ТРАКТОРИ І АВТОМОБІЛІ, частина ІІ Електронний підручник
Головна Теоретичні відомості Тести Додатки Список використаних джерел Навчальна програма Укладачі	4. ЕЛЕКТРИЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ТРАКТОРІВ І АВТОМОБІЛІВ
	4.2. Генераторні установки 4.2.1. Призначення і типи генераторних установок змінного струму 4.2.2. Конструкція та принцип роботи генераторів змінного струму з рухомою обмоткою збудження і контактними кільцями 4.2.3. Безконтактні індукторні генератори 4.2.4. Переваги і недоліки різних типів генераторів 4.2.5. Випрямлячі змінного струму, які застосовують в генераторних установках 4.2.6. Загальні відомості про регулювання напруги. Типи реле-регуляторів 4.2.7. Контактно-транзисторні регулятори напруги, їх будова і робота 4.2.8. Схема, конструкція і принцип роботи безконтактно-транзисторних реле-регуляторів 4.2.9. Генераторні установки з інтегральними регуляторами напруги, їх схеми і принцип дії 4.2.10. Основні правила експлуатації генераторних установок 4.2.11. Перевірка тиску пружини щіткотримача на щітку 4.2.12. Схеми перевірки обмоток статора на замикання і обрив. Перевірка стану ізоляції котушок 4.2.13. Перевірка справності випрямлячів, реле-регуляторів 4.2.14. Основні несправності генераторних установок та способи усунення 4.2.15. Поняття про технічне обслуговування та регулювання 4.2.1. Призначення і типи генераторних установок змінного струму Генератор на тракторі чи автомобілі – це основне джерело живлення споживачів електричної енергії (крім стартера), включаючи заряджання акумуляторної батареї за працюючого двигуна. Основними вимогами до генераторних установок є: · підтримувати постійну за величиною напругу в мережі за змінних швидкісних і навантажувальних режимів роботи генератора; · надійно працювати в широкому діапазоні частоти обертання колінчастого вала; · здатність витримувати перевантаження (до 50%); · мінімальна маса і вартість за достатньо тривалого терміну експлуатації. Генератори, в яких магнітний потік у статорних обмотках змінюється за значенням переміщенням феромагнітної маси ротора, називають індукторними. Сьогодні трактори й автомобілі комплектують індукторними генераторними установками змінного струму з електромагнітним збудженням. При цьому за конструкцією вони є: з рухомою і нерухомою обмоткою збудження, а відповідно, з контактними щітками та кільцями і безконтактні; трифазні і п’ятифазні; зі з’єднанням фазових обмоток статора за схемою “зірка” або “трикутник” тощо. Генератори постійного струму застосовують нині досить рідко і лише на застарілих марках машин. Заміна таких генераторів на генератори змінного струму відбулася завдяки простішій будові, надійності та довговічності останніх. Крім того, за однакової потужності вони менші за розмірами, розвивають номінальну напругу на менших обертах ротора, раніше відмикають акумуляторну батарею від споживачів і розпочинають її заряджання. Оскільки для заряджання акумуляторної батареї потрібно мати постійний струм, генератори змінного струму обладнують блоком випрямлячів. Для підтримання заданої величини напруги за різної частоти обертання ротора і навантаження генератора використовують регулятори напруги різної конструкції. На останніх модифікаціях тракторів і автомобілів установлюють генератори змінного струму з вмонтованими безпосередньо в його корпус випрямлячами та інтегральними регуляторами напруги. Комплект генератора з блоком випрямлячів і регуляторами напруги називають генераторною установкою змінного струму. 4.2.2. Конструкція та принцип роботи генераторів змінного струму з рухомою обмоткою збудження і контактними кільцями Рис. 4.2.1. Генератор Г–2221: 1 – накривка; 2 – болт кріплення блока випрямлячів і фазних виводів обмотки статора; 3 – контактні кільця; 4 – задня кулькова вальниця; 5 – вал ротора; 6 – конденсатор; 7 – контактний болт (вивід «30») генератора; 8 – штекер нульового провода; 9 – кожух регулятора напруги і тримача щіток; 10 – регулятор напруги; 11 – щітка, з’єднана з виводом «Ш» регулятора; 12 – пружина тримача щіток; 13 – щітка, з’єднана з виводом «В» регулятора; 14 – тримач щіток; 15 – шпилька кріплення генератора до натяжної планки; 16 – шків з вентилятором; 17 – полюс ротора; 18 – корпус вальниці; 19 – гайка шківа; 20 – шпонка; 21 – упорне кільце; 22 – передня кулькова вальниця; 23 – накривка; 24 – ізоляційна прокладка обмотки ротора; 25 – обмотка збудження ротора; 26 – ізоляційна прокладка паза статора; 27 – статор; 28 – обмотка статора; 29 – випрямляючий блок; 30 – стяжний болт генератора; 31 – буферна втулка; 32 – втулка; 33 – підтискна втулка; 34 – діод зворотної полярності (негативний); 35 – ізолятор; 36 – фазний вивід обмотки статора; 37 – діод прямої полярності (позитивний); 38 – пластина кріплення діодів прямої полярності; 39 – ізолятор вивідного болта; 40 – нульовий провід; 41 – пластина кріплення діодів зворотної полярності Принципову схему генератора змінного струму з рухомою обмоткою збудження наведено на рис. 4.2.2. Трифазна напруга індукується у фазових обмотках 1 статора 2 за перетинання їх змінним магнітним полем, що створюється електромагнітом ротора 3. Рис. 4.2.2. Схема генератора з рухомою обмоткою збудження: а – принципова схема; б – електрична схема; в – ротор; 1 – обмотка котушок статора; 2 – статор; 3 – полюси ротора; 4 – обмотка збудження; 5 – щітки; 6 – контактні кільця Статор складають з пластин електротехнічної сталі і в його пази вкладають 18 фазових обмоток (генератор Г250 автомобілів типу ГАЗ і ЗІЛ), які