Навигация:

Главная > Устройство автомобиля > Электроника > Генераторы

Электроника

Генераторы

В последнее время на грузовых автомобилях устанавливают трехфазные генераторы переменного тока с возбуждением от электромагнитов. Магнитный поток в таком генераторе создается обмоткой возбуждения, по которой пропускается постоянный электрический ток. При пуске двигателя постоянный ток используется от аккумуляторной батареи, а при работе двигателя вырабатываемый генератором переменный ток преобразуется выпрямителями в постоянный.

В зависимости от положения обмотки возбуждения трехфазные генераторы автотракторного электрооборудования подразделяют на две группы: с неподвижной и с вращающейся обмоткой возбуждения.

Генератор с неподвижной обмоткой возбуждения.

Генераторы этой группы (рис. 1) применяются наиболее широко на тракторах и зерноуборочных комбайнах. Это объясняется их надежностью, простотой устройства и несложным техническим обслуживанием.

Рис. 1. Генератор с неподвижной обмоткой возбуждения:
1 - выводные зажимы переменного тока, 2 - фазная обмотка статора, 3 - статор,
4 - катушка возбуждения, 5 - втулка катушки возбуждения, 6 - выпрямитель переменного тока,
7 - вентилятор, 8 - диоды, 9 - шкив привода генератора, 10, 12 - передняя и задняя крышки,
11 - ротор с пакетом пластин, 13 - выводной зажим «Ш» постоянного тока.

Генератор представляет собой закрытую бесконтактную трехфазную динамо-машину со встроенным выпрямителем. В генераторе смонтированы статор 3, крышки 10 и 12, ротор 11 и выпрямитель 6.

Статор собран из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Он имеет девять полюсов, на которые надеты катушки обмотки 2 статора. Три последовательно соединенные катушки образуют фазу, концы фаз через зажимы соединены с выпрямителем, а начала соединены звездой. С обеих сторон к статору закреплены крышки. К задней крышке 12 прикреплены две колодки с выводными зажимами, на одной из них имеются зажимы постоянного тока с буквами Ш (шунт, т. е. обмотки возбуждения генератора), В (выпрямитель) и М (масса), а на второй - два зажима 1 с обозначением ~ (переменный ток). На крышках отлиты лапы для крепления генератора.

Ротор генератора в поперечнике имеет вид шестилучевой звезды. Пластины ротора изготовлены из электротехнической стали и жестко посажены на вал, который вращается на двух шарикоподшипниках закрытой конструкции, не требующих замены смазки и установленных в крышках. Обмотка возбуждения неподвижно закреплена на стальной втулке и питается постоянным током через зажимы М и Ш.

Рис 2. Схемы генераторной установки:
1 - обмотка возбуждения ротора, 2 - магнитопровод ротора, 3 - щетка, 4 - контактное кольцо,
5 - реле-регулятор, 6 - включатель зажигания, 7 - аккумуляторная батарея, 8 - амперметр,
9 - диод с положительной полярностью, 10 - диод с отрицательной полярностью, 11 - обмотка статора.

При вращении ротора лучи звездочки движутся около торца сердечника обмотки возбуждения. Магнитный поток, созданный этой обмоткой, переходит через воздушный зазор с втулки 5 на звездочку ротора и намагничивает его. В свою очередь магнитный поток ротора пересекает витки фазных катушек 2 и наводит в них индуктированную ЭДС переменного тока, который преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя.

Выпрямитель собран из шести диодов 8, которые запрессованы в специальной пластине - теплоотводе (держателе диодов). Выводы диодов попарно соединены с фазами генератора. Оребренный алюминиевый корпус выпрямителя 6 закреплен винтами на передней крышке генератора.

Привод генератора осуществляется ремнем через шкив 9, закрепленный на валу шпонкой и гайкой. К шкиву со стороны генератора прикреплен вентилятор 7, который служит для охлаждения генератора и выпрямителя. В генераторе отсутствует щеточно-коллекторный узел.

Генератор с вращающейся обмоткой возбуждения.

Генераторы этой группы (рис. 2) устанавливают на автомобилях. Они состоят из статора, ротора и выпрямительного блока.

Статор представляет собой кольцо, набранное из пластин электротехнической стали. На его внутренней поверхности имеется 18 полюсов, на каждой из которых надета обмотка 11 из пяти витков. Таким образом, в каждой фазе есть шесть катушек, которые соединены между собой последовательно. Концы фаз соединены с выводными зажимами, а начала - звездой.

