Генератор - один из главных элементов электрооборудования автомобиля, обеспечивающий одновременное питание потребителей и подзаряд аккумуляторной батареи.

Принцип действия устройства построен на превращении механической энергии, которая поступает от мотора, в напряжение.

В комплексе с регулятором напряжения узел называется генераторной установкой.

В современных автомобилях предусмотрен агрегат переменного тока, в полной мере удовлетворяющий всем заявленным требованиям.

Устройство генератора

Элементы источника переменного тока спрятаны в одном корпусе, который также является основой для статорной обмотки.

В процессе изготовления кожуха применяются легкие сплавы (чаще всего алюминия и дюрали), а для охлаждения предусмотрены отверстия, обеспечивающие своевременный отвод тепла от обмотки.

В передней и задней части кожуха предусмотрены подшипники, к которым и крепится ротор - главный элемент источника питания.

В кожухе помещаются почти все элементы устройства. При этом сам корпус состоит из двух крышек, расположенных с левой и с правой стороны - около приводного вала и контрольных колец соответственно.

Две крышки объединяются между собой с помощью специальных болтов, изготовленных из алюминиевого сплава. Этот металл отличается незначительной массой и способностью рассеивать тепло.

Не менее важную роль играет щеточный узел, передающий напряжение на контактные кольца и обеспечивающий работу узла.

Изделие состоит из пары графитных щеток, двух пружин и щеткодержателя.

Также уделим внимание элементам, расположенным внутри кожуха:

Какие требования предъявляются к автомобильному генератору?

К генераторной установке автомобиля выдвигается ряд требований:

• Напряжение на выходе устройства и, соответственно, в бортовой сети должно поддерживаться в определенном диапазоне, вне зависимости от нагрузки или частоты вращения коленвала.
• Выходные параметры должны иметь такие показатели, чтобы в любом из режимов работы машины АКБ получала достаточное напряжение заряда.

При этом каждый автовладелец должен особое внимание уделять уровню и стабильности напряжения на выходе. Это требование вызвано тем, что аккумулятор чувствителен к подобным изменениям.

Например, в случае снижения напряжения ниже нормы АКБ не заряжается до необходимого уровня. В итоге возможны проблемы в процессе пуска мотора.

В обратной ситуации, когда установка выдает повышенное напряжение, аккумулятор перезаряжается и быстрее ломается.

Принцип работы автомобильного генератора, особенности схемы

Принцип действия генераторного узла построен на эффекте электромагнитной индукции.

В случае прохождения магнитного потока через катушку и его изменения, на выводах появляется и меняется напряжение (в зависимости от скорости изменения потока). Аналогичным образом работает и обратный процесс.

Так, для получения магнитного потока требуется подать на катушку напряжение.

Выходит, что для создания переменного напряжения требуются две составляющие:

• Катушка (именно с нее снимается напряжение).
• Источник магнитного поля.

Не менее важным элементом, как отмечалось выше, является ротор, выступающий в роли источника магнитного поля.

У полюсной системы узла присутствует остаточный магнитный поток (даже при отсутствии тока в обмотке).

Этот параметр небольшой, поэтому способен вызвать самовозбуждение только на повышенных оборотах. По этой причине по обмотке ротора пропускают сначала небольшой ток, обеспечивающий намагничивание устройства.

Упомянутая выше цепочка подразумевает прохождение тока от АКБ через лампочку контроля.

Главный параметр здесь - сила тока, которая быть в пределах нормы. Если ток будет завышенным, аккумулятор быстро разрядится, а если заниженным - возрастет риск возбуждения генератора на ХХ мотора (холостых оборотах).

С учетом этих параметров подбирается и мощность лампочки, которая должна составлять 2-3 Вт.

Как только напряжение достигает требуемого параметра, лампочка гаснет, а обмотки возбуждения питаются от самого автомобильного генератора. При этом источник питания переходит в режим самовозбуждения.

Снятие напряжения производится со статорной обмотки, которая выполнена в трехфазном исполнении.

Узел состоит 3-х индивидуальных (фазных) обмоток, намотанных по определенному принципу на магнитопроводе.

Токи и напряжения в обмотках смещены между собой на 120 градусов. При этом сами обмотки могут собираться в двух вариантах - «звездой» или «треугольником».

Если выбрана схема «треугольник», фазные токи в 3-х отмотках будут в 1,73 раза меньше, чем общий ток, отдаваемый генераторной установкой.

Вот почему в автомобильных генераторах большой мощности чаще всего применяется схема «треугольника».

Это как раз объясняется меньшими токами, благодаря которым удается намотать обмотку проводом меньшего сечения.

Такой же провод можно использовать и в соединениях типа «звезда».

Чтобы созданный магнитный поток шел по назначению, и направлялся к статорной обмотке, катушки находятся в специальных пазах магнитопровода.

Из-за появления магнитного поля в обмотках и в статорном магнитопроводе, появляются вихревые токи.

Действие последних приводит к нагреву статора и снижению мощности генератора. Для уменьшения этого эффекта при изготовлении магнитопровода применяются стальные пластины.

Выработанное напряжение поступает в бортовую сеть через группу диодов (выпрямительный мост), о котором упоминалось выше.

После открытия диоды не создают сопротивления, и дают току беспрепятственно проходить в бортовую сеть.

Но при обратном напряжении I не пропускается. Фактически, остается только положительная полуволна.

Некоторые производители автомобилей для защиты электроники меняют диоды на стабилитроны.

Главной особенностью деталей является способность не пропускать ток до определенного параметра напряжения (25-30 Вольт).

После прохождения этого предела стабилитрон «пробивается» и пропускает обратный ток. При этом напряжение на «плюсовом» проводе генератора остается неизменным, что не несет риски для устройства.

К слову, способность стабилитрона поддерживать на выводах постоянное U даже после «пробоя» применяется в регуляторах.

В результате после прохождения диодного моста (стабилитронов) напряжение выпрямляется, становится постоянным.

У многих типов генераторных установок обмотка возбуждения имеет свой выпрямитель, собранный из 3-х диодов.

Благодаря такому подключению, протекание тока разряда от АКБ исключено.

Диоды, относящиеся к обмотке возбуждения, работают по аналогичному принципу и питают обмотку постоянным напряжением.

Здесь выпрямительное устройство состоит из шести диодов, три их которых являются отрицательными.

В процессе работы генератора ток возбуждения ниже параметра, который отдает автомобильный генератор.

Следовательно, для выпрямления тока на обмотке возбуждения достаточно диодов с номинальным током до двух Ампер.

Для сравнения силовые выпрямители имеют номинальный ток до 20-25 Ампер. Если требуется увеличить мощность генератора, ставится еще одно плечо с диодами.

Режимы работы

Чтобы разобраться в особенностях функционирования автомобильного генератора, важно понять особенности каждого из режимов:

• В процессе пуска двигателя главным потребителем электрической энергии выступает стартер. Особенностью режима является создание повышенной нагрузки, что приводит к уменьшению напряжения на выходе АКБ. Как следствие, потребители берут ток только с аккумулятора. Вот почему при таком режиме батарея разряжается с наибольшей активностью.
• После завода двигателя автомобильный генератор переходит в режим источника питания. С этого момента устройство дает ток, который необходим для питания нагрузки в автомобиле и подзаряда АКБ. Как только аккумулятор набирает требуемую емкость, уровень зарядного тока снижается. При этом генератор продолжает играть роль главного источника питания.
• После подключения мощной нагрузки, например, кондиционера, обогрева салона и прочих, скорость вращения ротора замедляется. В этом случае автомобильный генератор уже не способен покрыть потребности автомобиля в токе. Часть нагрузки перекладывается на АКБ, который работает в параллель с источником питания и начинает постепенно разряжаться.

Регулятор напряжения - функции, типы, контрольная лампа

Ключевым элементом генераторной установки является регулятор напряжения - устройство, поддерживающее безопасный уровень U на выходе статора.

Такие изделия бывают двух типов:

• Гибридные - регуляторы, электрическая схема которых включает в себя как электронные приборы, так и радиодетали.
• Интегральные - устройства, в основе которых лежит тонкопленочная микроэлектронная технология. В современных автомобилях наибольшее распространение получил именно этот вариант.

Не менее важный элемент - контрольная лампа, смонтированная на приборной панели, по которой можно делать вывод о наличии проблем с регулятором.

Зажигание лампочки в момент пуска мотора должно быть кратковременным. Если же она горит постоянно (когда генераторная установка в работе), это свидетельствует о поломке регулятора или самого узла, а также необходимости ремонта.

Тонкости крепления

Фиксация генераторной установки производится при помощи специального кронштейна и болтового соединения.

Сам узел крепится в передней части двигателя, благодаря специальным лапам и проушинам.

Если на автомобильном генераторе предусмотрены специальные лапы, последние находятся на крышках мотора.

В случае применения только одной фиксирующей лапы, последняя ставится только на передней крышке.

В лапе, установленной в задней части, как правило, предусмотрено отверстие с установленной в нем дистанционной втулкой.

Задача последней заключается в устранении зазора, созданного между упором и креплением.

Крепление генератора Audi A8.

А так агрегат крепиться на ВАЗ 21124.

Неисправности генератора и способы их устранения

Электрооборудование автомобиля имеет свойство ломаться. При этом наибольшие проблемы возникают с АКБ и генератором.

В случае выхода из строя любого из этих элементов эксплуатация ТС в нормальном режиме работы становится невозможной или же авто оказывается вовсе обездвиженным.

Все поломки генератора условно делятся на две категории:

• Механические . В этом случае проблемы возникают целостностью корпуса, пружин, ременным приводом и прочими элементами, которые не связаны с электрической составляющей.
• Электрические . Сюда относятся неисправности диодного моста, износ щеток, замыкание в обмотках, поломки реле регулятора и прочие.

Теперь рассмотрим список неисправностей и симптомы более подробно.

1. На выходе недостаточный уровень зарядного тока:

2. Вторая ситуация.

Когда автомобильный генератор выдает необходимый уровень тока, но АКБ все равно не заряжается.

Причины могут быть разными:

• Низкое качество протяжки контакта «массы» между регулятором и основным узлом. В этом случае проверьте качество контактного соединения.
• Выход из строя реле напряжения - проверьте и поменяйте его.
• Износились или зависли щетки - замените или очистите от грязи.
• Сработало защитное реле регулятора из-за наличия замыкания на «массу». Решение - отыскать место повреждения и убрать проблему.
• Прочие причины - замасливание контактов, поломка регулятора напряжения, витковое замыкание в обмотках статора, плохое натяжение ремня.

3. Генератор работает, но издает повышенный шум.

Вероятные неисправности:

• Замыкание между витками статора.
• Износ места для посадки подшипника.
• Послабление шкивной гайки.
• Разрушение подшипника.

Ремонт генератора автомобиля всегда должен начинаться с точной диагностики проблемы, после чего причина устраняется путем профилактических мер или замены вышедшего из строя узла.

Практика эксплуатации показывает, что поменять автомобильный генератор несложно, но для решения задачи требуется соблюдать ряд правил:

• Новое устройство должно иметь аналогичные токоскоростные параметры, как и у заводского узла.
• Энергетические показатели должны быть идентичными.
• Передаточные числа у старого и нового источника питания должны совпадать.
• Устанавливаемый узел должен подходить по размерам и с легкостью крепится к мотору.
• Схемы нового и старого автомобильного генератора должны быть одинаковыми.

