размеры паза:

Для электродвигателей мощностью до 100 Вт используется паз грушевидной формы.

-Ширина прорези паза, см [1]

-Высота прорези, см.

-Зубцовое деление, см

(2.1.2)

Принимаем:

-Минимальное сечение зубца:

Kст=0,75 - коэффициент заполнения пакета якоря

Bzmax = 1,25 Тл

(2.1.26)

-Высота паза, см

высота паза по техническим соображениям



.(2.1.2)

-Диаметр железа якоря в верхнем сечении паза, см.

(2.1.27)

-Диаметр железа якоря в среднем сечении паза, см

(2.1.2)

-Диаметр железа якоря в нижнем сечении паза, см

(2.1.2)

Размеры зубца по сечениям, см

(2.1.30)



(2.1.31)

Диаметр коллектора, см

(2.1.3)

Принимаем диаметр коллектора, см

Коллекторное деление, см

(2.1.3)

Ширина межламельной изоляции, см

Ширина коллекторной пластины, см

(2.1.3)

Ширина щетки, см

(2.1.3)



Выбираем из таблицы П-34 приложения IV [1] электрощетки металлографитные марки МГ64 со следующими размерами

Длина щетки, см

Ширина щетки, см

Высота щетки,см

Площадь щетки, см2

(2.1.36)

Плотность тока под щетками, А/ см2

(2.1.37)

Допускается для выборной марки щеток плотность тока до 25 А/см2

Длина коллектора, см

(2.1.3)

Размеры корпуса электродвигателя:

-Площадь сечения корпуса электродвигателя,см2

Тл

(2.1.3)

-Длина корпуса электродвигателя, см

m=4 см, размер выбираемый из конструкторских и технологических соображений

и включающий в себя вылет лобовых частей якоря, место под подшипниками, расстояние от якоря до коллектора, определяемое типом намотки [2].

(2.1.4)

-Толщина корпуса электродвигателя, см

(2.1.4)

2.2 Расчет цепи электродвигателя и характеристики холостого хода

Целью данного расчета является определение рабочей точки в собранной системе и определение полезного потока, отдаваемого магнитом в цепь. Расчет ведется по схеме замещения.

При расчете схемы замещения задаемся значением индукции в воздушном зазоре, выражая через нее индукции в различных участках магнитной цепи.



Схема замещения для расчета характеристики холостого хода представлена на рисунке 2.1

Рисунок 2.1 - Схема замещения характеристики холостого хода

Индукции в зубцах якоря по сечениям, Тл

(2.2.1)

см

(2.2.2)

см

(2.2.3)



см

(2.2.4)

(2.2.5)

(2.2.6)

Длины магнитных силовых линий в зубце по участкам, см

(2.2.7)

(2.2.8)

(2.2.9)

Рабочий поток в воздушном зазоре, Вб

(2.2.10)

(2.2.11)

Индукция в теле якоря, Вб

(2.2.1)

(2.2.13)

(2.2.1)

Длина магнитной силовой линии в теле якоря, см

(2.2.1)

Индукция в корпусе в электродвигателя, Вб

(2.2.1)

А/см

(2.2.1)

(2.2.1)

Длина магнитной силовой линии в корпусе, см.

(2.2.1)

(2.2.20)

Площадь стыка магнит-корпус, см2

(2.2.21)

Намагничивающая сила, необходимая для проведения полезного потока через стык магнит- корпус, А

(2.2.2)

(2.2.2)



Коэффициент воздушного зазора (Коэффициент Картера)

(2.2.24)

Намагничивающаяся сила, необходимая для проведения магнитного потока через воздушный зазор , А

(2.2.2)

(2.2.26)

Расчет таблицы для построения характеристики холостого хода.

По полученным значениям индукции принимаем значения напряженности, определенные по кривым намагничивания.