розподіляють на три фази і з’єднують між собою за схемою “зірка”. Один кінець усіх фаз з’єднують між собою і виводять окремим (нульовим) проводом на клемну коробку генератора або ізолюють у самому генераторі, другий кінець проводу кожної фази приєднують до блока випрямлячів. Статор і фазові обмотки закріплюють між передньою і задньою накривками, у вальницях яких обертається ротор. Автомобільні генератори змінного струму залежно від потужності випускають з 18, 36 і 72 котушками, які утворюють три фази. Фази на генераторах більшої потужності можна з’єднувати трикутником або подвійною зіркою, що дає змогу зменшити товщину дроту і вартість виготовлення. Ротор – це вал, на який напресовані два магнітопроводи з дзьобоподібними наконечниками та втулкою з обмоткою збудження, що утворюють 12-полюсний магніт. Обмотка збудження 4 через клеми III і М, контактні мідно-графітові щітки 5 і кільця 6 живиться постійним струмом від акумуляторної батареї. Ротор урухомлюється від колінчастого вала через шків клинопасовим передавачем. Для охолодження генератора на валу ротора разом зі шківом встановлюють крильчатку вентилятора. Якщо контакти вимикача запалювання замкнуті, струм від акумуляторної батареї надходить в обмотку збудження ротора і намагнічує його. При цьому сусідні полюсні наконечники ротора намагнічуються різнойменними полюсами. Під час обертання ротора повз кожний виступ статора почергово проходить північний і південний полюси електромагніта. Нерухомі фазові обмотки перетинаються змінним магнітним потоком як за величиною, так і за напрямком, і у витках обмоток індукується змінна електрорушійна сила. Змінний струм генератора перетворюється на постійний випрямлячем, складеним за трифазною двопівперіодною схемою на шести силіцієвих (кремнієвих) діодах (вентилях) прямої і зворотної полярності. У діодах прямої полярності корпус – це катод, а анодний провід виведений через ізолятор в електромережу, у діодах зворотної полярності – навпаки. Діоди прямої і зворотної полярності не взаємозамінні. З метою запобігання пробою діодів внаслідок їх перегрівання їх запресовують у шини з інтенсивним тепловідведенням. Генератори змінного струму з рухомою обмоткою збудження встановлюють переважно на автомобілях. Вони різняться між собою потужністю, максимально допустимою силою струму самообмеження в обмотках статора, кількісними та якісними характеристиками обмоток збудження й фазових обмоток, розмірами урухомлювальних шківів, кріпленням генератора на двигун тощо. 4.2.3. Безконтактні індукторні генератори Схему трифазного безконтактного генератора з нерухомою обмоткою збудження наведено на рис. 3.1. Змінна ЕРС утворюється в обмотках статора 8 за перетинання їх витків шестипроменевим ротором 5, який намагнічується обмоткою збудження 1. Промені ротора обертаються поблизу обмотки збудження, яка встановлена нерухомо на втулку 2, закріплену в накривці 4 генератора, і живиться від акумуляторної батареї через клеми Ш і М. Рис. 4.2.3. Схема безконтактного індукторного генератора: а – конструктивна схема; б – електрична схема з’єднання генератора з блоком випрямлячів, реле-регулятором, акумуляторною батареєю і споживачами;1 – обмотка збудження; 2 – втулка; 3 – вал ротора; 4 – передня і задня накривки генератора; 5 – ротор; 6 – статор; 7 – зубці статора; 8 – обмотка котушок статора Під час обертання ротора магнітний потік змінюється від максимального (коли промінь ротора розміщується навпроти виступу статора) до мінімального (коли навпроти виступу статора розміщується виїмка ротора). Таким чином максимальний магнітний потік одночасно досягається в трьох котушках, розміщених під кутом 120°, у трьох інших котушках магнітний потік спадає, у наступних трьох – зростає, тобто в трьох групах котушок в один і той самий період часу індукується різна за величиною електрорушійна сила. Котушки однієї фази з’єднують між собою послідовно, а фази – за схемою “трикутник”. На автомобілях, де встановлюють генератори меншої потужності, широко застосовують з’єднання фаз зіркою. На кожній фазі встановлюють напівпровідникові випрямлячі (вентилі), з’єднані за трифазною двопівперіодною схемою. Вентилі на кожному плечі випрямного мосту працюють почергово. Для моменту часу, еквівалентного синусоїді 90°, напруга на фазі А позитивна, а на фазах В і С – негативна, тому струм до споживачів проходить через вентиль VD1 позитивної полярності і два вентилі VD5 та VD6 негативної полярності. До мережі споживачів генератора паралельно під’єднана акумуляторна батарея, але вентилі пропускають струм до неї лише у разі, коли фазна напруга перевищує напругу батареї. Водночас вентилі випрямляча захищають статорні обмотки від струму акумуляторної батареї. 4.2.4. Переваги і недоліки різних типів генераторів На сучасних легкових автомобілях середнього класу та на вантажних автомобілях і тракторах переважають генераторні установки, розраховані на максимальну силу струму 50 – 70 А, а на автомобілях вищого класу – до 90 – 100 А, тобто максимальна потужність досягає 1,4 – 1,5 кВт. У таких випадках витрати пального на урухомник генератора може становити 6% загальних витрат. Ресурс генераторів змінного струму досягає 200 – 300 тис. км пробігу автомобіля. Індукторні безщіткові генератори застосовують там, де є вимоги надійності та довговічності, переважно на тракторах магістральних тягачах, міжнародних автобусах тощо. Підвищена надійність цих генераторів забезпечується тим, що в них немає щітково-контактного вузла, що зношується та забруднюється, а обмотка збудження нерухома. 