Учтите, что устройства, смонтированные на автомобилях зарубежного производства, фиксируются не так, как отечественного, к примеру, как на генератор TOYOTA COROLLA
и Лада Гранта
.Следовательно, если менять иностранный агрегат изделием отечественного производства, придется установить новое крепление.

В завершение рассказа об автомобильных генераторах стоит выделить ряд советов, что необходимо, а чего нельзя делать автовладельцам в процессе эксплуатации.

Главный момент - установка, в процессе которой важно с предельным вниманием подойти к подключению полярности.

Если ошибиться в этом вопросе, выпрямительное устройство поломается и возрастает риск возгорания.

Аналогичную опасность несет и пуск двигателя при некорректно подключенных проводах.

Чтобы избежать проблем в процессе эксплуатации, стоит придерживаться ряда правил:

• Следите за чистотой контактов и контролируйте исправность электрической проводки автомобиля. Отдельное внимание уделите надежности соединения. В случае применения плохих контактных проводов уровень бортового напряжения выйдет за допустимый предел.
• Следите за натяжкой генератора. В случае слабого натяжения источник питания не сможет выполнять поставленные задачи. Если же перетянуть ремень, это чревато быстрым износом подшипников.
• Отбрасывайте провода от генератора и АКБ при выполнении электросварочных работ.
• Если контрольная лампочка загорается и продолжает гореть после пуска мотора, выясните и устраните причину.

Отдельное внимание стоит уделить реле-регулятору, а также проверке напряжения на выходе источника питания. В режиме заряда этот параметр должен быть на уровне 13,9-14,5 Вольт.

Кроме того, время от времени проверяйте износ и достаточность усилия щеток генератора, состояние подшипников и контактных колец.

Высота щеток должна измеряться при демонтированном держателе. Если последний износился до 8-10 мм, требуется замена.

Что касается усилия пружин, удерживающих щетки, оно должно быть на уровне 4,2 Н (для ВАЗ). При этом осматривайте контактные кольца - на них не должно быть следов масла.

Также автовладелец должен запомнить и ряд запретов, а именно:

• Не оставляйте машину с подключенной АКБ, если имеются подозрения поломки диодного моста. В противном случае аккумулятор быстро разрядится, и возрастает риск воспламенения проводки.
• Не проверяйте правильность работы генератора путем перемыкания его выводов или отключения АКБ при работающем двигателе. В этом случае возможна поломка электронных элементов, бортового компьютера или регулятора напряжения.
• Не допускайте попадания технических жидкостей на генератор.
• Не оставляйте включенным узел в случае, если клеммы АКБ были сняты. В противном случае это может привести к поломке регулятора напряжения и электрооборудования авто.

Напряжение генераторов постоянного и переменного тока зависит от частоты вращения ротора, значения отдаваемого тока, магнит­ного потока возбуждения, сопротивления обмотки якоря (у гене­ратора постоянного тока) и полного сопротивления обмотки ста­тора (у генераторов переменного тока).

Если учитывать (при грубом приближении) только основные фак­торы, то можно считать, что

Таким образом, для обеспечения постоянства напряжения гене­ратора при изменении частоты вращения ротора необходимо обратно пропорционально частоте изменять магнитный поток. Так как магнитный поток определяется силой тока возбуждения, регулирование напряжения осуществляется периодическим включе­нием в цепь возбуждения генератора и отключением из этой цепи добавочного резистора с постоянным сопротивлением. В настоя­щее время применяются вибрационные и полупроводниковые регу­ляторы напряжения.

Вибрационный регулятор напряжения . Вибрационный регулятор (рис. 18,а) имеет добавочный резистор Rд, который включается по­следовательно с обмоткой возбуждения ОВ. При замыкании контак­тов 4, один из которых неподвижен, а другой расположен на якорьке 3, добавочный резистор замкнут накоротко. Основная обмот­ка ОО регулятора, намотанная на сердечнике 5, включена на пол­ное напряжение генератора. Пружина 2 оттягивает якорек вверх, удерживая контакты в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения ОВ через контакты, якорек и ярмо 1 подключена, минуя добавочный резистор.

При неработающем генераторе в основной обмотке 00 регуля­тора тока нет и контакты под действием пружины замкнуты. С увеличением частоты вращения сила тока возбуждения генерато­ра и его напряжение растут. При этом увеличивается сила тока основной обмотки 00 регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленной величины, силы магнитного притяжения якорька к сердечнику недостаточно для преодоления силы натяжения пружины и контакты регуля­тора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения про­ходит, минуя добавочный резистор.

При дальнейшем увеличении напряжения генератора наступает такой момент, когда сила магнитного притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора размыкаются. Вследствие этого в цепь обмотки возбуж­дения включается добавочный резистор, и напряжение генератора резко падает.

Уменьшение напряжения приводит к уменьшению тока в обмотке регулятора напряжения и, следовательно, силы притяжения якорька к сердечнику. В результате контакты регулятора вновь замыкаются, а затем при увеличении напряжения генератора размыкаются.

Описанный процесс периодически повторяется. В результате этого возникают пульсации напряжения (рис. 18, б). Среднее значение напряжения Uср, измеряемое вольтметром, определяет регули­руемое напряжение генератора. С увеличением частоты враще­ния увеличивается время разомкнутого состояния t р и уменьшается время замкнутого состояния t 3 . Это приводит к уменьшению тока возбуждения I B (рис. 19).

Напряжение генератора, поддерживаемое регулятором, зависит от силы натяжения пружины. Изменением силы натяжения пружины осуществляется регулировка напряжения генераторной установки.

Уменьшение пульсаций напряжения происходит следующим обра­зом. Пульсации напряжения генератора зависят от частоты колебаний якорька регулятора. Чтобы пульсации напряжения не оказывали влияния на работу потребителей, якорек регулятора должен колебаться с частотой не менее 30 Гц. Кроме того, с увеличением частоты колебаний якорька уменьшается износ контактов.

Частоту колебаний повышают применением специальных уско­ряющих обмоток, которые наматывают на сердечник регулятора, или ускоряющих резисторов. Наиболее часто применяют схему вибрационного регулятора напряжения с ускоряющим резистором (рис. 20). Здесь основная обмотка 00 регулятора подключается к генератору через ускоряющий резистор Rу, который включен последовательно с резистором Rд. Резистор Rу также является добавочным в цепи обмотки возбуждения генератора. Таким обра­зом, напряжение на обмотке регулятора равно разности между напряжением генератора и падением напряжения в ускоряющем резисторе.

Ускоряющее действие резистора Rу заключается в следующем.При замкнутых контактах регулятора через ускоряющий резистор походит ток только обмотки регулятора, величина которого составляет доли ампера. Напряжение, приложенное к обмотке регулятора, почти равно напряжению генератора, так как падение напряжения в ускоряющем резисторе очень незначительно.

При размыкании контактов ток возбуждения генератора, который вследствие явления самоиндукции не может изменяться скачком, в первый момент сохраняет свою величину и направление. Ток возбуждения проходит по ускоряющему резистору, что приво­дит к резкому увеличению падения напряжения на нем и резкому уменьшению напряжения на обмотке регулятора. Скачкообразное уменьшение напряжения в ос­новной обмотке 00 регулятора в момент размыкания контактов резко уменьшает в ней ток, а следовательно, и силу притя­жения якоря регулятора к се­рдечнику. Благодаря этому кон­такты быстро замыкаются вновь. В результате частота колебаний якоря увеличива­ется до 150-250 Гц и, сле­довательно, уменьшается пуль­сация напряжения. При при­менении ускоряющих устройств возникает отрицательное явление, связанное с увеличением напряжения генератора при увеличении частоты вращения ротора. Возрастание напряжения с увеличением частоты вращения ротора предотвращается при помощи выравнивающих обмоток или выравнивающих резисторов.

Для стабилизации напряжения наибольшее распространение получили схемы с выравнивающими обмотками (рис. 21).

Выравнивающую обмотку ВО включают в цепь через контакты регулятора последовательно с обмоткой возбуждения ОВ генератора. Ее наматывают на сердечник таким образом, чтобы ее магнитный по­ток противодействовал магнитному потоку основной обмотки 00 ре­гулятора. Магнитный поток, создаваемый выравнивающей обмоткой, значительно меньше магнитного потока, создаваемого основной обмоткой регулятора.

При увеличении частоты вращения ротора в результате увеличе­ния времени разомкнутого состояния контактов уменьшается сила то­ка не только в основной, но и в выравнивающей обмотке. Поэ­тому уменьшение магнитного потока, создаваемого основной об­моткой, сопровождается таким же по величине уменьшением магнит­ного потока, создаваемого выравнивающей обмоткой, и результи­рующий магнитный поток почти не изменяется. В результате размыкание контактов регулятора происходит независимо от частоты вращения ротора при напряжении, установленном регулировкой.

Рабочая температура регулятора меняется в значительных преде­лах (от -50 до +125 °С). Сопротивление основной обмотки регулятора напряжения, выполняемой из меди, изменяется от тем­пературы (возрастает на 40% при нагреве обмотки на 100 °С). Поэ­тому при повышении температуры основной обмотки уменьшается ток в ней и, следовательно, магнитный поток. В результате регулятор начинает работать при напряжении, большем того, на которое он от­регулирован.

Температурная компенсация осуществляется следующим обра­зом.

Для уменьшения влияния температуры на работу вибрацион­ного регулятора последовательно основной обмотке регулятора, которую выполняют с меньшим сопротивлением, включают доба­вочный резистор из нихрома или константана. Сопротивление этих материалов практически не* меняется от температуры. В резуль­тате суммарное изменение сопротивления цепи основной обмотки регулятора от температуры в несколько раз уменьшится. Таким образом, возрастание регулируемого напряжения составит пример­но 10% при нагреве на 100 °С. В ряде регуляторов роль термокомпенсационного резистора выполняет ускоряющий резистор.

Для более полной термокомпенсации вместе с резистором применяют биметаллическую пластину, на которой подвешивают якорек регулятора. Биметаллическая пластина имеет два слоя. Материалы слоев обладают резко отличающимися коэффициентами теплового расширения.

Биметаллическую пластину приклепывают к якорьку и закреп­ляют на ярме регулятора. При этом слой материала с малым коэф­фициентом температурного расширения обращен к сердечнику. При повышении температуры пластина изгибается и создает усилие, направленное против усилия пружины, и таким образом способствует вступлению регулятора в работу при меньшем напря­жении. Таким образом и обеспечивается температурная компенсация.

Для термокомпенсации применяют также магнитные шунты. Маг­нитный шунт МШ (см. рис. 26) представляет собой пластину из железоникелевого или иного термомагнитного сплава с магнитным сопротивлением, увеличивающимся при повышении температуры. Пластина закреплена в верхней части регулятора между сердечником и ярмом параллельно якорьку.

При повышении температуры магнитное сопротивление шунта возрастает. При низких температурах магнитное сопротивление шунта мало, и часть магнитного потока сердечника, минуя якорек, замыкается через магнитный шунт. Таким образом компенсируется изменение магнитного потока, возникающее в резуль­тате изменения сопротивления основной обмотки регулятора от температуры. Применение магнитного шунта исключает необходи­мость в термокомпенсационном резисторе и биметаллической пла­стине.

Недостатки вибрационных регуляторов состоят в следующем. Вибрирующие контакты и пружины являются основным недо­статком вибрационных регуляторов, затрудняющим их настройку и повышающим чувствительность к вибрации. В результате изменения характеристик пружин вибрационные устройства подвер­жены разрегулировкам.