(2.2.27)

(2.2.28)

(2.2.2)

(2.2.3)

(2.2.3)

(2.2.3)

Таблица 2.1 - Определение индукции и напряженности

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	0,2	0,85	1	1,15	1,25
	0,19	0,79	0,93	1,07	1,17
	0,25	1,06	1,25	1,44	1,56
	1,24	5,29	6,22	7,16	7,78

Таблица 2.2 - Определение напряженности и намагничивающей силы

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	0,6	0,81	1,01	1,33	1,51
	1,23	3,36	10,3	13,8	52,8
	1,1	3,24	5,69	11,8	25,8
	0,06	0,08	0,1	0,13	0,15
	1,06	2,9	8,9	11,92	45,62
	0,95	2,8	4,92	10,19	22,29

-суммарная намагничивающая сила, необходимая для проведения потока по зубцу

-индукция в теле якоря

Таблица 2.3 - Определение намагничивающей силы по зубцу и индукции

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	2,07	5,78	13,92	22,25	68,06
	2,69	11,44	13,46	15,48	16,82



Таблица 2.4 - Определение напряженности и намагничивающей силы в теле якоря

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	1,49	3,64	5,54	12,1	27
	4,9	11,98	18,23	39,82	88,86

Таблица 2.5 - Определение Намагничивающей силы, необходимой для проведения потока по телу якоря

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	6,98	17,76	32,15	62,07	156,92

(2.2.3)

Таблица 2.6 - Определение намагничивающей силы, необходимой для проведения потока по якорю

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	9,05	23,55	46,06	84,32	224,97

(2.2.3)

Таблица 2.7 - Определение намагничивающей силы, необходимой для проведения потока по воздушному зазору

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	9,05	23,55	46,06	84,32	224,97

(2.2.3)



Таблица 2.8 - Определение намагничивающей силы, необходимой для проведения потока по якорю и зазору

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	20,13	70,62	101,45	148,01	294,2

(2.2.3)

Таблица 2.9 - Определение проводимости корпуса

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5

(2.2.3)

(2.2.3)

Таблица 2.10 - Определение потока в корпусе электродвигателя

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	0,30	1,22	1,53	1,87	2,67

(2.2.3) (2.2.4)

Таблица 2.11 - Определение напряженности корпуса

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	1,12	50	115	217	456



Таблица 2.12 - Определение намагничивающей силы, необходимой для проведения потока в корпусе электродвигателя

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	9,85	439,56	1,01х103	1,01х103	1,01х103

(2.2.4)

Индукция в стыке магнит-корпус:

(2.2.4)

Таблица 2.13 - Определение намагничивающей силы, необходимая для проведения потока через стык магнит- корпус

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	0,11	0,44	0,55	0,68	0,97
	8,69	35,33	44,36	54,39	77,69

(2.2.4)

Таблица 2.14 - Определение намагничивающей силы, которую должен обеспечить магнит

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	38,66	545,51	1,16х103	2,11х103	4,38х103

(2.2.4)



Таблица 2.15 - Определение напряженности поля магнита

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
					0,01
	3,22	45,46	96,4	175,84	365,05

(2.2.4)

- поток рассеяния

(2.2.46)

Таблица 2.16 - Определение потока отдаваемого во внешнюю цепь

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
					0,01
	0,28	2,27	4,21	7,15	14,15

(2.2.4)

индукция магнита (2.2.4)

Рабочая индукция магнита в системе:

и=75

Коэффициент, учитывающий уменьшение индукции магнита при нагреве до и

(2.2.4)



(2.2.5)

Индукция в воздушном зазоре

Полезный (рабочий поток) :

(2.2.5)

2.3 Расчет обмоточных данных якоря

Число проводников обмотки якоря.

(2.3.1)

(2.3.2)

Принимаем N=170

Средняя длина полувитка обмотки якоря, см

(2.3.3)

Сопротивление обмотки якоря в горячем состоянии, Ом

Коэффициент, учитывающий уменьшение индукции магнита при нагреве (2.3.4)

(2.3.5)

(2.3.6)

(2.3.7)

ЭДС, Наводимая в обмотке якоря, В

(2.3.8)

Число проводников обмотки якоря.

Число проводников в пазу

(2.3.9)

Площадь паза, заполненного изоляцией.