4.2.5. Випрямлячі змінного струму, які застосовуються в генераторних установках Рис. 4.2.4. Блок випрямних кремнієвих діодів ВБГ-1: 1 – позитивний клемний болт для приєднання споживачів випрямленого (постійного) струму; 2 – плюсова контактна пластина вентилів; 3 – алюмінієві ребра радіатора охолодження блока вентилів; 4 – корпус блока випрямних кремнієвих діодів; 5 – мінусова мідна контактна пластина вентилів; 6 – гвинт під’єднання вентилів на «масу»; 7 – вивід вентиля з позитивним потенціалом; 8 – вивід вентиля з негативним потенціалом; 9 – болт блока вентилів для приєднання фазного виводу; 10 – гвинт кріплення блока випрямлячів; 11 – блок кристалів електронно-дірчастого переходу; 12 – діод кремнієвого випрямляча з позитивним потенціалом; 13 – ізоляційна мастика; 14 – діодний вивід (пелюстка); 15 – діод кремнієвого випрямляча з негативним потенціалом; 16 – латунна основа вентилів; 17 – гвинт «маси» (мінус генератора); 18 – задня накривка генератора Випрямний пристрій генераторів, у позначеннях яких після індексу введено цифру 1 (наприклад, ВБГ-1), закріплений у задній накривці (рис. 4.2.4). Він складається з трьох секцій (рис. 4.2.5), у тепловідводах яких змонтовано по два силіцієвих вентилі (діоди) з різною полярністю. Виводи фаз генератора приєднують до клем 4 блока. Діоди блока сполучено за трифазною двонапівперіодною схемою (схема А. Н. Ларіонова). Через плюсову шину 11 проходить контактний гвинт 2у, який є плюсовою клемою генератора й одночасно слугує для кріплення блока ВБГ-1 до накривки; болт ізольований від накривки пластмасовою втулкою. Гвинт 2 з’єднує мінусову шину 3 блока із накривкою й водночас прикріплює блок до накривки. Рис. 4.2.5. Електрична схема генератора з випрямним блоком ВБГ-1: 1 – задня накривка; 2 – контактний гвинт; 3, 11 – мінусова і плюсова шини випрямного блока; 4 – клема блока силіцієвих вентилів; 5 – мідна контактна шайба; 6 – напівпровідникова силіцієва шайба; 7, 8 – виводи діодів (паяються до плюсової і мінусової шин випрямного блока); 9 – гермети- зувальна заливка; 10 – тепловідвід; 12 – болт; 13 – контактне кільце; 14 – щітка; 15 – щіткотримач; 16 – плюсова клема генератора; 17 – клема «Ш»; 18 – обмотка збудження; 19 – обмотка статора 4.2.6. Загальні відомості про регулювання напруги. Типи реле-регуляторів Генератор працює в специфічних умовах. Частота обертання двигуна безперервно змінюється. Навантаження дуже коливається залежно від кількості увімкнених споживачів. Ступінь зарядженості акумуляторної батареї змінюється в широких межах, але напруга на затискачах генератора має бути практично постійною (відхилятися від розрахункової не більш як на 3 %), а акумуляторна батарея має заряджатися струмом, який відповідає її стану. Виконати перелічені попереду умови й забезпечити нормальну роботу генератора можна, тільки застосувавши реле-регулятор. З формули для напруги генератора (Ur = Еф = СeпФ) бачимо, щоб забезпечити постійну напругу генератора, коли частота обертання ротора змінюється, магнітний потік потрібно змінювати обернено пропорційно до частоти. Оскільки магнітний потік визначає сила струму збудження, то напругу регулюють, закорочуючи обмотку збудження, тобто перериваючи коло збудження або вмикаючи послідовно з обмоткою збудження додатковий опір. Отже, принцип роботи будь-якого РН базується на зміні величини опору кола обмотки збудження обернено пропорційно обертам ротора генератора. Цей принцип регулювання можна реалізувати за допомогою пристроїв різних типів. У сучасних тракторах і автомобілях застосовують регулятори напруги, які поділяють на контактно-вібраційні (одно- та двоступінчасті), контактно-транзисторні, безконтактні транзисторні та інтегральні. Контактно-вібраційні регулятори, маючи вказаний термін служби 120 – 150 тис. км. пробігу автомобіля, поступаються місцем інтегральним і безконтактним, в яких цей показник становить 200 – 300 тис. км. Безконтактні транзисторні та інтегральні регулятори не містять рухомих частин, контактних поверхонь, що підгоряють, і пружин, а тому не змінюють регулювань в процесі експлуатації. Проте на деяких автомобілях встановлюють контактно-вібраційні регулятори, враховуючи їх невисоку вартість і просту будову (ВАЗ, ЗАЗ тощо.). 4.2.7. Контактно-транзисторні регулятори напруги, їх будова і робота З установленням на тракторах і автомобілях потужніших генераторних установок для їх надійнішої і довговічнішої роботи почали застосовувати контактно-транзисторні реле-регулятори типу РР362А – на автомобілях і РР362Б – на тракторах (рис. 4.2.6). Основними їх елементами є два вібраційних електромеханічних реле-регулятор напруги (PH) і реле захисту (РЗ), а також транзистор, два діоди і резистори. Рис. 4.2.6. Реле-регулятор РР-362 Реле-регулятор РР362Б порівняно з РР362А має резистор Rтк і перемикач посезонного регулювання напруги “зима-літо” (ППР). Електричну схему реле- регулятора наведено на рис. 4.2.7. Для спрощення схеми декілька паралельно ввімкнених резисторів замінено на загальні резистори. Реле-регулятор складається з пристрою для регулювання напруги (електромагнітний вібраційний одноступінчастий регулятор PH, транзистор Т, резистори R1, R2, R3, R4, діоди Д2 і Д3) і пристрою для захисту транзистора (електромагнітне реле захисту РЗ і діод Д1). Рис. 4.2.7. Електрична схема реле-регулятора РР362: PH – регулятор напруги; РЗ – реле захисту; Д1 – діод роздільний; Д2 – діод зворотного зв’язку; ДЗ – діод гасильного контуру; R1 – резистор термокомпенсаційний; R2 – резистор прискорювальний; RЗ – резистор додатковий; R4 – резистор кола бази транзистора; 1 – амперметр; 2 – вмикач запалювання; 3, 14 – клеми реле-регулятора;4 – обмотка PH; 5 – ярмо PH; 6 – пружина; 7, 10 – якірці; 8, 9 – контакти PH і РЗ; 11 – утримувальна обмотка РЗ; 12 – основна (послідовна) обмотка РЗ; 13 – допоміжна (зустрічна) обмотка РЗ; 15 – обмотка збудження генератора; 16 – випрямний блок генератора; 17 – обмотка статора генератора; 18 – акумуляторна батарея Пристрій для регулювання напруги підтримує постійну напругу генератора за змінної частоти обертання ротора, відповідно змінюючи силу струму збудження. Транзистор Т (напівпровідниковий підсилювач) є виконавчим елементом пристрою для регулювання напруги. Керує транзистором електромагнітне реле PH, чутливим елементом якого є обмотка 4, ввімкнена за схемою прискорювального опору, з протидійною пружиною 6 якірця 7, а керувальним – нормально розімкнені срібні контакти 8, увімкнені між плюсовою клемою ВЗ і базою Б транзистора. Через контакти проходить тільки струм керування транзистором (струм бази не перевищує 0,5 А), напруга якого незначна (1,5 – 2,5 В), а струм обмотки збудження – через транзистор або резистори R2 і R3. Це виключає можливість окиснення та ерозії контактів, забезпечує їх довговічність, надійну роботу пристрою і високу стабільність регульованої напруги. Термокомпенсація регулятора напруги здійснюється послідовним увімкненням в коло обмотки 4 резистора R1 та підвіскою якірця 7 на термобіметалевій пластинці. Реле захисту автоматично захищає транзистор у разі короткого замикання в колі обмотки збудження генератора (замикаються контакти 9 і транзистор запирається), коли через транзистор міг би пройти струм неприпустимої сили і вивести його з ладу. Діод Д1 запобігає появі струму в утримувальній обмотці 11 і замиканню контактів 9 реле захисту в разі замикання контактів 8 регулятора напруги. Діод ДЗ гасить ЕРС самоіндукції обмотки збудження генератора. Діод Д2 сприяє активнішому запиранню транзистора. Резистор Д1 стабілізує параметри притягування якірця 7 за змін температури, резистор R2 прискорює частоту коливань якірця 7, резистори R2 і R3 визначають силу струму обмотки збудження генератора за закритого транзистора, а резистор R4 – силу струму бази за відкритого транзистора. 4.2.8. Схема, конструкція і принцип роботи безконтактно-транзисторних реле-регуляторів Як електромеханічні, так і контактно-транзисторні регулятори напруги в процесі їх експлуатації потребують регулювання зазорів, натягу пружин, зачищення контактів та іншого технічного обслуговування, що свідчить про недостатню їх надійність та довговічність. Тому їх почали замінювати на електронні безконтактні регулятори (рис. 4.2.8 і 4.2.9), які встановлюють у комплекті з генераторами Г250-И1, Г250-Е1 і Г250-Н1 на автомобілях ЗІЛ-130, УАЗ-469, ГАЗ -24, тощо. Принципової відмінності між регулюванням напруги електронними реле-регуляторами та контактно-транзисторними немає. Електричну схему безконтактного регулятора напруги РР350-А наведено на рис. 4.2.10. Вона складається з окремих функціональних каскадів. Рис. 4.2.8. Реле-регулятор РР-350. Рис. 4.2.9. Безконтактний транзисторний регулятор напруги РР350: 1 – корпус; 2 – штепсельне з’єднання; 3 – алюмінієва пластина кріплення транзисторів: VТ1 – транзистор КТ502В; VТ2 і VТ3 – транзистори КТ837М; 4 – панель для розміщення деталей Рис. 4.2.10. Електрична схема безконтактного регулятора напруги РР350-А Дільник напруги, до складу якого входять резистори R1, R2, Rт, дросель (нижнє плече) і резистор R3 (верхнє плече), перебуває під напругою генератора і виконує функції датчика. Контур порівняння складається із стабілітрона VD1, транзистора VТ2 і резисторів R4 та R5. Він порівнює одержану напругу з еталонною (пробивною напругою стабілітрона). При цьому цей контур формує вихідний сигнал відхилення і спрямовує його до підсилювального контуру в разі підвищення напруги понад регульовану. Контур підсилення складається з транзистора VТ3, діода VD4 і резисторів R6 і R7, які впливають на вихідний каскад, що регулює напругу. Регулюючий напругу каскад містить силовий транзистор VТ5, діоди VD6, VD1 та резистор R8 і регулює струм в обмотці збудження генератора. Стабілітрон, або опорний діод – це спеціальний діод, робочий режим якого відбувається піл час пробою р-n-переходу зворотним струмом. Якщо до стабілітрона підвести невелику зворотну напругу і вона збільшується поступово, то до певного її значення він має властивості звичайного діода (великий опір і пропускає незначний струм зворотного напрямку). За досягнення певної напруги (напруги стабілізації 7 – 8,5 В) опір стабілітрона різко падає, він відкривається і пропускає струм, як результат подальше збільшення напруги припиняється. Із зменшенням напруги нижче напруги стабілізації стабілітрон різко збільшує свій опір і не пропускає струм. 