Устройство автомобиля

Пособие по устройству автомобиля

 

Генератор

Какое назначение генератора на автомобиле?

Генератор на автомобиле служит для питания электрическим током всех потребителей во время работы двигателя и подзарядки аккумуляторной батареи, компенсируя расход ее электроэнергии при пуске двигателя.

Какие типы генераторов устанавливают на автомобилях?

На автомобилях устанавливают генераторы переменного и постоянного тока. Больше распространены трехфазные синхронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением и встроенным выпрямителем.

Как устроен и работает генератор переменного тока?

Генератор переменного тока Г-250В2 автомобиля ГАЗ-66 (рис.90, а) состоит из статора 7 и ротора 20. Статор набран из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком для уменьшения вихревых токов. На внутренней поверхности статора выполнено 18 пазов, в которые уложены обмотки 6, разделенные на три фазы. Обмотки в фазе соединены последовательно, а фазы обмоток – звездой, то есть одним концом все три фазы выведены и соединены в одной точке, а вторые концы каждой фазы – с выпрямительным блоком 11. По бокам статор закрывается алюминиевыми крышками 1 и 8, в которых на шарикоподшипниках 2 и 19 установлен вал 3 ротора. На переднем конце вала крепится упорная шайба 22, вентилятор 21, создающий воздушный поток для охлаждения обмоток и ротора генератора, и шкив 23 для привода ротора с помощью клиноременной передачи от коленчатого вала двигателя. Ротор 20 состоит из двух стальных шестиполюсных когтеобразных наконечников. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярностью входят между наконечниками второй половины ротора с южной полярностью (рис.90, б). Между ними установлена обмотка возбуждения 4, концы которой припаяны к двум медным контактным кольцам 5, жестко посаженным на валу. К кольцам прижимаются щетки 9, установленные в щеткодержателях 10. Обмотка возбуждения ротора при пуске двигателя питается током от аккумуляторной батареи, создавая магнитное поле, а после пуска двигателя – выпрямленным током от генератора. Магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, проходя через торцы клювообразных полюсов, образует северные и южные полюса на роторе (рис.90, б).

Генератор переменного тока

Рис.90. Генератор переменного тока: а – устройство; б – магнитное поле ротора.

Во время вращения ротора магнитное поле полюсов вращается вместе с ним и пересекает обмотки статора, индуктируя в них переменный электрический ток, так как у каждой обмотки статора попеременно проходит северный и южный полюсы ротора. При этом магнитный поток, проходящий через выступы статора, изменяет направление и величину, индуктируя в обмотках статора электродвижущую силу, переменную по величине и направлению. А так как это происходит в каждой фазе, то на выходе получают трехфазный переменный ток, который поступает к выпрямительному блоку 11, смонтированному на задней крышке 8.

Выпрямительный блок ВБГ-1 состоит из шести кремниевых диодов прямой и обратной полярности, соединенных в трехфазный двухполупериодный выпрямитель. Каждая пара диодов разной полярности собрана в секцию в отдельном алюминиевом теплоотводящем корпусе 13 с охлаждающими ребрами и выводами 17. Каждый диод состоит из тонкой полупроводниковой кремниевой шайбы 15, установленной в гнезде корпуса и примыкающей изнутри к медной контактной шайбе 14, являющейся основанием. С наружной стороны к кремниевой шайбе присоединен контактный наконечник с выводом 16. Гнездо залито специальной герметизирующей массой 18. Каждый провод от фаз статора присоединяется к центральной клемме каждой секции выпрямительного блока. Выводы всех диодов с положительной и отрицательной полярностью подключены параллельно к двум выводным клеммам со знаками «+» и «–» на задней крышке генератора, к которым подключается штепсельный разъем 12 с проводами для соединения генератора с регулятором напряжения. Отрицательная клемма генератора соединяется на массу автомобиля. Каждый диод пропускает ток только в одном направлении (от генератора к аккумуляторной батарее). Поэтому при переменном токе в каждой секции генератора в положительные полупериоды ток будет проходить от всех фаз через диоды с прямой полярностью к положительному выводу и от него поступать во внешнюю цепь, а из нее через минусовый вывод и диоды с обратной полярностью в секции катушек при отрицательном полупериоде тока в них. Следовательно, с клемм выпрямителя во внешнюю цепь будет поступать выпрямленный постоянный ток, который идет к потребителям, на зарядку аккумуляторной батареи и в обмотку возбуждения ротора. Если напряжение генератора ниже напряжения аккумуляторной батареи, ток для питания потребителей поступает от аккумуляторной батареи, но в генератор поступать не будет, так как его не пропустят диоды выпрямителя. Следовательно, отпадает необходимость в установке реле обратного тока.

Каким важным свойством обладают генераторы переменного тока?

Генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максимальной силы тока. Это достигается за счет того, что при увеличении силы тока нагрузки возрастает сила тока в катушках обмотки статора, что сопровождается увеличением магнитного потока статора. Так как магнитный поток статора противодействует магнитному потоку ротора, то результирующий магнитный поток уменьшается, что приводит к уменьшению индуктируемой ЭДС. Ограничение тока также происходит за счет того, что при увеличении частоты вращения ротора повышается частота тока в обмотках катушки статора, что в свою очередь увеличивает индуктивное сопротивление обмотки. Следовательно, отпадает необходимость установки в цепи генератор – аккумуляторная батарея регулятора ограничения тока. Таким образом, современные генераторы переменного тока работают совместно только с регулятором напряжения, что значительно упрощает их устройство и стоимость по сравнению с реле-регуляторами, применявшимися ранее. Генераторы других автомобилей отличаются только приводом и электрическими характеристиками.