Обычный вибрационный регулятор напряжения может приме­няться с генераторами, у которых сила тока возбуждения не более 1,5-1,8 А. При больших значениях силы тока значительно сокра­щается срок службы контактов.

Особенно сказываются недостатки вибрационных регуляторов при работе с генераторными установками переменного тока, у которых сила тока возбуждения значительно больше, чем у гене­раторов постоянного тока. Чтобы получить возможность использо­вать вибрационный регулятор с мощными генераторами, применя­ют следующие способы. Часто используют не один, а два регуля­тора напряжения. Для этого обмотку возбуждения генератора раз­деляют на две одинаковые по своим параметрам и параллельно включенные ветви. Сила тока каждой ветви регулируется своим регулятором. При этом сила тока, разрываемого контактами, уменьшается вдвое.

Для уменьшения силы тока разрыва применяют также двухсту­пенчатое регулирование напряжения. Двухступенчатый регулятор напряжения имеет две пары контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением. Подробно работа двухступенчатого регу­лятора рассмотрена на конкретном примере. Недостатки вибрационных регуляторов вызвали в последние годы применение с мощными генераторами полупроводниковых регуляторов напряже­ния.

Полупроводниковые регуляторы напряжения . В полупроводнико­вых регуляторах сила тока возбуждения регулируется при помощи транзисторов, эмиттерноколлекторная цепь которого включена по­следовательно с обмоткой возбуждения генератора.

Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регу­лятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор переключается в закрытое состояние (разомкну­тые контакты). При понижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние (замкнутые кон­такты). В состоянии «открыт» сопротивление транзистора составляет доли ома, в состоянии «закрыт» - бесконечно большое значение. Полупроводниковые регуляторы напряжения могут выполняться контактно-транзисторными и бесконтактными.

Контактно-транзисторный регулятор (рис. 22) содержит в своей схеме вибрационное реле, управляющее транзистором Т.

Работает регулятор следующим образом. До момента достиже­ния генератором регулируемого значения напряжения U r силы тока обмотки вибрационного реле недостаточно, чтобы контакты замкну­лись. При этом транзистор открыт, так как через него проте­кает ток базы по цепи: «плюс» генератора, переход эмиттер-база, резистор R б, корпус генератора.

Через обмотку возбуждения ОВ в этом случае протекает полный ток возбуждения, и напряжение генератора возрастает с возрастанием частоты вращения ротора. Полное отпирание тран­зистора осуществляется подбором сопротивления резистора R б.

При достижении напряжением генератора регулируемого значе­ния ток в основной обмотке OO реле достигает значения, при котором реле срабатывает. При замкнутых контактах потенциалы базы и эмиттера становятся равными, так как контакты шунтиру­ют переход эмиттер - база. Вследствие этого ток базы становится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора.

В результате запирания транзистора ток возбуждения, под­держиваемый э.д.с. самоиндукции обмотки возбуждения, протекая через гасящий диод Д r , уменьшается. При этом уменьшается напряжение генератора U r , контакты реле размыкаются, и тран­зистор открывается. Затем процесс повторяется.

Гасящий контур, выполняемый обычно в виде диода Д r , явля­ется обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если бы его не было, э.д.с. самоиндукции обмотки возбуждения, возникающая в момент закрытого состояния транзистора и достига­ющая несколько сотен вольт, могла бы вызвать пробой коллектор­ного перехода и отказ транзистора в работе.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличива­ется срок их службы. Однако надежность работы регулятора по-прежнему определяется усталостной прочностью и возможной разрегулировкой пружины. Указанный недостаток исключен в бес­контактных схемах регулирования напряжения.

Бесконтактный регулятор напряжения (рис. 23) содержит тран­зистор T1, который выполняет функции контактов в контактно транзисторном регуляторе. Управление транзистором T1 осуществля­ется резисторами R1, R2 и стабилитроном Д1.

При напряжении генератора меньше регулируемого значения напряжение на резисторе R1, включенном параллельно стабилитро­ну Д1, меньше значения, соответствующего пробою стабилитрона. Стабилитрон при этом не проводит ток. следовательно, ток базы транзистора T1 равен нулю. Транзистор T1 при этом закрыт, что соответствует разомкнутому состоянию контактов, а транзистор Т2 открыт.

При достижении генератором уровня напряжения, соответ­ствующего регулируемому значению, напряжение на резисторе R1 повышается до значения, при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление в обратном направлении резко уменьша­ется. В результате возникает ток базы транзистора T1, проте­кающий по цепи: «плюс» генератора, переход эмиттер - база тран­зистора T1, стабилитрон Д1, резистор R2, «минус» генератора. Транзистор T1 при этом открывается, что соответствует замкнутому состоянию контактов, транзистор Т2 запирается, а ток возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого напряже­ние на стабилитроне снижается ниже напряжения стабилизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора T1. Транзистор T1 запи­рается, а транзистор Т2 переключается в открытое состояние и т. д. Соотношение сопротивлений резисторов R1 и R2 определяет уровень регулируемого напряжения.

Схемы бесконтактных регуляторов, применяемых на практике, имеют ряд дополнительных элементов, улучшающих рабочие ха­рактеристики. Назначение дополнительных элементов рассмотрено на примерах схем конкретных регуляторов.

Похожая информация.

Начальник _____________ АШ (СТК)

«__»_______________200__ г

ПЛАН-КОНСПЕКТ

ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЙ ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ

Тема 3.3.Генератор и реле-регулятор.

Вопросы: Назначение, принцип действия и устройство генератора. Привод генератора. Выпрямители, их назначение, установка и действие в цепи генератора.

Неисправности генератора, их причины, способы обнаружения и устранения.

Назначение, общее устройство и принцип действия реле-регулято­ра. Реле-регуляторы, применяемые на изучаемых автомобилях, особен­ности их устройства и работы.

Возможные неисправности реле-регулятора, их причины, способы выявления и устранения

Метод занятия: рассказ, беседа.

Время: 2 часа

ХОД ЗАНЯТИЯ

1ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Проверяю наличие личного состава

Довожу тему и учебные вопросы

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

Генераторные установки

Условия работы и классификация генераторных установок. Генераторная установка (генератор с реле-регулятором) явля­ется основным источником электрической энергии на автомо­биле. Она предназначена для питания приемников (потребите­лей) и заряда аккумуляторной батареи. Генератор преобразует механическую энергию двигателя внутреннего сгорания в элек­трическую. Реле-регулятор автоматически управляет работой генератора.

Генератор механически связан с коленчатым валом двигате­ля. Это, в основном, определяет те специфические условия, в которых работает генераторная установка: переменная часто­та вращения ротора, пропорциональная частоте вращения ко­ленчатого вала двигателя; широкий диапазон изменения нагруз­ки (в пять-шесть раз), пропорциональный мощности включен­ных приемников; большой диапазон изменения температуры (от минус 40 до плюс 80°С); запыленность и влажность воздуха; возможность полного погружения в воду при преодолении вод­ной преграды.

Назначение и условия работы определяют следующие тре­бования к генераторным установкам:

Обеспечить положительный баланс электрической энергии в бортовой сети, т.е. вырабатывать ее столько, сколько необхо­димо приемникам и аккумуляторной батарее;

Масса и габариты генераторной установки должны быть
минимальными;

Напряжение питания должно быть постоянным во всем ди­апазоне рабочих режимов частоты вращения и нагрузки;

Ресурс работы должен быть равен или больше ресурса ра­боты двигателя.

Генераторы классифицируют по напряжению, роду тока, возбуждению, наличию щеток, степени защиты от внешних воздействий, способу подавления радиопомех.

Номинальные напряжения генераторов и генераторных ус­тановок могут быть 7, 12 и 28В. Имеются генераторные уста­новки с двумя различными уровнями напряжения, предназна­ченные для питания различных приемников. Независимо от уровня напряжения генераторы могут быть постоянного и пе­ременного тока. К генераторам постоянного тока относятся такие, у которых переменный ток преобразуется в постоянный щеточно-коллекторным узлом. Все остальные генераторы от­носятся условно к генераторам переменного тока, в том числе и генераторы, у которых вырабатываемый ими ток полностью выпрямляется встроенными в корпус генератора специальны­ми устройствами-выпрямителями.

Возбуждение генераторов может осуществляться от элект­ромагнитов и постоянных магнитов.

Генераторы с постоянными магнитами имеют целый ряд преимуществ по сравнению с генераторами, имеющими элект­ромагнитное возбуждение. Основные из них: более высокая надежность в работе и простота конструкции. Однако наряду с указанными преимуществами генераторы переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов имеют и недостатки, которые ограничивают их широкое применение. Это трудно­сти регулирования напряжения и низкий предел мощности.

Генераторы с электромагнитным возбуждением классифи­цируются в зависимости от схемы включения обмотки возбуж­дения. Если обмотка возбуждения включена последовательно с якорем, генератор называется генератором с последователь­ным возбуждением, а если параллельно-с параллельным воз­буждением. Генераторы со смешанным возбуждением имеют параллельную и последовательную обмотки.

Если обмотка возбуждения питается от постороннего источ­ника постоянного тока, такой генератор называется генерато­ром с независимым возбуждением. Если же обмотка возбужде­ния питается от зажимов якоря, такой генератор называется генератором с самовозбуждением

Генераторы могут быть с щетками и без щеток. Щетки при­меняются для обеспечения электрического контакта между под­вижными и неподвижными деталями. Поскольку в этом узле имеет место трение скольжения, щетки истираются, имеют ог­раниченный ресурс и низкую надежность. Поэтому разработа­ны конструкции безщеточных генераторов, лишенных указан­ных недостатков.

Государственным стандартом предусмотрено шесть степе­ней защиты электротехнических изделий от случайного сопри­косновения человека с токоведущими и движущимися частями, а также от проникновения посторонних твердых тел внутрь корпуса. Кроме того, предусматривается восемь степеней за­щиты от проникновения воды внутрь корпуса.

По способу подавления радиопомех генераторы могут быть: неэкранированные, с частичной экранировкой и экранирован­ные.

Технические характеристики генераторов оцениваются сле­дующими основными параметрами:

Номинальной или максимальной силой тока;

Мощностью и удельной мощностью;

Напряжением;

Частотой вращения в режиме холостого хода, при которой генератор развивает номинальное напряжение (начало отдачи);

Максимальной частотой вращения, при которой генератор развивает номинальную мощность (полной отдачей);

Коэффициентом полезного действия.

Устройство генераторов постоянного тока. На автомоби­лях ЗИЛ-131 первых выпусков устанавливался генератор Г51 (рис. 11.6) постоянного тока, четырехполюсный, защищенного исполнения, экранированный, параллельного возбуждения, с внутренним обдувом от вентилятора, выполненного совмест­но со шкивом 11. Работает совместно с контактным реле-регу­лятором РР51.

В крышках 4 и 12 находятся два подшипника 2 и 10 с резино­выми уплотнителями, в которых вращается якорь 8. На крыш­ке со стороны коллектора расположены четыре щеткодержате­ля реактивного типа. Номинальное напряжение генератора 12 В, мощность 450 Вт.

Генератор допускает погружение в воду, но работать в воде не должен из-за сильного износа щеток.