Магнитное поле создается обмоткой 1 возбуждения и двенадцатиполюсным магнитопроводом 2, которые находятся на роторе. Обмотка возбуждения закреплена на втулке ротора а ее выводы припаяны к контактным кольцам 4. Питание в обмотку возбуждения подается от аккумуляторной батареи 7 через включатель зажигания, реле-регулятор 5, щетки 3 и контактные кольца.

При вращении ротора генератора магнитное поле ротора пересекает силовыми линиями проводники обмотки 11 статора и в них индуктируется переменный электрический ток. Переменный ток поступает в кремниевый трехфазный выпрямительный блок. В выпрямительном блоке происходит выпрямление электрического тока и во внешнюю цепь подается постоянный электрический ток. Контроль за работой генератора осуществляется с помощью амперметра 8, установленного на щитке приборов.

Частота вращения коленчатого вала двигателя, а следовательно, и ротора генератора во время работы непостоянна. В результате этого непостоянно и напряжение тока, вырабатываемого генератором. Чем больше частота, тем напряжение выше, и наоборот, чем меньше частота, тем напряжение ниже. Такие колебания не создают нормальных условий для работы потребителей тока.

Для поддержания постоянного напряжения в сети, вырабатываемого генератором независимо от частоты вращения коленчатого вала, и защиты генератора от перегрузок применяют реле-регулятор 5.

Контактно-транзисторный реле-регулятор.

Вышеописанные генераторы работают в паре с контактно-транзисторными реле-регуляторами (рис. 3). Реле-регулятор состоит из устройства для регулирования напряжения, реле 5 защиты и переключателя 11 посезонной регулировки. Все три устройства смонтированы на основании 1. На нем находятся два изолированных зажима В и Ш и один неизолированный М.

Устройство для регулирования напряжения генератора состоит из электромагнитного регулятора напряжения РН, транзистора 6, резисторов Ry, Яд, ЯТ,Кб и полупроводниковых диодов Д1 и Дг.

Транзистор является исполнительным элементом, регулирующим ток возбуждения генератора, а следовательно, и напряжение тока. Транзистором управляет электромагнитный регулятор напряжения вибрационного типа, чувствительным элементом которого является обмотка 2 совместно с противодействующей пружиной 3, а управляющим элементом - нормально-разомкнутые контакты, включенные между плюсовым зажимом регулятора (зажим В) и базой транзистора. Через контакты регулятора проходит ток управления транзистором (ток базы), напряжение которого незначительно - в пределах 1,5-2,5 В, что обеспечивает долговечность контактов.

Напряжение тока регулируется следующим образом. Когда частота вращения коленчатого вала двигателя, а следовательно, и вала генератора невелика и напряжение генератора не достигло необходимого значения, электромагнитное усилие, создаваемое обмоткой регулятора PH0 недостаточно для преодоления усилия пружины 3 и притягивания якоря 4 регулятора к сердечнику. В этом случае транзистор открыт, так как имеется ток перехода «эмиттер-база», являющийся током управления транзистора и определяемый сопротивлением R в цепи базы транзистора Ток базы транзистора протекает от зажима В через диод Д1, электроды эмиттер - база, резистор R0 и «массу».

Следовательно, ток возбуждения протекает по цепи от зажима В через запирающий диод Д1, электроды эмиттер - коллектор транзистора основную обмотку реле защиты РЗ0 зажим Ш, обмотку возбуждения генератора ОВГ на «массу». Сопротивления элементов в цепи обмотки возбуждения незначительны, поэтому происходит возбуждение генератора.

Когда напряжение генератора соответствует регулируемому, ток обмотки регулятора напряжения возрастает до значения, при котором начинает работать регулятор напряжения, т. е. якорь притягивается к сердечнику, и контакты замыкаются.