Какое назначение регулятора напряжения в цепи генератор – батарея?

Регулятор напряжения в цепи генератор – аккумуляторная батарея предназначен для поддержания постоянства напряжения, вырабатываемого генератором, путем изменения силы тока в обмотке возбуждения при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Если бы не было регулятора напряжения, то с увеличением частоты вращения коленчатого вала, а следовательно, и ротора напряжение генератора резко возросло бы, превысив допустимое, на которое рассчитаны потребители.

Какого типа регуляторы напряжения применяют на автомобилях?

На большинстве автомобилей отечественного производства в настоящее время устанавливают бесконтактные транзисторные регуляторы напряжения РР-350 (автомобили ГАЗ, УАЗ, ЗИЛ). На автомобилях КамАЗ устанавливают РР-З56. Их устройство и работа сходные.

Как устроен и работает регулятор напряжения РР-350?

Бесконтактный транзисторный регулятор напряжения РP-350 (рис.91) состоит из панели, на которой смонтирована схема регулятора. Панель закрывается крышкой со штепсельным разъемом для соединения с генератором. Схему регулятора напряжения условно можно разделить на измерительную часть (ИЧ), в которую войдут входной транзистор VТ1, стабилитрон VP1, дроссель Др, резисторы R1, R2, R3 и Rт, и усилительную часть (УЧ), включающую транзистор усиления VT2, регулирующий транзистор VT3. резисторы R6, R7, Rд и диоды VD2, VD3. Диод VD4 включен параллельно обмотке возбуждения генератора (ОВГ) и защищает транзистор VT3 от ЭДС самоиндукции, возникающей в этой обмотке. Резистор обратной связи Roc предназначен для улучшения частотных характеристик регулятора. В цепь делителя напряжения (резисторы R1 и R3) включен дроссель Др для уменьшения влияния пульсаций выпрямленного напряжения генератора на работу регулятора.

Регулятор напряжения РP-350

Рис.91. Регулятор напряжения РP-350.

Работает регулятор напряжения так. Во время включения замка зажигания выключатель ВЗ подключает регулятор напряжения в обмотку ОВГ и в цепь аккумуляторной батареи. При этом можно выделить два основных режима. Первый, когда напряжение генератора меньше регулируемой величины (ниже 13-15 В). В этом случае через стабилитрон VD1 не будет проходить ток в цепь, управления транзистора VТ1. Поэтому транзистор будет закрыт. В этот же период работы ток управления будет проходить в цепи транзистора VT2 по такому пути: «+» батареи или генератора – выключатель ВЗ – зажим «+» регулятора – резистор R7 – диод VD2 – эмиттер – база транзистора VT2 – резистор R6 – «–» – генератора или батареи. Транзистор VT2 откроется и соединит базу транзистора на «–» генератора. Тогда ток управления будет проходить в цепи транзистора VT3 по пути: «+» генератора – выключатель ВЗ – зажим «+» регулятора – диод VD3 – эмиттер – база транзистора VT3 – диод VD2 – открытый транзистор VT2 – резистор R6 – «–» генератора. Транзистор VT3 откроется и от генератора ток пойдет в ОВГ. Путь тока в цепи ОВГ: «+» генератора – выключатель ВЗ – зажим «+» регулятора – диод VD3 – эмиттер – база – коллектор транзистора VT3 – зажимы «Ш» регулятора и генератора ОВГ – «–» генератора. В цепи ОВГ будет проходить ток большой силы, а следовательно, будет сильным и магнитный поток ротора генератора. Поэтому в обмотке статора будет индуктироваться ЭДС большой величины. В результате повысится напряжение генератора и, когда оно станет выше напряжения аккумуляторной батареи, генератор будет подзаряжать батарею и питать ОВГ, регулятор напряжения и потребители.

Второй режим – когда напряжение генератора больше регулируемой величины. При этом под действием повышенного напряжения генератора стабилитрон VD1 начнет пропускать ток. Его сопротивление резко уменьшится и через него будет проходить ток в цепи управления транзистора VТ1, и он откроется. Так как сопротивление транзистора в открытом состоянии будет незначительным, то это вызовет замыкание базы транзистора VT2 на «+» генератора. Следовательно, эмиттер и база транзистора VT2 будут соединены с плюсом генератора. Поэтому транзистор VT2 закроется и прервет цепь тока управления транзистора VT3, что вызовет его закрытие.

При закрытом транзисторе VT3 ток в цепи возбуждения генератора будет проходить через дополнительный резистор Rд. Сила тока в цепи возбуждения уменьшится, а поэтому ослабнет магнитный поток ротора и напряжение генератора понизится. Стабилитрон VD1 закроется, и ток в цепи управления транзистора VТ1 исчезнет. Транзисторы VT2 и VT3 откроются. Периодическое включение дополнительного резистора Rд в цепь ОВГ служит для поддержания напряжения генератора в заданных пределах.

Для уменьшения влияния температуры на величину регулируемого напряжения в плечо делителя включен терморезистор Rт, сопротивление которого имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть с повышением температуры оно снижается. Терморезистор Rт компенсирует увеличение напряжения открывания стабилитрона VD1 с повышением температуры. Все остальные элементы схемы (резисторы, диоды, дроссель) необходимы для улучшения работы и защиты транзисторов от пробоя. Генератор и батарея соединены параллельно.

***
Проверьте свои знания и ответьте на контрольные вопросы по теме «Источники электрического тока на автомобиле»

, , , , , , , , ,

Смотрите также:

Заказал на http://www.niphrit.ru/ контрольно-измерительную аппаратуру с доставкой.