Минусовые щетки установлены в неизолированных щетко­держателях и соединены с корпусом генератора. Плюсовые щетки установлены в изолированных щеткодержателях и присоединены к выводу Я. Два конца двух пар катушек обмотки возбуждения генератора присоединены к выводам Ш1 и Ш2, а другие два конца этих катушек соединены с корпусом. Выводы Ш1 и Ш2 и вывод Я находятся внутри специальной экраниру­ющей коробки, прикрепленной к корпусу генератора. Враще­ние генератора правое, если смотреть со стороны привода Генератор двумя лапами прикреплен к кронштейнам, в свою очередь закрепленным на основании компрессора. На заднем кронштейне предусмотрены овальные отверстия, позволяющие сдвигать его, чтобы выбирать зазор между кронштейнами и лапами. Третья лапа предназначена для крепления генератора к натяжной планке, с помощью которой регулируют натяжение приводного ремня.

Наблюдать за работой генератора можно по показанию амперметра, установленного на щитке приборов. При враще­нии двигателя со средней частотой вращения генератор дол­жен давать зарядный ток, величина которого падает по мере заряда аккумуляторной батареи. При исправной и полностью заряженной аккумуляторной батарее и отключенных потреби­телях отсутствие зарядного тока не свидетельствует о неисп­равности генератора.

Рис.11.6.Генератор Г-51:

1-крышка подшипника; 2-подшипник со стороны коллектора; 3-коллектор; 4-крышка генератора со стороны коллектора; 5-экранированный вывод параллельной обмотки (Ш); 6-вывод обмотки якоря (Я); 7-корпус генерато­ра; 8-якорь; 9-обмотка возбуждения; 10 подшипник со стороны привода; 11 -шкив с вентилятором; 12-крышка со стороны привода; 13-пружина щет­кодержателя; 14-щеткодержатель; 15-щетка; 16-защитная лента; 17-винт защитной ленты

В настоящее время наибольшее применение находят генера­торы постоянного тока Г74; Г6,5; СГ10-1С (стартер-генератор), которые не имеют принципиальных отличий от выше рассмот­ренной электрической машины, но являются более мощными и используются чаще на гусеничных машинах и большегрузных автомобилях или специальных колесных шасси.

Устройство генераторов переменного тока. На военной ав­томобильной технике последних поколений устанавливаются генераторы переменного тока. Мощность и срок службы таких генераторов значительно увеличены. На режиме холостого хода двигателя они развивают до 40% номинальной мощности.

Генераторная установка переменного тока состоит из гене­ратора с электромагнитным возбуждением, выпрямителя и реле-регулятора или регулятора напряжения.

Генераторы (рис.11.7) типа Г-250 устанавливаются на автомобилях семейства КАМАЗ. Они имеют одинаковую конструктивную схему и представляют собой трехфазную синхронную электри­ческую машину, состоящую из статора, ротора, передней и зад­ней крышек, вентилятора и приводного шкива.

Статор 4 (рис. 11.7,а) собран из отдельных пластин электро­технической стали, изолированных друг от друга лаком для уменьшения вихревых токов. На внутренней поверхности ста­тора имеется 18 равномерно расположенных по окружности пазов, в которые уложены отдельные катушки трехфазной об­мотки. В каждой фазе имеется шесть катушек, соединенных последовательно, базовые обмотки статора соединены звездой, т.е. начало обмоток соединено вместе, а их концы присоедине­ны к трем зажимам выпрямительного блока.

Ротор 6 состоит из двух клювообразных стальных наконечни­ков и катушки возбуждения, помещенной на стальной втулке, ко­торые жестко закреплены на его валу 5. Концы обмотки возбуж­дения припаяны к контактным кольцам 7, напрессованным на изо­ляционную втулку вала ротора. Вал вращается в шариковых под­шипниках, помещенных в передней 3 и задней 8 крышках.

Внутри задней крышки 8 расположен полупроводниковый выпрямитель и щеткодержатель 9 с щетками и пружинами. На переднем конце вала закреплен приводной шкив 1 и вентиля­тор 2 для обдува и охлаждения генератора.

При включенном зажигании ток от аккумуляторной бата­реи через щетки и кольца поступает в обмотку возбуждения ротора и создает магнитное поле. При вращении ротора под катушками статора попеременно проходят его полюса, индук­тируя в обмотках статора переменную по величине и направле­нию э.д.с. Переменный ток, полученный в генераторе, подво­дится к выпрямителю, при помощи которого он преобразуется в постоянный, и направляется к потребителям и на подзарядку аккумуляторной батареи.

Генераторы переменного тока обладают свойством самоог­раничения максимальной силы тока при увеличении числа под­ключенных потребителей и возрастании частоты вращения ро­тора. Это обстоятельство обусловлено следующими причина­ми. При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, что приводит к усилению магнитного поля статора. Магнитное поле статора направлено против магнит­ного поля ротора, поэтому суммарный магнитный поток умень­шается. Благодаря этому в катушках статора наводится мень­шая э.д.с. и максимальная сила тока, создаваемая генератором, ограничивается При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора. В результате это­го возникает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, от­даваемой генератором.

На военной автомобильной технике широкое распростране­ние получили генераторы с кремниевыми полупроводниковы­ми выпрямителями, которые обладают высокой теплостойкос­тью, долговечностью и приемлемыми габаритами.

Кремниевый выпрямитель (рис. 11.7,6) состоит из блока 15 кремниевых диодов (трех прямой проводимости и трех обрат­ной), включенных по трехфазной мостовой схеме в общую элек­трическую схему трехфазного генератора переменного тока. Каждая фаза обмотки статора соединена с двумя диодами раз­ной полярности. Диоды соединены с контактными пластинами 13 и 16 и с зажимами 14, к которым подключаются фазы обмот­ки 12 статора. Контактные пластины 13 и 16 вместе с секциями блока 15 диодов смонтированы на пластмассовой колодке, ко­торая болтами 11 и 17 крепится к крышке 10 генератора.

Устройство и действие реле-регуляторов. Поддержание по­стоянного напряжения в сети электрооборудования, а также защита генератора от перегрузок (ограничение максимальной силы тока) и обратных токов осуществляется автоматически. Для этих целей генераторные установки снабжаются специаль­ными автоматическими устройствами: регуляторами напряже­ния, ограничителями тока и автоматами обратного тока. Необ­ходимость в том или ином регуляторе зависит от типа и конст­рукции генератора.

Контактный реле -регулятор РР51 работает совместно с ге­нератором Г51 и состоит из четырех электромагнитных прибо­ров (рис. 11.8), смонтированных на общей панели и заключен­ных в общий кожух: реле обратного тока, замыкающего и раз­мыкающего цепь между генератором и аккумуляторной батаре­ей; двух регуляторов напряжения, поддерживающих в опреде­ленных пределах напряжение генератора при изменении часто­ты вращения и нагрузки (каждый из регуляторов напряжения обслуживает одну из двух обмоток возбуждения генератора); ограничителя тока, предохраняющего генератор от перегрузок.

Реле-регулятор имеет пять зажимов для подключения его к генератору и к схеме электрооборудования: Я-якорь, два за­жима Ш-шунт, Б-батарея и С-стартер (цепь блокировки стар­тера). Электрическая схема совместной работы генератора Г51 и реле-регулятора РР51 показана на рис. 11.9.

С увеличением мощности генератора растет и ток его воз­буждения, цепь которого должна разрываться контактами реле-регулятора. Возникающее при этом искрение вызывает подго­рание и износ контактов, что приводит к уменьшению напря­жения и мощности генератора. В целях уменьшения последствий этого явления на современных автомобилях применяются кон­тактно-транзисторные и бесконтактные транзисторные реле-регуляторы, работающие с генераторами переменного тока.

На многих образцах военной автомобильной техники уста­навливается бесконтактный транзисторный реле-регулятор РР- 350 (рис. 11.10), который выполнен на трех германиевых транзисторах и работает совместно с генератором Г-250-И1, рассчитанном на номинальное напряжение 12В.

Рис, 11.8. Реле-регулятор РР-51:

1-реле обратного тока; 2-ограничитель тока; 3-регулятор напряжения; 4-крышка; 5-резиновый шнур; 6-зажим С (стартер); 7-основание; 8-экраниро-ванные зажимы Ш, и Ш 2 (обмотки возбуждения); 9-экранированный зажим Я (якорь); 10-экранированный зажим Б (батарея); 11-провод «массы»; 12-регулировочная пружина; 13-сердечник; 14-якорь ограничителя тока с под­вижным контактом; 15-стойка с неподвижным контактом; 16-обмотка огра­ничителя тока; 17-резиновый амортизатор

При напряжении генератора меньше 13,9-14,6 В стабилитрон Д, закрыт, в результате чего транзистор Т, тоже закрыт. При этом через открытые транзисторы Т 2 и Т 3 проходит ток базы транзистора Т 3 и ток обмотки возбуждения генератора, кото­рый не ограничивается, а следовательно, не ограничивается и напряжение генератора

Рис. 11.9. Электрическая схема реле-регулятора РР-51 и генератора Г-51:

1-реле обратного тока; 2-ограничитель тока; 3-первый регулятор напряже­ния; 4-второй регулятор напряжения; 5-сопротивления; 6-обмотка возбуж­дения генератора; 7-генератор; а-параллельная обмотка; б-ускоряющая обмотка; в-последовательная обмотка; г-компенсирующая обмотка

С увеличением частоты вращения ротора генератора, когда напряжение генератора достигает 13,9-14,6 В, стабилитрон Д ] пробивается, транзистор Т, открывается, а транзисторы Т 2 и Т 3 закрываются. В этом случае ток в обмотку возбуждения гене­ратора поступает только через добавочный резистор R 8 , и, ес­тественно, уменьшается напряжение генератора до момента закрытия стабилитрона Д,. С закрытием стабилитрона ток в обмотку возбуждения поступает через открытый транзистор Т 3 .

Напряжение генератора начнет возрастать до следующего открытия стабилитрона Д,

Таким образом напряжение генератора поддерживается стабильным независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя (ротора генератора).

Рис. 11.10. Схема бесконтактного транзисторного реле-регулятора РР-350

а) общий вид б) электрическая схема

Остальные элементы схемы выполняют вспомогательные функции, необходимые для более четкой и надежной работы прибора.

Принцип действия остальных бесконтактных транзисторных реле-регуляторов аналогичен описанному. Например, реле-ре­гулятор РР-356 рассчитан на работу с генератором номиналь­ным напряжением 24 В и имеет два стабилитрона и два более мощных транзистора.

В последние годы получили широкое распространение гене­раторы с встроенными транзисторными регуляторами напря­жения на интегральных схемах (Я П2А, Я 120, 11.3702) кото­рые имеют значительно меньшие габариты и вес (38x58x12 мм, масса 50 г). Эти регуляторы монтируют на задней крышке гене­ратора.

Принцип работы этих регуляторов аналогичен работе регу­лятора РР-350 А. При напряжении на клеммах генератора мень­ше предельного транзистор, включенный последовательно с обмоткой возбуждения генератора, открыт и пропускает ток возбуждения. Если напряжение превышает предельное значе-

ние, то транзистор закрывается и резко изменяется сила тока в обмотке возбуждения генератора. Этот процесс происходит с большой частотой и практически напряжение генератора оста­ется постоянным.

Интегральный регулятор напряжения-изделие неразборное и неремонтируемое. Напряжение регулятора регулируют на заводе-изготовителе.