(2.3.1)

Коэффициент заполнения паза

(2.3.1)

2.4 Потери и КПД электродвигателя

Вес стали сердечника якоря, кг

гст=0,1 -удельный вес стали

kcт=0,95 -коэффициент заполнения пакета сталью

(2.4.1)

Вес коллектора, кг

гк=0,5 удельный вес коллектора

(2.4.2)

Вес стали зубцов якоря, кг



(2.4.3)

(2.4.4)

Вес меди обмотки якоря, кг

(2.4.5)

Вес якоря, кг

(2.4.6)

Удельные потери стали, Вт

Частота перемагничивания стали

(2.4.7)

е=4,5 для стали ИП-М-НТ

с=5,1

(2.4.8)



(2.4.9)

Потери на гистерезис и вихревые токи в стали якоря, Вт

(2.4.1)

(2.4.11)

Потери на гистерезис и вихревые токи в стали зубцов якоря, Вт

(2.4.1)

(2.4.1)

Полные магнитные потери на гистерезис и вихревые токи , Вт

(2.4.1)

Механические потери трения щеток о коллектор, Вт

Окружная скорость коллектора

(2.4.1)

м= 0,25 - коэффициент трения

сщ= 6,30 - удельное давление щеток, кПа

(2.4.1)

Механические потери на трение в подшипниках, Вт

Km=2

(2.4.1)

Механические потери на трение якоря об воздух, Вт

(2.4.18)

Суммарные механические потери, Вт

(2.4.19)



Потери в меди и в обмотке якоря, Вт

(2.4.20)

Полные потери в машине при загрузке, Вт

коэффициент, учитывающий добавочные потери

(2.4.21)

Полезная мощность электродвигателя, Вт

(2.4.22)

Коэффициент полезного действия при нагрузке

(2.4.23)



2.5 Проверка электродвигателя на стабильность против размагничивающей реакции якоря в пусковом режиме

Напряженность размагничивающего поля реакции якоря в пусковом режиме, А

(2.5.1)

(2.5.2)

(2.5.3)

(2.5.4)

Условие стабильности магнита против реакции якоря.

bHc- коэрцитивная сила магнита.

2073,744?2500



2.6 Расчет рабочих характеристик электродвигателя

Рабочие характеристики подсчитываются для различных значений тока якоря

(2.6.1)

Таблица 2.17 - Определение изменения напряжения

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	0,5хIa	0,8хIa	Ia	1,2хIa	1,5хIa
	0,04	0,07	0,08	0,1	0,13
	0,54	0,57	0,58	0,6	0,63

(2.6.2)

(2.6.3)

Таблица 2.18 - Определение ЭДС и частоты

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	11,5	11,04	10,28	9,52	9,07
	2090	2008	1887	1779	1759

(2.6.4)

Pстi=Pc (2.6.5)

(2.6.6)

(2.6.7)

(2.6.8)

Таблица 2.19 - Определение мощности

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	0,69	1,16	1,49	1,84	2,39
	10,57	11,04	11,137	11,72	12,27
	6,62	16,46	23,01	29,53	39,29

(2.6.9)

(2.6.1)

Таблица 2.20 - Определение момента и КПД

Хар-ка	i=1	i=2	i=3	i=4	i=5
	0,075	0,255	0,55	0,83	0,96
	58,9	77	77,8	73,7	70,5

Вывод: были проведены магнитоэлектрический и тепловой расчеты, а также рассчитаны рабочие характеристики проектируемого электродвигателя.



Раздел 3. Технологическая часть

3.1 Диагностика, техническое обслуживание и ремонт генератора переменного тока и реле регулятора

Проверка генератора на стенде.

Проверка на стенде позволяет определить исправность генератора и соответствие его характеристик номинальным. У проверяемого генератора щетки должны быть хорошо притерты к контактным кольцам коллектора, а сами кольца чистыми.

Схема соединений для проверки генератора на стенде

Рисунок 3.1 Схема соединений для проверки генератора на стенде генератор; 2- контрольная лампа; 3 - вольтметр; 4- амперметр; 5 - реостат; 6 - выключатель; 7 - аккумуляторная батарея.

Установите генератор на стенд и выполните соединения как указано на рисунке. Включите электродвигатель стенда, реостатом 5 установите напряжение на выходе генератора 13 В и доведите частоту вращения ротора до 5000 мин-1. Дайте генератору поработать на этом режиме не менее 10 мин, а затем замерьте силу тока отдачи. У исправного генератора она должна быть не менее 55 А.