4.2.9. Генераторні установки з інтегральними регуляторами напруги, їх схеми і принцип дії На тракторних і комбайнових дизелях типу СМД-60 встановлюють генератори змінного струму 15.3701 (Г-309). На двигунах СМД-60 і СМД-62 встановлено генератор Г-309 потужністю 1000 Вт, а на двигуні СМД-64 – генератор Г-309К потужністю 400 Вт. Генератор 15.3701 виробляє електричний струм напругою 14 В і являє собою безконтактну п’ятифазну однойменно-полюсну електричну машину з однобічним електромагнітним збудженням і вмонтованим випрямним блоком БПВ-І2-100. Генератор (рис. 4.2.11 а) складається із статора 12, ротора 26, котушки збудження, передньої 13 і задньої 11 накривок, випрямляча, урухомлювального шківа 21 і крильчаток 22 і 10. Статор 12 виконаний із пакета сталевих пластин. На внутрішній поверхні статора розміщено десять зубців, на кожному встановлено котушку обмотки статора. У фазу з’єднані послідовно дві котушки. Кінці фаз виведено гнучкими проводами з наконечниками. Ротор 26 виготовлений у вигляді шестикутної зірки із сталевих пластин і напресований на вал 19. Рис. 4.2.11. Загальний вигляд (а) і принципова електрична схема (б) генератора 15.3701: 1 – вивідна клема генератора (В); 2 – клема для підключення реле блокування стартера (Д); 3 – накривка; 4 – корпус інтегрального регулятора напруги; 5 – накривка випрямного блока; 6 – фазний вивід; 7 – стяжний гвинт; 8 – тепловідвід випрямного блоку; 9 – корпус випрямого блока; 10, 22 – крильчатки; 11 – задня накривка; 12 – статор; 13 – передня накривка; 14 – фланець котушки збудження; 15 – втулка котушки збудження; 16,24, 28 – кронштейни; 17 – накривка вальниці: 18, 29 – кулькова вальниця: 19 – вал ротора; 20 – гайка кріплення шківа; 21 – урухомлювальний шків; 23 – втулка; 25 – обмотка котушки збудження; 26 – ротор; 27 – обмотка котушки статора; 30 – гайка кріплення крильчатки; 31 – захисний корпус випрямляча; 32 – перемикач посезонного регулювання напруги; АБ – акумуляторна батарея; ВМ – вимикач маси; Л – літо; 3 – зима; СВ – силовий випрямляч; ДВ – додатковий випрямляч Вал 19 ротора розташований в кулькових вальницях 18 і 29 закритої конструкції одноразового змащення. На передньому кінці вала встановлено урухомлювальний шків 21, до якого прикріплено крильчатку 22 для охолодження генератора, а на задньому кінці – крильчатку 10, що охолоджує випрямний блок. Для цього на корпусі 31 і накривці 11 розміщено ребра. Обмотка збудження 25 прикріплена до передньої накривки 13. Один кінець приєднаний до додаткового виводу генератора і виводу Д регулятора напруги, а інший – до клеми Ш регулятора напруги 4. Випрямний блок, встановлений на задній накривці 11, складається із силового і додаткового випрямлячів, блока регулятора напруги і перемикача посезонного регулювання напруги 32 «Зима-Літо». Конструктивно силовий і додатковий випрямлячі змонтовано в одному корпусі. Блок регулятора напруги і перемикач 32 розміщено на накривці 5. У корпусі 9 випрямляча закріплено п’ять діодів зворотної полярності, а в пластині 8 – п’ять діодів прямої полярності. Вводи діодів з’єднані шинами з виводами фазних обмоток статора 27. Виводи діодів зворотної полярності з’єднані з «масою», а діодів прямої полярності – з вивідною клемою 1 генератора. Додатковий випрямляч складається з трьох діодів прямої полярності, що запресовані в шини, які попарно з’єднують діоди прямої і зворотної полярності силового випрямляча. Додатковий випрямляч забезпечує автоматичний захист акумуляторної батареї від розрядження на обмотку збудження генератора на непрацюючому дизелі. Під час роботи дизеля через додатковий випрямляч струм поступає до обмотки збудження 25 і реле блокування стартера. Інтегральний регулятор напруги типу Я 112-5 являє собою нерозбірну мікросхему. Для правильного монтажу її на інтегральному пристрої є виступ. Охолоджується інтегральний пристрій через радіатор, виготовлений зі стрічкового алюмінію. На інтегральному пристрої є чотири виводи С, Б, Ш і Д (рис. 4.2.11 б) у вигляді контактних площадок. Ці виводи ізольовані від інтегрального пристрою. Маркування виводів нанесено на його пластмасову накривку. Корпус інтегрального пристрою є п’ятим виводом – «масою». Для підведення струму до генератора за збудження від акумуляторної батареї між виводами В і Д під’єднаний резистор. Для підвищення якості регулювання інтегрального пристрою (за відсутності акумуляторної батареї) встановлено конденсатор К50-ЗА (СФ) фільтра. Самозбудження генератора без акумуляторної батареї відбувається за рахунок залишкової індукції системи збудження. Електричну схему генераторної установки 15.3701 з ІРН Я112В1 наведено на рис. 4.2.12. Вона складається з кількох функціональних каскадів: вимірювача напруги (стабілітрон VD1 з вхідним подільником напруги на резисторах R1, R3 і Rрег) та регулювального каскаду (транзистора VT3-VT2, що керується транзистором VT1, та резисторів R6, R7, R8). Резистор Rрег призначений для регулювання регулятора на потрібну напругу. Крім того, тут встановлено: резистор підживлення R9 (ввімкнений між клемами Б і Д), що поліпшує самозбудження генератора; конденсатор СІ, який забезпечує роботу генераторної установки без акумуляторної батареї (зменшує пульсацію випрямленої напруги); резистор R2 з перемикачем посезонного регулювання ППР (для підвищення рівня регулювання напруги на 0,8 – 1,2 В під час роботи взимку). Рис. 4.2.12. Електрична схема генераторної установки 15.3701 4.2.10. Основні правила експлуатації генераторних установок Під час встановлення акумуляторної батареї на трактор чи автомобіль потрібно стежити за правильним її ввімкненням у мережу, оскільки в разі приєднання “+” батареї на “масу” станеться коротке її замикання через блок випрямлячів. Під час зупинки двигуна відбувається розряджання акумуляторної батареї через обмотку збудження генератора, а тому в цьому випадку потрібно вимикати “масу” чи запалювання. Разом з тим не можна вимикати “масу” за працюючого двигуна, оскільки можливе різке підвищення напруги і вихід з ладу напівпровідникових приладів. В процесі експлуатації генераторних установок потребує перевірки й регулювання натягу урухомлювального паса генератора за його прогином між шківами. За зусилля 40 Н він