Регулятор такого типа 11.3702, работающий совместно с ге­нератором Г 288Е, установлен на автомобиле КАМАЗ-4310, поэтому при его эксплуатации запрещается:

Работа генераторной установки с отключенной аккумуля­торной батареей (отключенной «массе»);

Пуск двигателя при отключенном плюсовом проводе генератора;

Проверка исправности генераторной установки на «искру» замыканием любых зажимов генератора и щеткодержателя;

Соединение зажима «Ш» с зажимами «+» и «В» генератора (это ведет к мгновенному отказу в работе генератора);

Проверка исправности схемы электрооборудования с номинальным напряжением 12 В от источника тока с напряжени­ем выше 16 В, а для схем с напряжением 24 В выше 36 В.

Совместная работа генераторной установки и аккумулятор­ной батареи. Генераторная установка и батарея включены па­раллельно (рис. 11,И) и дополняют друг друга, обеспечивая приемники электрической энергией. При неработающем гене­раторе 6 или когда его напряжение меньше э.д.с. батареи 2 все приемники 5 питаются только от батареи 2, ток которой регис­трируется амперметром 4. Ток стартера 3 амперметр не регист­рирует так же, как и не регистрирует ток генератора, идущий на приемники.

Когда напряжение генератора превысит э.д.с. батареи, проис­ходит перераспределение электрической энергии, отдаваемой ге­нератором, он начинает питать приемники и заряжать батарею.

где: 1 6 - ток аккумуляторной батареи.

В этом случае генератор загружается на полную мощность, а недостаток мощности компенсирует батарея. Происходит это следующим образом. С увеличением нагрузки увеличивается падение напряжения внутри генератора, а напряжение на его выходе уменьшается и становится меньше напряжения батареи. После этого ток батареи возрастает, увеличится падение напря­жения внутри батареи, а на выходе ее напряжение уменьшится и произойдет выравнивание напряжения батареи и генератора.

Режим, при котором мощность генератора больше мощнос­ти включенных приемников. Избыток мощности генераторной установки реализуется на заряд батареи.

Режим, при котором мощность генератора равна мощности включенных приемников. На этом режиме ток батареи равен нулю. Все приемники питаются от генератора.

11. 4.Возможные неисправности генераторных установок, при­чины, признаки и пути их устранения.

Генераторная установка считается исправной, если в борто­вой сети автомобиля обеспечивается положительный баланс электроэнергии, а уровень регулируемого напряжения не пре­вышает нормы.

Для контроля за зарядным режимом на машинах устанавли­вают контрольно-измерительные приборы: амперметр, воль­тамперметр или сигнальную лампу. В генераторной установке возможны три вида неисправности: отсутствует напряжение на выходе, напряжение на выходе меньше нормы и напряжение на выходе больше нормы.

Характерным признаком неисправности генераторной уста­новки являются большая сила зарядного тока при заряженной аккумуляторной батарее, отсутствие зарядного тока при раз­ряженной аккумуляторной батарее и недостаточная сила заряд­ного тока.

Рассмотрим методику поиска неисправностей в генератор­ных установках переменного тока при наличии выше перечис­ленных признаков.

Признак первый: амперметр (вольтамперметр) регистриру­ет зарядный ток большой силы при средних и больших часто­тах вращения коленчатого вала двигателя. Известно, что сила зарядного тока пропорциональна разности между напряжени­ем генератора и э.д.с. аккумуляторной батареи. Эта разность,; значит, и сила зарядного тока увеличивается при повышении напряжения генератора или при уменьшении э.д.с. аккумуля­торной батареи. Таким образом, по силе зарядного тока мож­но судить лишь о разности между напряжением генератора и э.д.с. батареи и нельзя судить о напряжении генератора или батареи отдельно.

Для проверки исправности генераторной установки необхо­димо измерить напряжение бортовой сети при работе двигате­ля на средних и максимальных частотах вращения. Оно не дол­жно превышать уровень регулируемого напряжения.

Признак второй: зарядного тока нет. Как и в первом случае, сила зарядного тока свидетельствует лишь о величине разно­сти между напряжением генератора и батареи. В данном слу­чае эта разность близка к нулю. Поэтому амперметр не регист­рирует силу тока.

Известно, что по мере заряда аккумуляторной батареи э.д.с. ее возрастает и приближается к напряжению генератор­ной установки. Поэтому даже при исправной генераторной установке и батарее зарядный ток может отсутствовать. В этом случае батарея полностью заряжена и заряд не прини­мает. Зарядный ток отсутствует и при исправной генератор­ной установке.

Алгоритм проверки исправности генераторной установки может быть представлен следующей схемой (рис.11.12).

При наличии признаков, указывающих на неисправность генераторной установки, требуется определить отказавший эле­мент: генератор, регулятор напряжения, соединительные про­вода. Поскольку число элементов системы невелико, поиск сво­дится к поэлементной проверки их исправности.

Рис. 11.12. Структурная схема проверки исправности генераторной установки при отсутствии зарядного тока

Сущность методики поиска состоит в том, что на генера­торную установку подается допустимое воздействие и по ре­акции системы или ее элементов делается соответствующий вывод. В генераторных установках переменного тока поиск неисправного элемента рекомендуется начинать с проверки исправности генератора. Регулятор напряжения необходимо исключить из цепи путем подачи от аккумуляторной батареи напряжения на обмотку возбуждения генератора. У генерато­ров типа Г250 эта операция выполняется соединением вывода «Ш» с выводом «+» аккумуляторной батареи. При диагнос­тировании генераторов типа Г250-П1, имеющих два вывода «Ш» и изолированную от корпуса обмотку возбуждения, не­обходимо один из выводов соединить с выводом «+» аккуму­ляторной батареи, а второй с выводом «-» аккумуляторной батареи или с корпусом автомобиля. Пустить двигатель. Если при работе двигателя на средних частотах появится зарядный ток, неисправность находится в цепи возбуждения до генера­тора, в том числе неисправность может быть и в регуляторе напряжения, поскольку он включен в цепь возбуждения гене­ратора. Если же приборы покажут отсутствие зарядного тока то неисправен генератор или имеется обрыв в проводе, под­ключающем генератор к бортовой сети.

Рис. 11.13. Структурная схема поиска неисправностей в генераторной установке переменного тока

Сущность методики поиска неисправностей генераторной установки постоянного тока состоит в том, что последователь­но исключая (шунтируя или отсоединяя) отдельные элементы, делают вывод об их исправности.

Первоначально необходимо проверить состояние предохра­нителя при его наличии в зарядной цепи. Если предохранитель сработал, его необходимо заменить. Повторное срабатывание предохранителя указывает на то, что в зарядной цепи имеется короткое замыкание. Для поиска места короткого замыкания необходимо включить.последовательно в цепь контрольную лампу и, поочередно отсоединяя элементы цепи, установить короткозамкнутый участок.

При отсутствии в зарядной цепи предохранителя и наличии короткого замыкания провода, соединяющие реле-регулятор и батарею сгорят. Если предохранитель, а генераторная установка неисправна, необходимо проверить исправность генератора и проводов, соединяющих генератор с реле-регуля­тором. С этой целью отсоединяются провода от выводов "Я" и "Ш" реле-регулятора и соединяются между собой. Параллель­но генератору подключается контрольная лампа. При работе двигателя на холостом ходу и исправных проводах и генерато­ре контрольная лампа должна гореть. Неисправность следует искать в реле-регуляторе и проводе, соединяющем реле-регуля­тор с амперметром. При получении отрицательного исхода про­верки (лампа не горит) необходимо проверить исправность от­соединенных от реле-регулятора проводов. Алгоритм поиска неисправности может быть представлен структурной схемой (рис. И. 14).

Устраняют неисправности и восстанавливают работоспособ­ность генераторной установки, как правило, в мастерских с ис­пользованием специального оборудования. При необходимос­ти в исключительных случаях, когда нет возможности устра­нить неисправность генераторной установки, допускается про­должить движение, используя батарею. Для экономного расхо­дования энергии батареи необходимо выключить лишние при­емники (потребители), оставив включенными лишь те из них, которые обеспечивают работоспособность машины и безопас­ность движения. Пускать двигатель стартером в этой ситуации нельзя, так как стартер потребляет ток большой силы и быстро разряжает батарею. При кратковременных стоянках лучше дви­гатель не останавливать.

При неисправном реле-регуляторе имеется возможность ис­пользовать исправный генератор для подзаряда батареи, исклю­чив реле-регулятор из цепи. Так, при неисправном реле обрат­ного тока рекомендуется отсоединить провода от выводов "Б", "Я" и "Ш" реле-регулятора и соединить их между собой при работающем двигателе, а перед остановкой - разъединить. Од­нако этим действием исключается не только реле обратного тока, но и ограничитель тока и регулятор напряжения. Во избе­жании перезаряда аккумуляторной батареи не следует допус­кать большой частоты вращения двигателя. Надо также надеж­но изолировать от корпуса отсоединенные провода, исключив возможность короткого замыкания в цепи.

При неисправных регуляторе напряжения и ограничителе тока их необходимо отключить, отсоединив провод от вывода "Ш" реле-регулятора. Отсоединенный провод подключить к по­ложительному выводу источника через лампу в 15 кД (напри­мер, переносную лампу). Она будет служить сопротивлением в цепи возбуждения генератора. Благодаря этому напряжение и сила тока генератора не.будут достигать опасных для прием­ников значений, хотя регулироваться не будут. Лампу большой мощности применять нецелесообразно, так как ее сопротивле­ние недостаточно и напряжение генератора может стать боль­шим. Лампу меньшей мощности применять можно, но сила за­рядного тока уменьшится.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3. Подвожу итоги занятия, даю задание на самоподготовку.

Руководитель занятия _______________________

Генераторная установка предназначена для питания потребителей автомобиля электрической энергией и заряда аккумуляторных батарей при работающем двигателе. В состав генераторных установок переменного тока современных автомобилей входит, как правило, генератор, реле-регулятор (регулятор напряжения) и коммутационная аппаратура.

На автомобилях семейства КамАЗ устанавливается генераторная установка 3122.3771 с встроенным интегральным регулятором напряжения (типу Я 120М) или генератор 6562.3701 с регулятором напряжения 2712.3702.

Генераторная установка 3122.3771 представляет собой трехфазный двенадцатиполюсной синхронный генератор переменного тока со встроенными выпрямительным блоком, помехоподавляющим конденсатором, щеткодержателем с регулятором напряжения.

Генератор 3122.3771 расположен в верхней передней части двигателя и приводится во вращение двумя клиновыми ремнями.

Технические характеристики генератора 3122.3771

Номинальное напряжение, В 28

Максимальный ток отдачи, А 80

Номинальная мощность, Вт 2100

Регулируемое напряжение: max, В 27-28

min, В 28,8-30,2

На генераторной установке имеются следующие выводы:

«+» - для соединения с аккумуляторной батареей и нагрузкой;

«Ш» или «В» - для соединения с выключателем стартера и приборов;

«W» или «~» - вывод фазы для соединения с тахометром и реле блокировки стартера;

«+D» или «Д» - вывод от дополнительных диодов для соединения с контрольной лампой.

Генераторная установка (рисунок 14.8) состоит из статора 2, ротора 5, крышки со стороны контактных колец 8 с выпрямительным блоком и щеткодержателем с регулятором напряжения 1, крышки со стороны привода 7, шкива 4, вентилятора 6.