Рис. 3. Контактно-транзисторный реле-регулятор:
а - устройство, б - схема включения генератора и реле регулятора в цепь;
1 - основание, 2 - обмотка регулятора напряжения, 3 - пружина, 4- якорь регулятора напряжения с контактом,
5 - реле защиты, 6 - транзистор, 7 - крышка, 8 - винт подсоединения провода массы регулятора,
9 - зажим подсоединения провода обмотки возбуждения ротора генератора (В),
10 - зажим подсоединения провода фазных обмоток статора генератора (Ш),
11 - переключатель (винт) посезонной регулировки напряжения тока, 12 - генератор,
13 - регулятор напряжения, РЗ - регулятор защиты, ППР - переключатель посезонной регулировки,
РН0 - основная обмотка регулятора напряжения, РЗу. Р30. РЗВ - обмотки реле защиты: удерживающая, основная и вспомогательная, Др. ДГ. Д1 - диоды (гасящего контура, разделительный и запирающий), ОВГ - обмотка возбуждения генератора. ВМ - выключатель «массы», К - коллектор, Э - эмиттер, Б - база, М, В, Ш - зажимы генератора и реле-регулятора, Rб, RT, R, RS -резисторы.

При этом транзистор запирается, вследствие того, что его база соединяется контактами с «плюсом», а потенциал эмиттера ниже потенциала «плюса» на величину падения напряжения на запирающем диоде Д1, обусловленного протеканием через диод тока.

При запирании транзистора резко падает ток возбуждения и в обмотке возбуждения возникает электродвижущая сила самоиндукции. Ток, вызванный самоиндукцией, замыкается гасящим диодом Дг, вследствие чего гасится перенапряжение на регулирующем элементе. Включившиеся в цепь возбуждения ускоряющий резистор Ry и дополнительный резистор Яд уменьшают напряжение генератора, якорь регулятора отходит от сердечника, размыкая контакты, и транзистор снова открывается, обеспечивая поддержание напряжения генератора на заданном уровне (в пределах 13,2-14,0В при установке переключателя посезонной регулировки в положение «Л» - лето).

Ток возбуждения регулируется благодаря автоматическому изменению соотношения времени закрытого и открытого состояния транзистора при высокой частоте чередования этих состояний.

Устройство для защиты транзистора от коротких замыканий в цепи обмотки возбуждения состоит из реле 5 защиты и разделительного диода Др. Реле защиты имеет три обмотки: основную (сериесную) РЗт вспомогательную РЗ, и удерживающую РЗу. Нормально разомкнутые контакты реле защиты включены через разделительный диод Др параллельно контактам регулятора напряжжения.

При коротком замыкании цепи обмотки возбуждения на «массу» ток, идущий через основную обмотку Р30, увеличивается, а следовательно, усиливается и намагничивающая сила реле, в результате чего якорь реле притягивается к сердечнику и контакты замыкаются При этом через разделительный диод Др на базу транзистора подается «плюс», транзистор запирается, в цепь короткого замыкания включаются резисторы схемы и ток короткого замыкания падает. Одновременно через контакты реле защиты Р, получает питание удерживающая обмотка Ply, в результате чего якорь реле удерживается в притянутом состоянии. Транзистор будет заперт до тех пор, пока не будет отключен выключатель «массы» и не устранено короткое замыкание.

Переключатель посезонной регулировки напряжения тока представляет собой дополнительную обмотку, намотанную поверх основной обмотки регулятора напряжения Конец дополнительной обмотки через изолированную колодку присоединен к контактному диску. Переключение осуществляется контактным винтом с диском. Для установки переключателя в положение «Л» (лето) контактный винт вывертывают, а в положение «3» (зима) ввертывают. С помощью переключателя можно повышать напряжение тока, вырабатываемого генератором зимой, и снижать его летом на 0,8-1,2 В.

Неисправности генераторов.

В генераторах переменного тока возможны следующие неисправности: отсутствие зарядного тока, наличие разрядного тока в амперметре при работе двигателя на средней и большой частотах вращения коленчатого вала выход из строя генератора или выпрямителя.

Зарядный ток может отсутствовать при пробуксовке приводного ремня генератора, при обрыве провода в обмотке возбуждения или одной из фаз статора, выходе из строя одного из диодов выпрямителя.

Амперметр показывает разрядный ток при работе двигателя с большой или средней частотой вращения при недостаточном натяжении приводного ремня или плохом контакте в цепи обмотки возбуждения или в силовой цепи (генератор - реле-регулятор, батарея - масса), а также при обрыве в обмотке статора.

Выход генератора или выпрямителя из строя может произойти из-за короткого замыкания обмоток генератора между собой или пробоя изоляции между теплоотводом диодов прямой полярности и массой.

Генераторы и реле-регуляторы проверяет на специальном стенде мастер по наладке электрооборудования.