Если замеренная величина отдаваемого тока меньше, то это говорит о неисправностях в обмотках статора и ротора или о повреждении вентилей. В этом случае необходима тщательная проверка обмоток и вентилей, чтобы определить место неисправности. Напряжение на выходе генератора проверяется при частоте вращения ротора 5000 мин-1. Реостатом 5 установите ток отдачи 15 А и замерьте напряжение на выходе генератора, которое должно быть (14,1±0,5) В при температуре окружающего воздуха и генератора (25±10)° С.

Если напряжение не укладывается в указанные пределы, то замените регулятор напряжения новым, заведомо исправным, и повторите проверку. Если напряжение будет нормальным, то, следовательно, старый регулятор напряжения поврежден и его необходимо заменить. А если напряжение по-прежнему не будет укладываться в указанные выше пределы, то необходимо проверить обмотки и вентили генератора.

Проверка генератора электронным осциллографом.

Осциллограф позволяет по форме кривой выпрямленного напряжения точно и быстро проверить исправность генератора и определить характер повреждения.

Для проверки соберите схему согласно рисунку. Отсоедините провод общего вывода трех дополнительных диодов от штекера «В» регулятора напряжения и примите меры, чтобы наконечник отсоединенного провода не замкнулся с массой генератора. К штекеру «В» регулятора присоедините провод от аккумуляторной батареи через контрольную лампу 1. Таким образом, обмотка возбуждения будет питаться только от аккумуляторной батареи.

Включите электродвигатель стенда и доведите частоту вращения ротора до 1500-2000 мин-1. Выключателем 6 отключите аккумуляторную батарею от клеммы «30» генератора и реостатом 4 установите ток отдачи 10 А.

Проверьте по осциллографу напряжение на клемме «30» генератора. При исправных вентилях и обмотке статора кривая выпрямленного напряжения имеет пилообразную форму с равномерными зубцами (I). Если имеется обрыв в обмотке статора либо обрыв или короткое замыкание в вентилях выпрямительного блока - форма кривой резко меняется: нарушается равномерность зубцов и появляются глубокие впадины (II и III).

Проверив форму кривой напряжения на клемме «30» генератора и убедившись, что она имеет нормальный вид, проверяют напряжение на штекере «61» или на наконечнике провода, отсоединенного от штекера «В» регулятора напряжения. Эти точки являются общим выводом трех дополнительных диодов (см. рис. Схема соединений генератора), питающих обмотку возбуждения при работе генератора. Форма кривой напряжения здесь также должна иметь правильную пилообразную форму. Неправильная форма кривой свидетельствует о повреждении дополнительных диодов.

Форма кривой выпрямленного напряжения генератора

Рисунок 3.2 Форма кривой выпрямленного напряжения генератора 1 - генератор исправен; 2 - вентиль пробит; 3 - обрыв в цепи вентиля.

Проверка обмотки возбуждения ротора. Обмотку возбуждения можно проверить, не снимая генератор с автомобиля, сняв только защитный кожух и регулятор напряжения вместе с щеткодержателем. Зачистив при необходимости шлифовальной шкуркой контактные кольца, омметром или контрольной лампой проверяют, нет ли обрыва в обмотке возбуждения и не замыкается ли она с массой.

Проверка статора. Статор проверяется отдельно, после разборки генератора. Выводы его обмотки должны быть отсоединены от вентилей выпрямителя. В первую очередь проверьте омметром или с помощью контрольной лампы и аккумуляторной батареи, нет ли обрывов в обмотке статора и не замыкаются ли ее витки на массу.

Изоляция проводов обмотки должна быть без следов перегрева, который происходит при коротком замыкании в вентилях выпрямительного блока. Статор с такой поврежденной обмоткой замените.

Наконец, необходимо проверить специальным дефектоскопом, нет ли в обмотке статора короткозамкнутых витков.

Проверка конденсатора. Конденсатор служит для защиты электронного оборудования автомобиля от импульсов напряжения в системе зажигания, а также для снижения помех радиоприему.

Повреждение конденсатора или ослабление его крепления на генераторе (ухудшение контакта с массой) обнаруживается по увеличению помех радиоприему при работающем двигателе.