1– щеткодержатель с регулятором напряжения; 2– статор; 3– подшипник со стороны привода; 4– шкив; 5– ротор; 6– вентилятор; 7– крышка со стороны привода; 8– крышка со стороны контактных колец; 9– стяжные винты

Рисунок 14.8 - Генераторная установка:

Статор состоит из сердечника и обмотки. Сердечник набран из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком и соединенных сваркой по наружной поверхности пакета. Внутри сердечника равномерно расположены по окружности 36 пазов, предназначенных для размещения обмоток.

Обмотка статора трехфазная, соединенная «звездой». Выводы фазных обмоток крепятся к зажимам выпрямительного устройства. Вывод одной из фаз «W» служит для подключения реле блокировки стартера и тахометра.

Ротор является индуктором и состоит из вала, обмотки возбуждения, полюсных наконечников, контактных колец. Вал стальной, на его рифленой поверхности жестко, посредством прессовки, закреплены стальная втулка, полюсные наконечники и контактные кольца. Полюсные наконечники выполнены из мягкой стали, имеют по шесть заостренных клювов, которые образуют шесть пар полюсов.

Обмотка возбуждения намотана на стальную втулку. От втулки и полюсных наконечников обмотка изолирована полиэтиленовым каркасом и картонными шайбами. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам, расположенным на изоляционной втулке.

В крышке со стороны контактных колец установлены:

Выпрямительный блок с тремя дополнительными диодами, предназначенными для питания цепи возбуждения, служит для двухполупериодного выпрямления трехфазного тока;

Пластмассовый щеткодержатель с регулятором напряжения, закрепленный на крышке двумя винтами, переключатель посезонной регулировки. Уровень регулируемого напряжения генератора в положении переключателя "Л" (лето) должен находиться в пределах 27- 28 В, в положении "З" (зима) – 28,8- 30,2 В;

Помехоподавляющий конденсатор, установленный сверху на крышке;

Соединительная колодка с выводом от дополнительных диодов;

Вывод фазы.

В крышках генератора установлены закрытые шариковые подшипники вала ротора. Вентилятор и шкив устанавливаются на вал генератора и закрепляются гайкой с пружинной шайбой.

Генератор водостойкий, поэтому автомобиль может преодолевать брод без повреждений генератора. После выхода из воды работоспособность генератора должна сохраняться.

Принцип действия генератора

При включении выключателя приборов и стартера напряжение от аккумуляторной батареи подается на обмотку возбуждения (через щетки и контактные кольца), размещенную на вращающейся части генератора – роторе. Вокруг обмотки возбуждения создается магнитное поле, которое, проходя через полюсные наконечники, пересекает фазную обмотку статора. При вращении ротора будет вращаться и магнитное поле. Так как под каждой обмоткой статора поочередно проходят полюсы различной полярности, то ЭДС, индуцированная в обмотках статора, будет переменной, одинаковой частоты, но сдвинутой по фазе на 120°.

Выпрямительным блоком переменное напряжение преобразуется в постоянное, и, когда оно станет больше напряжения аккумуляторной батареи, генератор начнет питать потребители и заряжать батарею. Обмотка возбуждения при этом будет питаться от генератора через дополнительные диоды.

С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора может достигнуть опасного для приемников значения, поэтому генератор работает совместно с регулятором напряжения, поддерживающим напряжение в бортовой сети автомобиля в заданных пределах.

Принцип действия регулятора напряжения

Напряжение генератора определяется тремя факторами - величиной магнитного потока, создаваемой током обмотки возбуждения, частотой вращения ротора и силой тока, отдаваемой генератором в нагрузку. Чем выше частота вращения ротора и меньше нагрузка на генератор, тем выше напряжение генератора. Увеличение силы тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток и с ним напряжение генератора; снижение тока возбуждения уменьшает напряжение.

Регулятор напряжения стабилизирует величину вырабатываемого генератором напряжения изменением тока возбуждения. Если напряжение возрастает или уменьшается, регулятор соответственно уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы.

Регулятор содержит измерительный элемент, элемент сравнения и регулирующий элемент.

Измерительным элементом электронного регулятора напряжения является стабилитрон. Стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и пробивается, т. е. начинает пропускать ток, если напряжение на нем превысит напряжение стабилизации. Ток через стабилитрон включает электронное реле, которое коммутирует цепь возбуждения таким образом, что ток в обмотке возбуждения изменяется в нужную сторону. Для согласования напряжения стабилизации существующих стабилитронов с напряжением вырабатываемым генератором применяется входной делитель напряжения. С входного делителя напряжение кратного уровня напряжению бортовой сети поступает на стабилитрон.

Работа генераторной установки автомобиля КамАЗ

На рисунке 14.9 изображена электрическая схема подключения генераторной установки в систему электрооборудования.

Рисунок 14.9 - Электрическая схема подключения генератора в систему электрооборудования

После включения выключателя приборов и стартера (ВПС) в первое положение замыкаются между собой клеммы «АМ» и «КЗ». Электрический ток от аккумуляторной батареи через предохранитель на силу тока 60 А, через нормально замкнутые контакты реле отключения обмотки возбуждения (РООВ) поступает на вывод «Ш» генератора, который связан с выводом «В» регулятора напряжения, что приводит к открытию силового транзистора VT2 (рисунок 14.10). Одновременно электрический ток поступает через предохранитель 8 А в обмотку реле выключателя аккумуляторных батарей («массы») (РВМ). Его контакты замыкаются, и электрический ток поступает по цепи первоначального возбуждения генератора: от аккумуляторной батареи через предохранитель на 60 А, через контрольную лампу разряда аккумуляторной батареи (КЛ), которая загорается, на вывод «+D» генератора и далее на обмотку возбуждения генератора, на клемму «Ш» регулятора напряжения и через открытый силовой транзистор VT2 (рисунок 14.10) на «массу». Таким образом, обмотка возбуждения генератора подключается к бортовой сети, и далее генератор работает, как описано выше (принцип действия генератора). После того как генератор начал вырабатывать электрическую энергию, напряжение на выводе «+D» генератора становится равно напряжению на выводе «+» генератора, следовательно, ток в цепи первоначального возбуждения генератора исчезает, и контрольная лампа гаснет, а обмотка возбуждения запитывается от блока дополнительных диодов. С увеличением частоты вращения ротора генератора в работу вступает регулятор напряжения.

Рисунок 14.10 - Электрическая схема интегрального регулятора по типу Я120М12И

РООВ (реле отключения обмотки возбуждения) предназначено для отключения обмотки возбуждения генератора при использовании электрофакельного устройства (ЭФУ). Причина здесь в том, что свечи ЭФУ рассчитаны на напряжение 19 В, поэтому после пуска двигателя и его работы с использованием ЭФУ, если генератор начнет вырабатывать электрическую энергию, свечи выйдут из строя.

Реле выключателя «массы» (РВМ) выполняет две функции. Первая – это после включения ВПС разорвать цепь кнопки выключателя аккумуляторных батарей, чтобы исключить возможность отключения батарей от бортовой сети при работающем двигателе (на рисунке 14.9 не показано). Вторая – включить цепь первоначального возбуждения генератора. Это сделано для того, чтобы разгрузить контакты ВПС, так как ток при первоначальном возбуждении генератора может достигать 5 А. На автомобиле КамАЗ выключатель приборов и стартера коммутирует только цепь обмотки РВМ и цепь управления регулятора напряжения, где ток составляет доли ампера.

Контрольная лампа выполняет диагностическую функцию. После включения ВПС она горит и сигнализирует об исправности цепи первоначального возбуждения генератора. После пуска двигателя она должна погаснуть, если этого не произошло, или лампа загорелась во время движения, – генератор по какой-либо причине не вырабатывает электрическую энергию.

Работа регулятора напряжения.

Как отмечалось выше, при включении ВПС в первое положение напряжение подаётся на вывод «В» регулятора напряжения (рисунок 14.10), и через резистор R4 ток поступает в базовую цепь транзистора VT2, что приводит к его открытию. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается подключена к цепи питания через переход эмиттер-коллектор транзистора VT2. Напряжение к составному стабилитрону VD1 подводится от блока дополнительных диодов генератора через клемму «Д» регулятора напряжения и делитель напряжения, выполненный на резисторах R1, R2. Пока напряжение генератора невелико и на стабилитроне оно ниже напряжения стабилизации, стабилитрон закрыт, ток через него, а следовательно, и в базовой цепи транзистора VT1 не протекает, транзистор VT1 закрыт.

При возрастании напряжения на выводе «+» генератора оно возрастает на выходе с блока дополнительных диодов, а значит, и на делителе напряжения и стабилитроне VD1. При достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации стабилитрон VD1 пробивается, ток через него начинает протекать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается, и своим переходом эмиттер-коллектор закорачивает вывод базы транзистора VT2 на «массу». Транзистор VT2 закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрывается стабилитрон VD1 и транзистор VT1, открывается транзистор VT2, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и т. д., процесс повторяется.

Таким образом, регулировка напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно – путем изменения относительного времени включения обмотки возбуждения в цепь питания. Если частота вращения ротора генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, то время включения обмотки возбуждения уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла – увеличивается.

Диод VD2 при закрытии транзистора VT2 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за отключения цепи обмотки возбуждения, которая обладает значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод, и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD2 называется гасящим. Сопротивление R3 является сопротивлением обратной связи. При открытии транзистора VT2 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R2 делителя напряжения. При этом напряжение на стабилитроне VD2 уменьшается, что ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения. Конденсатор С1 является фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе.

На автомобиле Урал устанавливаются генераторы Г-288Е или 1702.3771 совместно с регулятором напряжения 2712.3702.

Состав генераторной установки автомобиля Урал аналогичен КамАЗ, отличается тем, что регулятор напряжения размещен отдельно от генератора, и в зарядную цепь установлен амперметр.

Техническая характеристика генератора Г 288Е:

Номинальное напряжение, В - 28

Ток нагрузки максимальный/номинальный, А - 40/36

Максимальная мощность, Вт - 1100

Генератор имеет аналогичную конструкцию, за исключением того, что регулятор напряжения выполнен отдельно, для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения между шинами выпрямительного блока встроен конденсатор и к выводу «~» подключаются тахометр и реле блокировки стартера.

Бесконтактный регулятор напряжения с тремя уровнями настройки представляет собой электронный прибор на полупроводниковых элементах. Напряжение настраивается переключателем 14 (рисунок 14.11), расположенным на передней крышке регулятора. Положение рычажка переключателя соответствует напряжениям: максимальное, среднее и минимальное. Маркировка уровней напряжения расположена на передней крышке регулятора.

Напряжение, поддерживаемое регулятором соответсвует 26,5 - 27,9 В – на минимальном уровне, 28,1 - 28,7 В на среднем уровне, 28,7 - 30,1 В – на максимальном уровне настройки.

Регулирование уровней напряжения вырабатываемого генератором осуществляется для предотвращения недозаряда и перезаряда аккумуляторных батарей вне зависимости от климатических условий. Если температура окружающей среды установилась 0°С и ниже, необходимо перевести рычажок переключателя в положение «МАКС». При температуре 0°С и выше – в положение «МИН» для предотвращения выкипания электролита. При недозаряде батарей или при выкипании электролита рычажок установить в положение «СР».