має становити 10 – 15 мм. Потрібно стежити за надійністю з’єднань у клемах. У разі втрати контакту корпусу генератора з “масою” чи замикання між собою клем “+” і Ш вимикається регулятор напруги, значно зростає напруга в мережі, збільшується зарядний струм, що призводить до википання електроліту в акумуляторній батареї і перегоряння електроламп. Замикання клем “+” або В (ВЗ) на “масу” також призводить або до короткого замикання батареї і перегоряння запобіжника в мережі заряджання, або за його відсутності – до перегрівання проводів і виходу з ладу покажчика струму. Перелічені несправності потребують під час миття та заправляння двигунів маслом стежити за недопущенням прямого потрапляння масла й води на генераторну установку, особливо під час її роботи. Щодня після пуску двигуна слід перевіряти генераторну установку за покажчиками струму чи покажчиками напруги. Справною вважають генераторну установку, якщо за середньої частоти обертання колінчастого вала покажчик струму реєструє зарядний струм або контрольна лампочка гасне. В процесі заряджання акумуляторної батареї значення зарядного струму зменшується до нуля. Перемикач посезонного регулювання напруги на генераторах 15.3701, 69.3701 і 964.3701 дає змогу швидко змінити регульовану напругу в мережі. Проте ввімкнення його в положення “Зима” за стійкої зовнішньої температури понад 0°С призведе до систематичного перезаряджання акумуляторної батареї, википання електроліту, зменшення його рівня та оголення пластин акумулятора. 4.2.11. Перевірка тиску пружини щіткотримача на щітку Тиск пружини на щітку має бути в межах 180 – 260 г.с. Для визначення тиску пружини кожної щітки треба видалити з щіткотримача одну щітку, а іншою щіткою, що залишилася в щіткотримачі, натиснути на чашку стрілочних ваг. Щітка входитиме в щіткотримач і коли вона виступатиме з щіткотримача на 2 мм, то заміряють показання стрілки ваг. Ця величина і буде тим тиском, з яким пружина притискає щітку до контактного кільця ротора. Також перевіряють тиск пружини іншої щітки. Рис. 4.2.13. Щіткотримач генератора Рис. 4.2.14. Перевірка пружин щіток генератора на вагах 4.2.12. Схеми перевірки обмоток статора на замикання і обрив. Перевірка стану ізоляції котушок Обмотку статора на обрив перевіряють почерговим під’єднанням лампи до кінців двох фаз (рис. 4.2.15). У разі обриву в одній з котушок фази лампа не горить. Несправну обмотку перемотують. Рис. 4.2.15. Перевірка обмоток статора на обрив Замикання обмотки статора на осердя. Таке замикання виникає внаслідок механічного або теплового пошкодження ізоляції обмотки. За цієї несправності значно знижується потужність генератора, відбувається його перегрів. Акумуляторна батарея заряджається тільки на підвищеній частоті обертання колінчастого вала. Замикання обмотки статора на осердя визначається лампою 220В шляхом під’єднання одного щупа на осердя, а іншого – на будь-який вивід обмотки (рис. 4.2.16). Лампа горить тільки у разі замикання обмотки на осердя статора. Дефектну обмотку перемотують. Рис. 4.2.16. Перевірка замикання обмотки статора на осердя Міжвиткове замикання в котушках обмотки статора. Ця несправність виникає у разі перегрівання внаслідок руйнування ізоляції обмотки. У короткозамкнутих котушках проходитиме струм великої сили, що збільшить перегрів котушки та викличе подальше руйнування ізоляції обмотки. За такої несправності значно знижується потужність генератора, а акумуляторна батарея заряджається тільки на великій частоті обертання колінчастого вала. Міжвиткове замикання в котушках обмотки статора визначається виміром опору фаз обмотки омметром або за схемою, наведеною на рис. 4.2.17. Опір всіх фаз має бути однаковим. Рис. 4.2.17. Визначення опору фаз обмотки статора за допомогою амперметра і вольтметра 4.2.13. Перевірка справності випрямлячів, реле - регуляторів Діоди на пробій і обрив ланцюга перевіряють лампою від акумуляторної батареї за двох під’єднаних діодів (із зміною напряму струму). За справного діода лампа горить тільки в одному з випадків під’єднання до батареї, а у разі обриву не горітиме в обох випадках під’єднання (права і ліва схеми). Діод має коротке замикання (пробитий), якщо лампа горить за будь-якої схеми під’єднання. Рис. 4.2.18. Перевірка діода прямим (зліва) і зворотним (праворуч) під’єднанням його в ланцюг Аналогічно перевіряють кожен діод випрямного блока, під’єднаний до мінусової та плюсової шини. Справність діодів можна перевірити і за допомогою омметра виміром опору в прямому і зворотному напрямках. У справного діода опір за прямого під’єднання омметра буде не більше 200 Ом, а за зворотного – кілька сот кілоОм. У пробитому діоді опір дорівнює нулю, а у разі обриву – нескінченності. Діоди випрямних блоків типу ВБГ замінюють парами разом з секцією радіатора, а у блоків типу БПВ замінюється шина в зборі. Несправні діоди зворотної полярності блоків типу БПВ можна випресувати з шини і замінити діодами з ремонтним розміром. Рис. 4.2.19. Перевірка діодів мінусовій шини випрямного блока типу ВБГ прямим (зліва) і зворотним (праворуч) включенням шини в електричний ланцюг Рис. 4.2.20. Перевірка діодів плюсовій шини випрямного блока типу ВБГ прямим (зліва) і зворотним (праворуч) під’єднанням шини в ланцюг. Генераторну установку з інтегральним регулятором напруги на стенді перевіряють за схемою, наведеною на рис. 4.2.21. Акумуляторну батарею GB під’єднують до генератора через вимикач К2 та амперметр РА, а також реостат RЗ і вольтметр РV1. Нульовий провід обмотки статора від’єднують від нульової