Ориентировочно исправность конденсатора можно проверить мегомметром или тестером (на шкале 1-10 МОм). Если в конденсаторе нет обрыва, то в момент присоединения щупов прибора к выводам конденсатора стрелка должна отклониться в сторону уменьшения сопротивления, а затем постепенно вернуться обратно.

Емкость конденсатора, замеренная специальным прибором, должна быть 2,2 мкФ±20 %.

Проверка вентилей выпрямительного блока. Исправный вентиль пропускает ток только в одном направлении. Неисправный - может либо вообще не пропускать ток (обрыв цепи), или пропускать ток в обоих направлениях (короткое замыкание). В случае повреждения одного из вентилей выпрямителя необходимо заменять целиком выпрямительный блок. Короткое замыкание вентилей выпрямительного блока можно проверить, не снимая генератор с автомобиля, предварительно отсоединив провода от аккумуляторной батареи и генератора и сняв защитный кожух. Также отсоединяется провод от вывода «В» регулятора напряжения. У генератора со старым регулятором напряжения необходимо еще отсоединить вывод «Б» регулятора напряжения от клеммы «30» генератора. Проверить можно омметром или с помощью лампы (1-5 Вт, 12 В) и аккумуляторной батареи, как показано на рисунке.

Предупреждение. С целью упрощения крепления деталей выпрямителя три вентиля (с красной меткой) создают на корпусе «плюс» выпрямленного напряжения. Эти вентили «положительные» и они запрессованы в одну пластину выпрямительного блока, соединенную с выводом «30» генератора. Другие три вентиля («отрицательные» с черной меткой) имеют на корпусе «минус» выпрямленного напряжения. Они запрессованы в другую пластину выпрямительного блока, соединенную с «массой».

Сначала проверьте, нет ли замыкания одновременно в «положительных» и «отрицательных» вентилях. Для этого «плюс» батареи через лампу подсоедините к зажиму «30» генератора, а «минус» к корпусу генератора (I). Если лампа горит, то «отрицательные» и «положительные» вентили имеют короткое замыкание. Короткое замыкание «отрицательных» вентилей можно проверить, соединив «плюс» батареи через лампу с одним из болтов крепления выпрямительного блока, а «минус» с корпусом генератора (II). Горение лампы означает короткое замыкание в одном или нескольких «отрицательных» вентилях. Следует помнить, что в этом случае горение лампы может быть и следствием замыкания витков обмотки статора на корпус генератора. Однако такая неисправность встречается реже, чем короткое замыкание вентилей. Для проверки короткого замыкания в «положительных» вентилях «плюс» батареи через лампу соедините с зажимом «30» генератора, а «минус» - с одним из болтов крепления выпрямительного блока (III). Горение лампы укажет на короткое замыкание одного или нескольких «положительных» вентилей. Обрыв в вентилях без разборки генератора можно обнаружить либо осциллографом, либо при проверке генератора на стенде по значительному снижению (на 20-30 %) величины отдаваемого тока по сравнению с номинальным. Если обмотки, дополнительные диоды и регулятор напряжения генератора исправны, а в вентилях нет короткого замыкания, то причиной уменьшения отдаваемого тока является обрыв в вентилях.

Рисунок 3.3 Схемы для проверки вентилей выпрямителя.

Проверка дополнительных диодов.

Рисунок 3.4 Схема для проверки дополнительных диодов.

Короткое замыкание дополнительных диодов можно проверить без снятия и разборки генератора по схеме, приведенной на рисунке.

Также как и для проверки вентилей выпрямительного блока, при этом необходимо отсоединить провода от аккумуляторной батареи и генератора, снять защитный кожух генератора и отсоединить провод от вывода «В» регулятора напряжения. «Плюс» батареи через лампу (1-3 Вт, 12 В) присоедините к выводу «61» генератора, а «минус» к одному из болтов крепления выпрямительного блока. Если лампа загорится, то в каком-то из дополнительных диодов имеется короткое замыкание. Найти поврежденный диод можно только сняв выпрямительный блок и проверяя каждый диод в отдельности. Обрыв в дополнительных диодах можно обнаружить осциллографом по искажению кривой напряжения на штекере «61», а также по низкому напряжению (ниже 14 В) на штекере «61» при средней частоте вращения ротора генератора.