1 – вентилятор; 2 – шкив; 3, 7 – шарикоподшипники; 4 – ротор; 5 – щетки; 6 – крышка щеткодержателя; 8 –- кольца контактные; 9 – блок выпрямительный; 10 – крышка со стороны контактных колец; 11 – статор; 12 – крышка со стороны привода; 13 – корпус; 14 – переключатель; 15, 16, 17 – клеммы

Рисунок 14.11 - Генератор Г 288Е и регулятор напряжения 2712.3702

Реле-регулятор (рисунок 14.12) выполнен на кремниевых транзисторах и работает с генератором Г 288Е. Регулятор имеет клеммы «+» и «Ш», которыми подключается к бортовой сети. Роль минусовой клеммы выполняет винт, к которому крепится минусовой провод.

Рисунок 14.12 - Электрическая принципиальная схема генераторной установки автомобиля Урал 4320-31

По схемному решению регулятор напряжения аналогичен рассмотренному ранее. Элемент сравнения – стабилитроны VD2, VD5, которые управляют усилительным транзистором VT2, силовой транзистор- VT1, делитель напряжения включает в себя R3, R6 –R8, резистор обратной связи R2, гасящий диод- VD1.

При напряжении генератора меньше регулируемого стабилитроны VD2, VD5 закрыты, закрыт и транзистор VT2, так как его база через резистор R5 соединена с минусом. На базу транзистора VT1 через резистор R1, диоды VD3 и VD4 подается положительный потенциал, вследствие чего транзистор VT1, открываясь, пропускает ток в обмотку возбуждения генератора. Напряжение генератора увеличивается.

При напряжении генератора выше регулируемого, стабилитрон VD2, VD5 и транзистор VT2 открываются. При этом напряжение на базе транзистора VT1 резко уменьшается, вследствие чего транзистор закрывается, выключая ток обмотки возбуждения генератора. Напряжение генератора понижается до тех пор, пока не закроется стабилитрон и не появится ток возбуждения через транзистор VT1. Рассмотренный процесс повторяется, поддерживая величину напряжения генератора постоянной независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Генератор 6562.3701 автомобиля КамАЗ совместно с регулятором напряжения 2712.3702 работает как и генераторная установка на автомобиле Урал.

На автомобиле УАЗ-3151 устанавливается генератор Г 250П2. Работает совместно с регулятором напряжения 2702.3702 (рисунок 14.13).

Рисунок 14.13 – Электрическая принципиальная схема генераторной установки автомобиля УАЗ-3151

Генераторная установка автомобиля УАЗ работает аналогично генераторной установке Урал 4320-31. Отличается тем, что обмотка статора генератора выполнена по схеме «звезда», в выпрямительном блоке отсутствует конденсатор и в регуляторе напряжения установлен один стабилитрон

Правила эксплуатации системы электроснабжения

При стоянке автомобиля необходимо отключить аккумуляторные батареи от системы электрооборудования.

Запрещается отключать аккумуляторные батареи выключателем батарей при работающем двигателе.

Запрещается нажимать кнопку включения электрофакельного устройства при работающем двигателе во избежание выхода из строя регулятора напряжения.

При проведении электросварочных работ на автомобиле аккумуляторные батареи должны быть отключены и сняты провода с выводов «+» и «Ш» («В») генератора. Провод массы сварочного аппарата должен быть подсоединен в непосредственной близости от сварного шва.

Генераторная установка предназначена для обеспечения питанием потребителей, входящих в систему электрооборудования, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе автомобиля. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи. Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.

Генераторная установка - достаточно надежное устройство, способное выдержать повышенные вибрации двигателя, высокую подкапотную температуру, воздействие влажной среды, грязи и других факторов.

Технические характеристики генераторов

Особенности устройства и принцип действия

Генератор типа 37.3701 - переменного тока, трехфазный, со встроенным выпрямительным блоком и электронным регулятором напряжения, правого вращения (со стороны привода), с вентилятором у приводного шкива и вентиляционными окнами в торцевой части. Для защиты от грязи задняя крышка генератора закрыта защитным кожухом.

В основе работы генератора лежит эффект электромагнитной индукции. Если катушку, например, из медного провода, пронизывает магнитный поток, то при его изменении на выводах катушки появляется переменное электрическое напряжение. Такие катушки, помещенные в пазы магнитопровода (железного пакета), представляют собой обмотки статора - важнейшей неподвижной части генератора - именно они генерируют переменный электрический ток.
Магнитный поток в генераторе создается ротором. Он тоже представляет собой катушку (обмотка возбуждения), через которую пропускается постоянный ток (ток возбуждения). Эта обмотка уложена в пазы своего магнитопровода (полюсной системы). В состав ротора - важнейшей подвижной части генератора - входят также вал и контактные кольца. При вращении ротора напротив катушек обмотки статора появляются попеременно "северный", и "южный" полюсы ротора, т. е. направление магнитного потока, пронизывающего обмотки статора, меняется, что и вызывает появление в них переменного напряжения.
Можно было бы использовать в качестве ротора постоянный магнит, но создание магнитного потока электромагнитом позволяет легко регулировать выходное напряжение генератора в широких диапазонах скоростей вращения и тока нагрузки путем изменения тока возбуждения.

Для того, чтобы получить из переменного напряжения постоянное, используют шесть силовых полупроводниковых диодов, которые составляют между собой выпрямительный блок установленный внутри корпуса генератора.

Питание обмотки возбуждения осуществляется от самого генератора и подводится к ней через щётки и контактные кольца.
Для обеспечения же первоначального возбуждения генератора, после включения зажигания, к клемме "В" регулятора напряжения, подводится ток по двум цепям.

1. Плюс АКБ - контакт 30 генератора - контакты 30/1 и 15 замка зажигания - контакт 86 и 85 обмотки реле зажигания - минус АКБ. Реле включилось, и ток пошёл по второй цепи:
2. Плюс АКБ - контакт 30 генератора - контакты 30 и 87 реле зажигания - предохранитель №2 в блоке предохранителей - контакт 4 белого разъема в комбинации приборов - резистор 36 Ом в комбинации приборов - контрольная лампа зарядки АКБ - контакт 12 белого разъема в комбинации приборов - контакт 61 - вывод "В" регулятора напряжения - обмотка возбуждения - вывод "Ш" регулятора напряжения - выходной транзистор регулятора напряжения - минус АКБ.

После пуска двигателя обмотка возбуждения питается с общего вывода трёх дополнительных диодов, установленных на выпрямительном блоке, а напряжение в системе электрооборудования автомобиля контролируется светодиодом или лампой в комбинации приборов. При исправно работающем генераторе после включения зажигания светодиод или лампа должны светиться, а после пуска двигателя - гаснуть. Напряжение на 30-м контакте и общем выводе 61 дополнительных диодов становится одинаковым. Поэтому ток через контрольную лампу (светодиод) не протекает, и она не горит.
Если лампа (светодиод) горит после пуска двигателя, то это означает, что генераторная установка неисправна, т. е. вообще не выдаёт напряжение, или оно ниже напряжения АКБ. В этом случае напряжение на разъёме 61 ниже напряжения на контакте 30. Поэтому в цепи между ними протекает ток, проходящий через светодиод/лампу. Он/она загорается, предупреждая о неисправности генератора.

Регулятор напряжения: назначение и принцип действия

Генераторная установка оснащена полупроводниковым электронным регулятором напряжения, встроенным внутрь генератора. Напряжение генератора без регулятора зависит от частоты вращения его ротора, магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, а, следовательно, от силы тока в этой обмотке и от величины тока, отдаваемого генератором потребителям. Чем больше частота вращения и сила тока возбуждения, тем больше напряжение генератора, чем больше сила тока его нагрузки, тем меньше это напряжение.
Функцией регулятора напряжения является стабилизация напряжения при изменении частоты вращения и нагрузки за счет управления током возбуждения.

Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети (дополнительных диодов).
С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора повышается. Когда оно начинает превышать уровень 13,5…14,2 В, выходной транзистор в регуляторе напряжения запирается, и ток через обмотку возбуждения прерывается. Напряжение генератора падает, транзистор в регуляторе отпирается и снова пропускает ток через обмотку возбуждения.
Чем выше частота вращения ротора генератора, тем больше время запертого состояния транзистора в регуляторе, следовательно, тем сильнее снижается напряжение генератора. Этот процесс запирания и отпирания регулятора происходит с высокой частотой. Поэтому колебания напряжения на выходе генератора незаметны, и практически можно считать его постоянным, поддерживаемым на уровне 13,5…14,2 В.

Привод генератора и крепление его к двигателю

Привод генератора осуществляется от коленчатого вала ременной передачей при помощи клинового ремня. Соответственно, для этого ремня приводной шкив генератора выполняется с одним ручьём.
Для охлаждения генератора с тыльной стороны шкива точечной сваркой приварены пластины. На шкиве они располагаются почти перпендикулярно и выполняют функцию вентилятора.
Нижнее крепление генератора на двигателе выполнено на двух крепежных лапах, сочленяемых с кронштейном двигателя одним длинным болтом с гайкой. Верхнее - через шпильку к натяжной планке.

Меры предосторожности

Эксплуатация генераторной установки требует соблюдения некоторых правил, связанных, главным образом, с наличием в них электронных элементов.

1. Не допускается работа генераторной установки с отключенной аккумуляторной батареей. Даже кратковременное отсоединение аккумуляторной батареи при работающем генераторе может привести к выходу элементов регулятора напряжения из строя.
   При полностью разряженной аккумуляторной батарее машину невозможно завести, даже если катать ее на буксире: АКБ не дает тока возбуждения, и напряжение в бортовой сети остается близким к нулю. Помогает установка исправной заряженной батареи, которая затем при работающем двигателе меняется на прежнюю, разряженную. Чтобы избежать выхода из строя элементов регулятора напряжения (и подключенных потребителей) из-за повышения напряжения, на время перестановки батарей необходимо включить мощные потребители электроэнергии, таких, как обогрев заднего стекла или фары. В дальнейшем за полчаса-час работы двигателя на 1500-2000 об/мин разряженная батарея (если она исправна) зарядится достаточно для того, чтобы завести двигатель.
2. Не допускается подсоединение к бортовой сети источников электроэнергии обратной полярности (плюс на "массе"), что может произойти, например, при запуске двигателя от посторонней аккумуляторной батареи.
3. Не допускаются любые проверки в схеме генераторной установки с подключением источников повышенного напряжения (выше 14 В).
4. При проведении на автомобиле электросварочных работ клемма "масса" сварочного аппарата должна быть соединена со свариваемой деталью. Провода, идущие к генератору и регулятору напряжения следует отключить.

Обслуживание генератора

Обслуживание генераторной установки сведено к минимуму и не требует каких-либо специальных знаний и навыков, эти работы может выполнить каждый автолюбитель.
Обслуживание генератора начните с очистки наружных поверхностей. Проверьте крепление генератора к двигателю, надежность присоединения проводов к генератору и регулятору напряжения, а также натяжение приводного ремня вентилятора. Если натяжение слабое, то генератор работает неустойчиво, если сильное - ремень и подшипники быстро изнашиваются.
Также проверьте состояние приводного ремня. На нём не должно быть трещин и расслоений.
Состояние подшипников можно проверить, вращая ротор генератора от руки при снятом приводном ремне. При нормальном состоянии подшипников вращение вала должно происходить плавно, без заеданий, сильного люфта, шумов и щелчков.
В принципе этими работами можно и ограничиться до тех пор, пока не появятся какие-либо неисправности.

Контрольная проверка

Перед выездом рекомендуется проверить работоспособность генераторной установки по контрольной лампе, установленной на панели приборов. После включения зажигания до запуска двигателя контрольная лампа горит, что позволяет проверить ее работоспособность. При нормальной работе генераторной установки контрольная лампа после запуска двигателя гаснет.
У нормально работающей генераторной установки, при средних частотах вращения коленвала двигателя, напряжение должно быть в пределах 13,5...14,2 В. Величину этого напряжения измеряют вольтметром на клеммах аккумулятора.