клеми щіткотримача (клеми Д). За розімкненого вимикача К2 і ввімкнених К1 та КЗ запускають стенд і, збільшуючи частоту обертання, встановлюють навантаження 10 і 20 А за напруги 28 В. При цьому частота обертання ротора за температури 25 ± 10°С має становити відповідно не вище 1550 і 2100 хв^-1. До обмотки збудження генератора і клеми Д регулятора через вимикач КЗ підводять напругу 14 В від зовнішнього джерела постійного струму. Рис. 4.2.21. Схема перевірки генератора змінного струму з інтегральним регулятором напруги Для перевірки регулятора напруги доводять частоту обертання ротора генератора до 3500±200 хв^-1, за допомогою реостата R3 встановлюють навантаження 20А за ввімкнених вимикачів К1 і К2 та вимкненого зовнішнього джерела струму 14 В (вимикач КЗ). Напруга на клемах генератора має становити 27,1 – 28,1В у положенні ППР “Літо”. Під час перевірки генераторних установок типу 13.3701, 15.3701 і 17.3701 на стенді немає потреби в додатковому ввімкненні зовнішнього джерела струму 14В і вольтметра РV2, а акумуляторну батарею з 25-вольтової замінюють на 12-вольтову. Генераторна установка 13.3701 у справному стані має виробляти напругу 12,5В без навантаження за частоти обертання 1400 хв^-1, а з навантаженням 23,5 А – за частоти 2600 хв^-1. При цьому регульована напруга 13,7 – 14,5В має бути за навантаження 14А і частоти обертання 3600 хв^-1 за ввімкненої акумуляторної батареї, а перемикач ППР – у положенні “Літо”. У разі перемикання ППР у положення “Зима” напруга зростає на 0,6 – 1,3В. 4.2.14. Основні несправності генераторних установок та способи усунення Характерні несправності генераторів та генераторних установок. Амперметр не показує заряду на середній частоті обертання колінчастого вала двигуна, контрольна лампа горить з повним розжаренням. Ці ознаки свідчать про те, що генератор не заряджає акумуляторну батарею, і вона розряджається. Однією з причин цього може бути обривання кола між генератором та акумуляторною батареєю, яке найчастіше трапляється в місцях з'єднання із затискачами і на перегинах проводів. В останньому випадку обривання проводу звичайно затуляє ізоляція. Обривання в колі, коли його не виявлено під час зовнішнього огляду, знаходять за допомогою контрольної лампи, обов'язково вимикаючи генератор і реле-регулятор. Одним кінцем проводу контрольної лампи доторкуються до маси автомобіля, а другим – послідовно до затискачів, прямуючи колом в певному напрямі від батареї до генератора. Світіння контрольної лампи засвідчує, що коло на ділянці від точки доторкування до джерела струму справне. Якщо ж у наступній точці лампа не горить, то це означає, що провід на ділянці між цими точками доторкування обірваний. Пошкоджені проводи замінюють новими або з'єднують скручуванням і паянням. Місце скручування ізолюють ізоляційною стрічкою й поліхлорвініловими трубками. Спад напруги в проводах перевіряють вольтметром, вимірюючи напругу на початку і в кінці кола, що живить споживач. Різниця напруг і визначить спад напруги в цьому колі. Припустимий спад напруги в колі не більше як 0,5 – 0,8 В. Обривання в колі збудження. Якщо проводи зарядного кола справні, а амперметр не показує заряду, то, запустивши двигун на середню частоту обертання колінчастого вала і ввімкнувши батарею та споживачі, потрібно на короткий час (не більш як на 1-2 с) перемкнути відрізком проводу затискачі ВЗ і Ш реле-регулятора. Робити це потрібно обережно, аби не замкнути затискачі Ш на масу, що може призвести до відмови транзисторного регулятора напруги. Якщо під час перемикання проводом затискачів ВЗ та Ш амперметр не показує кидка зарядного струму і не виникає іскріння в точках торкання проводу до затискачів, то несправність потрібно шукати в проводі, який з'єднує затискачі Ш реле-регулятора й генератора, або в самому генераторі, який не збуджується. Несправним генератор може стати через зависання щіток у каналах щіткотримачів або обривання в колі обмотки збудження генератора. Насамперед потрібно перевірити щітки. Аби щітки не зависали, потрібно очистити канали щіткотримача від пилу й бруду, потім установити в нього щітки й переконатися, що вони вільно переміщуються. Спрацьовані щітки необхідно замінити. Щоб визначити обривання обмотки збудження, щітки потрібно вийняти зі щіткотримачів і до контактних кілець через амперметр або лампу підвести напругу 12 – 24 В. Якщо стрілка амперметра залишається на нулі чи лампа не засвічується, то в колі збудження буде обривання. “Скидання” навантаження генератором. Якщо струм навантаження дорівнює нулю, то на генераторі може бути певна напруга. Але під час вмикання навантаження напруга генератора різко спадає до значення, що наближається до нуля, і генератор не може живити увімкнуте навантаження. Це явище спричиняють здебільшого міжвиткові замикання в обмотці статора. У разі замикання витків в одній чи в кількох котушках статора струм починає протікати короткозаземленими витками і не потрапляє в зовнішнє коло. Потужність генератора різко зменшується, а оскільки опір короткозамкнених витків малий, то струм у них набуває більшої сили і вони перегріваються, а ізоляція порушується або й зовсім згоряє. У разі пробивання чи обривання в одному з вентилів випрямного блока генератор також “скидає” навантаження. Коротке замикання кола збудження. В цьому разі амперметр не показує кидка зарядного струму, проте під час замикання проводів затискачів ВЗ та Ш виникає потужна дуга, а сам провід швидко нагрівається. Причиною цього є коротке замикання кола обмотки збудження на масу, внаслідок чого напруга генератора знижується майже до нуля. У цьому разі потрібно усунути коротке замикання, завдяки чому заряд акумуляторної батареї має відновитися. Якщо під час замикання затискачів ВЗ та Ш амперметр показує кидок зарядного струму, то генератор і провід, який з'єднує затискачі Ш генератора і реле-регулятора, будуть справними, а несправним, певно, буде провід. Якщо під час роботи двигуна на середніх обертах стрілка амперметра коливається, а контрольна лампа блимає, то наявні періодичні порушення в колі зарядного струму, які може спричинити послаблення урухомлювального паса. У момент проковзування паса частота обертання ротора генератора зменшується, і струм, що віддається у зовнішнє коло, спадає а це спричинює коливання стрілки амперметра. 