Проверка регулятора напряжения.

Рисунок 3.5 Схемы для проверки регулятора напряжения.

Работа регулятора напряжения заключается в непрерывном и автоматическом изменении силы тока возбуждения генератора таким образом, чтобы напряжение генератора поддерживалось в заданных пределах при изменении частоты вращения и тока нагрузки генератора.

Проверка на автомобиле. Для проверки необходимо иметь вольтметр постоянного тока со шкалой до 15-30 В класса точности не хуже 1,0.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ.

1. После 15 мин работы двигателя на средних оборотах при включенных фарах замерьте напряжение между клеммой «30» и массой генератора. Напряжение должно находиться в пределах 13,6-14,6 В.

2. В том случае, если наблюдается систематический недозаряд или перезаряд аккумуляторной батареи и регулируемое напряжение не укладывается в указанные пределы, регулятор напряжения необходимо заменить.

Проверка снятого регулятора. Регулятор, снятый с генератора, проверяется по схеме, приведенной на рис. Схемы для проверки регулятора напряжения. Регулятор, применявшийся до 1996 г., лучше проверять в сборе со щеткодержателем, по схеме (б), так как при этом можно сразу обнаружить обрывы выводов щеток и плохой контакт между выводами регулятора напряжения и щеткодержателя.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ.

1. Между щетками включите лампу 1-3 Вт, 12 В. К выводам «В», «Б» (если он есть) и к массе регулятора присоедините источник питания сначала напряжением 12 В, а затем напряжением 15-16 В.

2. Если регулятор исправен, то в первом случае лампа должна гореть, а во втором - гаснуть.

3. Если лампа горит в обоих случаях, то в регуляторе пробой, а если не горит в обоих случаях, то или в регуляторе имеется обрыв, или нет контакта между щетками и выводами регулятора напряжения (у генератора выпуска до 1996 г.).

Ремонт генератора, разборка генератора.

1 - регулятор напряжения в сборе с щеткодержателем у генераторов выпуска с 1996 г.; 2 - регулятор напряжения и щеткодержатель у генераторов выпуска до 1996 г.; 3 - колодка вывода дополнительных диодов; 4 - изолирующие втулки; 5 - выпрямительный блок; 6 - контактный болт;7 - статор; 8 - ротор;9 - дистанционная втулка; 10 - внутренняя шайба крепления подшипника; 11 - крышка со стороны привода; 12 - шкив; 13 - наружная шайба крепления подшипника; 14 - стяжной болт; 15 - передний шарикоподшипник ротора; 16 - втулка; 17 - крышка со стороны контактных колец; 18 - буферная втулка; 19 - поджимная втулка; 20 - конденсатор Рисунок 3.6 Ремонт и разборка генератора

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ.

1. Очистите и продуйте генератор сжатым воздухом. Ослабив стяжной хомут, отсоедините воздухозаборник 3 (см. рис. Снятие защитного кожуха генератора) от патрубка защитного кожуха 4. Отвернув два винта 1 и гайки с удлинителя 5 контактного болта, снимите защитный кожух 4. Отсоедините провод 6 от вывода «61» генератора и отверните удлинитель 5 контактного болта.

2. Застопорьте шкив генератора захватом, входящим в комплект приспособления 67.7823.9504, отверните гайку крепления шкива и съемником спрессуйте шкив. Снимите шпонку и коническую шайбу шкива.

3. В комплект приспособления 67.7823.9504 входит обычный съемник и захват. Последний состоит из двух стальных полуколец, которые вкладывают в ручей шкива. Полукольца имеют такое же сечение, как и ремень привода генератора. С одной стороны они соединены шарнирно, а с другой снабжены рычагами, которые сжимаются одной рукой при снятии шкива.

4. Отсоедините провод от штекера «В» регулятора напряжения.

5. Отсоедините провода регулятора и конденсатора от клеммы «30» генератора, отверните винты крепления регулятора 1 (см. рис. Детали генератора) напряжения и снимите его.

6. У генераторов выпуска до 1996 г., чтобы не сломать щетки при снятии щеткодержателя, вставьте лезвие отвертки между корпусом регулятора 2 и щеткодержателем и частично выдвиньте регулятор из генератора, оставив на месте щеткодержатель. После этого наклоните и извлеките регулятор совместно со щеткодержателем из генератора. Снимите конденсатор 20, отвернув винт крепления.