Предремонтная диагностика

Вспыхнувшая контрольная лампа зарядки АКБ не всегда говорит о неисправности внутри генератора. Зачастую неисправность банальна и лежит на поверхности. Поэтому не стоит сразу же лезть в генератор и сломя голову менять реле-регулятор, авось поможет. Посмотрите схему предварительной диагностики. Для её проведения, возможно, потребуется вольтметр со шкалой не менее 15 В. Каждый может сделать эти проверки и, тем самым, уберечь себя от лишних, неверных действий и потери драгоценного времени.

Если предварительная диагностика показала что, цепь обмотки возбуждения исправна, и неисправность находится в генераторе, то после его снятия желательно проверить все цепи, включая реле-регулятор, по схемам, описанным в разделе

Снятие и установка генератора

1. Отсоедините минусовый провод от клеммы АКБ (ключ на 10).
2. Снимите пластмассовые ленточные хомуты с патрубка воздухозаборника и жгута проводов стартёра и генератора.
3. Разъедините разъём обмотки возбуждения генератора.
4. Отверните гайку с 30-ой клеммы генератора (ключ на 10).
5. Отверните гайку крепления генератора к натяжной планке (ключ на 17).
6. С помощью монтажной лопатки подведите генератор к двигателю и снимите приводной ремень.
7. Отверните три болта защиты картера (головка на 13) и снимите её.
8. Снимите правый брызговик двигателя, отвернув пять саморезов с головкой под ключ на 8.
9. Отверните гайку на 19 с нижнего болта крепления генератора к кронштейну.
10. Снимите генератор вместе с патрубком воздухозаборника. Для этого нужно немного наклонить его так, чтобы он прошёл вниз между лонжероном и нижним кронштейном крепления генератора.
11. Установку генератора производите в обратной последовательности.

Разборка и замена регулятора напряжения

Подготовку начните с очистки наружных поверхностей генератора.

1. Снимите заднюю крышку вместе с воздухозаборным патрубком.
2. Отсоедините провод от реле-регулятора, отверните два винта М4 и снимите реле-регулятор. Для снятия реле-регулятора старого образца отвинтите провод, закрепленный под удлинителем вывода "30" генератора. Вставьте лезвие отвёртки между корпусом реле-регулятора и щеткодержателем. Работая отвёрткой как рычагом, выдвиньте реле-регулятор и вытащите щётки.
3. Продуйте от пыли и грязи внутреннюю полость генератора сжатым воздухом с помощью компрессора или насоса.
4. При сильном обгорании или износе контактных колец ротора, зачистите их мелкой шлифовальной шкуркой.
5. Установите новое реле-регулятор в порядке обратном снятию.

Если после проверки старое реле-регулятор окажется исправным (метод проверки описан в следующем разделе), то:

1. очистите контактные соединения генератора и реле-регулятора от грязи и масла тряпкой, смоченной в бензине или растворителе. Масло и грязь увеличивает сопротивление в местах контактов, что уменьшает отдаваемый генератором ток и повышает изнашивание щеток.
2. проверьте минимально допустимое выступание щеток из щеткодержателя - 5 мм. В случае заедания щёток в щеткодержателе замените реле-регулятор в сборе. (Для реле-регуляторов старого образца достаточно заменить только щёточный узел.)
3. установите его на место.

Поиск и устранение неисправностей узлов и деталей генераторной установки

Для поиска неисправности электрических цепей генераторной установки достаточно иметь омметр. Более точная проверка обмоточных узлов требует применения специальных приборов, таких как ПДО-1, с его помощью осуществляется поиск неисправности в обмотках методом сравнения их параметров. Для проверки реле-регулятора понадобится источники постоянного напряжения 12…14 В и 16…22 В. Все проверки удобнее проводить на генераторе, снятом с автомобиля.

Проверка регулятора напряжения

Регуляторы напряжения не ремонтируются, а заменяются новыми. Однако перед заменой следует точно установить, что именно он вышел из строя.

Проверка на автомобиле

Для проверки необходимо иметь вольтметр постоянного тока со шкалой до 15...30 вольт.
На работающем при средних оборотах двигателе и включенных фарах замерьте напряжение на клеммах АКБ. Оно должно находится в пределах 13,5...14,2 В.
В том случае, если наблюдается систематический недозаряд или перезаряд аккумуляторной батареи и регулируемое напряжение не укладывается в указанные пределы, возможно, что регулятор напряжения неисправен, и его необходимо заменить. Для того, чтобы узнать, исправен регулятор или нет, проведём его проверку по рисунку показанному ниже.

Проверка снятого регулятора

Регулятор, снятый с генератора, проверяется по следующим схемам (старого образца слева, нового - справа):

Реле-регулятор лучше проверять в сборе со щеткодержателем, так как при этом можно сразу обнаружить обрывы выводов щеток и плохой контакт между выводами регулятора напряжения и щеткодержателя.
Между щетками включите лампу 1...3 Вт, 12 В. К выводам "Б", "В" и к массе регулятора присоедините источник питания сначала напряжением 12…14 В, а затем напряжением 16…22 В.
Если регулятор исправен, то в первом случае лампа должна гореть, а во втором - гаснуть.
Если лампа горит в обоих случаях, то в регуляторе пробой, а если не горит в обоих случаях, то в регуляторе имеется обрыв или нет контакта между щётками и выводами регулятора напряжения.

Проверка обмотки ротора (возбуждения)

Для проверки обмотки следует включить омметр на измерение сопротивления и поднести его выводы к кольцам ротора. У исправного ротора сопротивление обмотки должно быть в пределах 1,8...5 Ом. Если омметр покажет бесконечно большое сопротивление, это значит что, цепь обмотки возбуждения разорвана.
Разрыв чаще всего происходит в месте пайки выводов обмотки к кольцам. Следует внимательно проверить качество этой пайки. Проверку можно осуществить иглой, шевеля выводы обмотки в месте их подпайки. О сгорании обмотки свидетельствует потемнение и осыпание ее изоляции, что можно обнаружить визуально. Сгорание обмоток приводит к обрыву или к межвитковому замыканию в обмотке с уменьшением ее общего сопротивления. Частичное межвитковое замыкание, при котором сопротивление обмотки меняется мало, может быть выявлено прибором ПДО-1, сравнением данной обмотки с заведомо исправной. После проверки сопротивления обмотки следует проверить отсутствие у нее замыкания на "массу". Для этого один вывод омметра подносится к любому кольцу ротора, а другой к его клюву. У исправной обмотки омметр покажет бесконечно большое сопротивление. Неисправный ротор подлежит замене.

Проверка обмотки статора

Статор проверяется отдельно, после разборки генератора. Выводы его обмотки должны быть отсоединены от вентилей выпрямителя.

В первую очередь проверьте омметром, нет ли обрывов в обмотке статора (а). Затем подсоединением концов омметра к одному из выводов обмотки и неизолированному участку железа статора проверьте, не замыкаются ли ее витки на "маccу" (б). Омметр должен показать разрыв цепи у исправной обмотки. Проверку межвиткового замыкания в обмотках статора можно с достаточной точностью осуществить с использованием прибора ПДО-1. Обрыв можно проверить и омметром, подсоединяя его к нулевой точке и поочередно к выводу каждой фазы. Внешним осмотром следует убедиться, что отсутствует растрескивание изоляции и подгорание обмотки, которое происходит при коротком замыкании в вентилях выпрямительного блока. Статор с такой поврежденной обмоткой замените.

Проверка вентилей (диодов) выпрямительного блока

Проверка диодов выпрямительного блока производится после отсоединения его от обмотки статора омметром. 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 разбирая генератор, а только сняв защитный кожух. Также отсоединяется вывод "Б" регулятора от клеммы "30" генератора и провод от вывода "В" регулятора напряжения. Проверить можно омметром или с помощью лампы (1…5 Вт, 12 В) и аккумуляторной батареи.
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:

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:

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:

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.

Проверка дополнительных диодов

Короткое замыкание дополнительных диодов можно проверить по схеме:

"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 конденсатора

Конденсатор служит для защиты электронного оборудования автомобиля от импульсов напряжения системе зажигания, а также для снижения помех радиоприему.
Повреждение конденсатора или ослабление его крепления на генераторе (ухудшение контакта с массой) обнаруживается по увеличению помех радиоприёму 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 и замена подшипников

Проверку подшипников начните с внешнего осмотра, выявления трещин в обоймах, наволакивания или выкрашивания металла, наличие коррозии и т. д. Проверьте легкость вращения и отсутствие сильного люфта и шума. Если у подшипника сильно изношены посадочные места или есть повреждения, то он подлежит замене.
Порядок замены подшипников (генератор снят с автомобиля).

1. Снимите заднюю крышку вместе с патрубком воздухозаборника.
2. Снимите регулятор напряжения.
3. Отверните шкив генератора и вытащите шпонку.
4. Отверните 4 гайки стяжных болтов и снимите переднюю крышку генератора вместе с ротором и подшипниками.
5. Извлеките 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), спилите концы винтов.
6. Запрессуйте новый подшипник. Для этого новый подшипник положите на посадочное место, а сверху него - старый. Несильными ударами молотка, по старому подшипнику, осаживайте новый подшипник в посадочное место. Если подшипник идёт с большим натягом, побрызгайте на его внешнее кольцо жидкостью WD-40.
7. С помощью съёмника спрессуйте второй подшипник с обратной стороны ротора.
8. Запрессуйте новый подшипник (см. п. 6).
9. Произведите сборку в обратной последовательности.

Проверка крышек

Внешним осмотром определяется отсутствие трещин, проходящих через гнездо подшипника, обломы лап крепления генератора, сильные повреждения посадочных мест. При наличии таких повреждений крышка подлежит замене. При выявлении сильного износа посадочных мест подшипников, замените крышки.

Поиск неисправностей генератора по схемам

Типичные неисправности генератора

Внимание! "Минус" аккумуляторной батареи всегда должен соединяться с массой, а "плюс" - подключается к зажиму "30" генератора. Ошибочное обратное включение батареи немедленно вызовет повышенный ток через вентили генератора, и они выйдут из строя.

Не допускается работа генератора с отсоединенной аккумуляторной батареей. Это вызовет возникновение кратковременных перенапряжений на зажиме "30" генератора, которые могут повредить регулятор напряжения генератора и электронные устройства в бортовой сети автомобиля.

Запрещается проверка работоспособности генератора "на искру" даже кратковременным соединением зажима "30" генератора с "массой". При этом через вентили протекает значительный ток, и они повреждаются. Проверять генератор можно только с помощью амперметра или вольтметра.

Вентили генератора не допускается проверять напряжением более 12 В или мегометром, так как он имеет слишком высокое для вентилей напряжение и они при проверке будут пробиты (произойдет короткое замыкание).

Запрещается проверка электропроводки автомобиля мегометром или лампой, питаемой напряжением более 12 В. Если такая проверка необходима, то предварительно следует отсоединить провода от генератора.

Проверять сопротивление изоляции обмотки статора генератора повышенным напряжением следует только на стенде и обязательно с отсоединенными от вентилей выводами фазных обмоток.

При электросварке узлов и деталей кузова автомобиля следует отсоединить провода от всех клемм генератора и выводов аккумуляторной батареи.