4.2.15. Поняття про технічне обслуговування та регулювання Термін служби і надійність роботи генераторних установок значно залежать від правильного і своєчасного технічного обслуговування. Перші роботи виконують перед введенням трактора чи автомобіля в експлуатацію, потім генераторні установки обслуговують з періодичністю ТО-2. Недостатньо жорстке кріплення генератора до двигуна є основною причиною поломки його накривок. Надмірно натягнутий урухомлювальний пас призводить до перевантаження вальниць і їх прискореного зносу. Слабо натягнутий урухомлювальний пас прослизає, що призводить до прискореного зносу паса і шківа, а також до зменшення напруги струму генераторної установки. Натяг паса перевіряють за величиною його прогину, який має відповідати вказівкам інструкції з експлуатації машини, у разі натискання на пас із зусиллям 3 – 4 кг.с посередині між шківами генератора і вентилятора. Під час введення в експлуатацію нового автомобіля необхідно перевірити і в разі необхідності відрегулювати натяг урухомлювального паса, а також переконатися в надійному кріпленні генератора до двигуна. Надалі під час кожного ТО-2 перевіряють натяг паса і кріплення генератора. Крім цих операцій, під час ТО-2 очищають від бруду зовнішні поверхні генераторних установок і перевіряють кріплення наконечників приєднувальних проводів. Під час проведення операцій технічного обслуговування, а також ремонтних робіт заборонено: – пуск і роботу двигуна за від’єднаного від виведення « + » генераторної установки дрота, оскільки це призводить до виникнення високої напруги, небезпечного для діодів випрямного блока; – увімкнення акумуляторної батареї зворотного полярністю і недотримання полярності допоміжного джерела живлення під час пуску двигуна; – роботу генераторної установки за відімкненої акумуляторної батареї; – перевірку працездатності генераторної установки на «іскру» короткочасним з'єднанням виводів «+», «30», В, Б на корпус або між собою; – перевірку ланцюгів схеми електрообладнання омметром або лампою, що живляться напругою вище 36 В; – проводити зварювальні роботи на автомобілі без від’єднання проводів від виводів «+». «30», В генераторної установки. Деякі робіти з технічного обслуговування генераторних установок проводять через кожні 50 – 60 тис. км пробігу під час виконання чергового ТО-2. З зазначеною періодичністю генератор знімають з автомобіля для огляду щіток і контактних кілець. На знятому з генератора щіткотримачі перевіряють, чи вільно переміщаються щітки внапрямних отворах. Потім щітки виймають з щіткотримача і вимірюють їх висоту. Якщо щітка заїдає в щіткотримачі, її і стінки напрямного отвору протирають ганчір'ям, змоченим бензином. Якщо знос щітки більше норми, її замінюють. Контактні кільця, не розбираючи генератор, очищають від бруду і масла ганчіркою, змоченою бензином. Доцільно продути внутрішню порожнину генератора стисненим повітрям. Якщо знос кілець більше 0,5 мм за діаметром, необхідно розібрати генератор і на роторі в зборі проточити кільця. Граничне значення діаметра кільця задано в Інструкції по експлуатації генератора. Безконтактні регулятори напруги не потребуютьніякого обслуговування. Вібраційні і контактно-транзисторні регулятори напруги потребують періодичного підрегулювання. Регульовану напругу таких регуляторів перевіряють через кожні 25 – 30 тис. км пробігу під час чергового ТО-2. Питання для самоконтролю 1. Яке призначення і які бувають типи генераторних установок змінного струму? 2. Опишіть конструкцію та принцип роботи генераторів змінного струму з рухомою обмоткою збудження і контактними кільцями. 3. Розкажіть про будову та принцип дії безконтактних індукторних генераторів. 4. Які існують переваги і недоліки різних типів генераторів? 5. Для чого призначені та як функціонують випрямлячі змінного струму, які застосовуються в генераторних установках? 6. Розкажіть про процес регулювання напруги. Які бувають типи реле-регуляторів? 7. Опишіть будову та роботу контактно-транзисторних регуляторів напруги. 8. Розкажіть про конструкцію і принцип роботи безконтактно-транзисторних реле-регуляторів. 9. Опишіть схему та принцип дії генераторних установок з інтегральними регуляторами напруги. 10. Які існують основні правила експлуатації генераторних установок? 11. Яким чином перевірити тиск пружини щіткотримача на щітку генератора? 12. Опишіть схеми перевірки обмоток статора на замикання і обрив. Як перевірити стан ізоляції котушок збудження. 13. Якими методами перевірити справність випрямлячів, реле-регуляторів? 14. Які існують несправності генераторних установок та способи усунення? 15. Опишіть порядок проведення технічного обслуговування та регулювання генераторних установок
	Попередня тема	На початок	Наступна тема