7. Отверните гайки стяжных болтов 14 и снимите крышку 11 генератора и ротор 8.

8. Отверните гайки болтов, соединяющих наконечники вентилей с выводами обмотки статора и извлеките статор 7 из крышки 17 генератора.

9. Отверните гайку контактного болта 6, отсоедините от колодки 3 штекер провода дополнительных диодов и снимите выпрямительный блок 5.

Сборка генератора.

Собирается генератор в последовательности, обратной разборке. При сборке генератора выпуска до 1996 г. (с разборным узлом регулятор- щеткодержатель) во избежание поломки щеток, перед установкой регулятора со щеткодержателем на место необходимо не вставлять полностью щеткодержатель в регулятор, а лишь частично задвинуть и в таком виде вставить в генератор. После установки щеткодержателя на место в крышке генератора, легким нажатием на регулятор вдвиньте его в генератор. Несоосность отверстий в лапах крышек генератора должна быть не более 0,4 мм. Поэтому при сборке необходимо вставлять в эти отверстия специальный калибр. Коническая пружинная шайба шкива выпуклой стороной должна соприкасаться с гайкой. Гайку шкива затягивайте моментом 38,4-88 Н·м (3,9-9,0 кгс·м)

Замена щеткодержателя.

Если щетки износились и выступают из щеткодержателя меньше, чем на 5 мм, то замените щеткодержатель со щетками. У генератора выпуска до 1996 г. для замены выдвиньте щеткодержатель из корпуса регулятора напряжения, нажав на вывод «В». Чтобы не повредить щетки, снимать и устанавливать регулятор напряжения с щеткодержателем необходимо как описано в подразделе 7.3.4.1 и в подразделе 7.3.4.2. У генераторов выпуска с 1996 г. с неразборным узлом регулятор-щеткодержатель заменяется щеткодержатель в сборе с регулятором напряжения. Перед установкой регулятора напряжения с новым щеткодержателем на место продуйте гнездо в генераторе от угольной пыли и протрите от масла, смешанного с угольной пылью.

Замена дополнительных диодов.

Для замены отпаяйте выводы поврежденного диода и аккуратно извлеките его из пластмассового держателя, не допуская резких ударов по выпрямительному блоку. Затем очистите место установки диода от остатков эпоксидной смолы, установите и припаяйте новый диод. Вывод диода с цветной меткой припаивайте к выводам вентилей. После припайки приклейте корпус диода к держателю эпоксидной смолой.

Замена подшипников ротора.

Чтобы извлечь неисправный подшипник из крышки со стороны привода, отверните гайки винтов, стягивающих шайбы крепления подшипника, снимите шайбы с винтами и на ручном прессе выпрессуйте подшипник. Если гайки винтов не отворачиваются (концы винтов раскернены), то спилите концы винтов. Устанавливать новый подшипник в крышку генератора можно только в том случае, если отверстие для подшипника не деформировано и диаметр его не более 42 мм. Если отверстие имеет больший диаметр или деформировано, замените крышку новой. Подшипник в крышку запрессовывается на прессе и затем зажимается между двумя шайбами, стянутыми винтами с гайками. После затягивания гаек концы винтов раскерните. При замене подшипника ротора со стороны контактных колец необходимо одновременно заменять и крышку, так как если подшипник поврежден, то повреждается и гнездо в крышке. Подшипник снимается с ротора съемником и напрессовывается на прессе.

3.2 Диагностика, техническое обслуживание и ремонт стартера легкового автомобиля.

Проверка стартера на стенде. Если есть сомнения в эффективности работы стартера, необходимо проверить его на стенде.

Рисунок 3.7 Схема соединений для проверки стартера на стенде.

1 - аккумуляторная батарея;2 - амперметр с шунтом на 1000 А; 3 - выключатель; 4 - реостат на 800 А; 5 - вольтметр с пределом шкалы не менее 15 В;6 - стартер

Присоединительные провода к источнику тока, амперметру и контактному болту тягового реле стартера должны иметь сечение не менее 16 мм2. Температура стартера при проверках должна быть (25±5)° С, а щетки - хорошо притерты к коллектору.

Проверка работоспособности. Порядок выполнения:

1. Замыкая выключатель 3, при напряжении источника тока 12 В три раза включите стартер с разными условиями торможения. Например, при тормозных моментах 2; 6 и 10 Н·м (0,2; 0,6 и 1 кгс·м). Длительность каждого включения стартера должна быть не более 5 с, а промежутки между включениями не менее 5 с.

2. Если стартер не вращает зубчатый венец стенда или его работа сопровождается ненормальным шумом, то разберите стартер и проверьте его детали.

Испытание в режиме полного торможения. Порядок выполнения:

1. Затормозите зубчатый венец стенда, включите стартер и замерьте ток, напряжение и тормозной момент, которые должны быть соответственно не более 550 А, не более 7,5 В и не менее 13,7 Н·м (1,4 кгс·м). Длительность включения стартера должна быть не более 5 с.

2. Если тормозной момент ниже, а сила тока выше указанных величин, то причиной этого может быть межвитковое замыкание в обмотке статора и якоря или замыкание обмоток на массу.

3. Если тормозной момент и потребляемая сила тока ниже указанных выше величин, то причиной может быть окисление и загрязнение коллектора, сильный износ щеток или снижение упругости их пружин, зависание щеток в щеткодержателях, ослабление крепления выводов обмотки статора, окисление или подгорание контактных болтов тягового реле.

4. При полном торможении якорь стартера не должен проворачиваться; если это происходит, то неисправна муфта свободного хода.

5. Для устранения неисправностей разберите стартер и замените или отремонтируйте поврежденные детали.

Испытание на режиме холостого хода. Порядок выполнения:

Выведите зубчатый венец стенда из зацепления с шестерней стартера. Включите стартер и замерьте потребляемый им ток и частоту вращения якоря стартера, которые должны быть соответственно не более 60 А и (5000±1000) мин-1 при напряжении на клеммах стартера 11,5-12 В.

2. Если сила тока и частота вращения вала якоря отличаются от указанных значений, то причины могут быть те же, что и в предыдущем испытании.

Проверка тягового реле. Установите между ограничительным кольцом 21 (см. рис. Стартер 35.3708) и шестерней прокладку толщиной 12,8 мм и включите реле. Напряжение включения реле при упоре шестерни в прокладку должно быть не более 9 В при температуре окружающей среды (20±5)° С. Если напряжение больше, то это указывает на неисправность реле или привода.

Реле включения стартера. Напряжение включения реле должно быть не более 8 В при температуре (23±5)° С. Если напряжение больше, то это указывает на неисправность реле или привода.

Ремонт стартера. Разборка стартера.

Рисунок 3.8 Ремонт и разборка стартера

- крышка стартера со стороны привода с промежуточным кольцом; 2 - резиновая заглушка; 3 - рычаг привода; 4 - тяговое реле; 5 - крышка со стороны коллектора; 6 - щетка; 7 - пружина щетки; 8 - защитный кожух;9 - стопорная шайба;10 - регулировочная шайба; 11 - корпус; 12 - стяжной болт; 13 - якорь; 14 - изолирующая трубка; 15 - обгонная муфта с шестерней привода; 16 - ограничительное кольцо

Разборка стартера.

1. Отверните гайку на нижнем контактном болту тягового реле и отсоедините от него вывод обмоток статора. Отверните гайки крепления тягового реле и снимите его. Выньте заглушку 2 (см. рис. Детали стартера) из передней крышки.

2. Отверните винты и снимите защитный кожух 8. Снимите стопорную шайбу 9, выверните стяжные болты 12 и отсоедините корпус 11 с крышкой 5 от крышки 1 с якорем 13.

3. Отверните винты крепления к щеткодержателям выводов обмотки статора и отсоедините корпус от крышки со стороны коллектора. Снимите пружины 7 и щетки 6.

4. Расшплинтуйте и выньте из крышки рычаг и якорь с приводом, а затем отсоедините рычаг от привода.

5. Чтобы снять с якоря привод, удалите стопорное кольцо из-под ограничительного кольца 16. Привод разбирается после снятия со ступицы муф...