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 – это техническое устройство, являющееся независимым источником электрической энергии, получаемой путем сжигания жидкого и газообразного топлива в дизельных двигателях, двигателях внутреннего сгорания и газотурбинных установках.

Что это такое

Генераторная установка состоит из электрического генератора, вал которого соединен с валом двигателя, работающего на соответствующем виде топлива (газ, бензин, дизельное топливо).

Схематично, генераторную установку, работающую на бензине или дизельном топливе, можно изобразить следующим образом:

Виды

Генераторные установки различаются по своей конструкции и комплектации, способу установки и мощности, а также прочим техническим характеристикам.

По способу установки, это:

• Стационарно устанавливаемые – служат основным или резервным источником электрической энергии для объектов различной направленности (промышленность, ЖКХ, сельское хозяйство и т.д.). Мощность подобных устройств – от 5,0 до нескольких сотен кВт.
• Мобильные (передвижные) – монтируются на специальном шасси (платформе) и могут служить как основным и резервным источником энергии для небольших объектов энергопотребления, а также при устранения аварийных ситуаций в местах, где нет стационарных электрических сетей. Мощность установок этой группы установок — от 2,0 до 18,0 кВт.
• Переносные – это портативные устройства, служащие для электроснабжения небольшой электрической нагрузки. Используются в качестве аварийного или резервного источника энергии, мощность – от 0,5 до 5,0 кВт.

По виду используемого топлива, генераторные установки классифицируются, как:

• Дизельные – когда используется дизельное топливо. Как правило, это стационарно устанавливаемые установки, реже – передвижные. Мощность группы генераторных установок данного типа, может достигать 200 – 300 кВт.
• Бензиновые – работают на бензине с низким октановым числом. На мобильных установках монтируются четырехтактные двигатели, на переносных, как правило – двухтактные. Мощность установок этой группы – до 18,0 кВт.
• Газовые – работают на газе, при сжигании которого газо-поршневый двигатель передает вращение своего вала на вал электрического генератора, вырабатывающего электрический ток.

Это стационарно устанавливаемые установки, которые служат основным источником электрической энергии, но могут быть использованы и в качестве резервного, при наличии такой необходимости.

По типу используемого генератора, установки подразделяются на:

• С асинхронным электрическим генератором – обладают низкой стоимостью, но низкими техническими показателями. Устанавливаются на установках малой мощности, как правило переносного или мобильного типа.
• С синхронным электрическим генератором – способны выдерживать пиковые перегрузки в подключенных к ним электрическим сетям, при высоком качестве вырабатываемого напряжения. Устанавливаются на мощных дизельных генераторных станциях.

Дизельная электростанция

Дизельная электростанция – это генераторная установка, которая оснащена двигателем, работающем на дизельном топливе.

Состав оборудования, входящего в комплект дизельной электростанции, приведен на ниже следующем рисунке:

1 – дизельный двигатель;

2 – электрический генератор переменного тока;

3 – основание, рама или каркас, на которых крепятся все элементы электростанции;

4 – электрический шкаф, являющийся блоком управления и защиты электростанции;
5 – бак, для хранения дизельного топлива;

6 – аккумуляторная батарея, обеспечивающая запуск дизельного двигателя в работу;

7 – блок охлаждения, состоящий из радиатора и вентилятора. В радиаторе циркулирующая жидкость охлаждается, вентилятор монтируемого на валу основного, дизельного двигателя.

8 – выхлопная труба, обеспечивающая отвод отработанных газов;

9 – муфта, обеспечивающая соединение между валом двигателя и валом электрического генератора.

У разных моделей дизельных электростанций запуск двигателя может быть осуществлен отличным, чем на приведенной схеме, образом. Для этих целей может быть использован пусковой двигатель («пускач»), работающий на бензине или кик-стартер, приводимый во вращение обслуживающим персоналом.

Муфты, обеспечивающие соединение вала двигателя с валом генератора, должны обладать высокой демпфирующей способностью, быть разборными и упругими с неметаллическими элементами для связи полумуфт (с резиновой звездочкой, с промежуточным диском, торообразной оболочкой).

Основные технические характеристики

Основными, общими техническими характеристиками, определяющими параметры работы и возможность использования дизельных электрических станций, являются:

• Электрическая мощность, выдаваемая генератором, измеряется в кВт;
• Частота вращения вала, измеряется в оборотах в минуту;
• Электрический коэффициент мощности (cos φ);
• Количество фаз, вырабатываемого электрического тока;
• Напряжение, вырабатываемого тока (220/380 В);
• Частота вырабатываемого тока (50 Гц);
• Расход топлива за час работы;
• Объем топливного бака;
• Масса;
• Габаритные размеры.

Кроме общих технических характеристик, в паспорте электростанции приводятся технические характеристики дизельного двигателя и электрического генератора, которыми являются, для:

• Двигателя:
• Модель двигателя;
• Предприятие изготовитель;
• Количество цилиндров и их расположение;
• Диаметр цилиндра, измеряется в мм;
• Ход поршня, измеряется в мм;
• Вид системы охлаждения;
• Номинальная частота вращения вала двигателя;
• Номинальная мощность при номинальном количестве оборотов двигателя;
• Удельный расход топлива, измеряется в г/кВт*час;
• Масса двигателя.
• Модель генератора;
• Предприятие изготовитель;
• Номинальное напряжение на выходных клеммах генератора;
• КПД при полной нагрузке;
• Коэффициент мощности (cos φ);
• Номинальная частота вращения вала;
• Полная электрическая мощность, измеряется в кВА;
• Масса генератора.

Для того, чтобы дизельная электростанция, являющаяся сложным техническим устройством, работала продолжительное время и не доставляла хлопот пользователям, необходимо вовремя осуществлять ее техническое обслуживание.

Техническое обслуживание можно классифицировать как:

• Ежедневные профилактические осмотры – осуществляются перед запуском электростанции в работу.
• Периодические профилактические осмотры – проводятся в соответствии с индивидуальным графиком, определенным для каждой конкретной модели дизельной электростанции.
• Технические работы, периодичность которых зависит от наработки моточасов эксплуатации установки и в соответствии с составленным графиком их выполнения.

При ежедневных осмотрах или, при цикличной работе электростанции, при ее запуске, выполняется:

• Проверка целостности узлов и агрегатов;
• Проверка уровней масла и охлаждающей жидкости;
• Проверка давления масла в системе смазки двигателя.

При периодических осмотрах выполняется:

• Проверка и устранение неисправностей узлов и систем, обеспечивающих работу дизельного двигателя. При необходимости выполняется их регулировка.
• Тестирование работы электрического генератора, при необходимости – регулировка.
• Проверка сопротивления изоляции электрических проводов и прочих элементов электрических цепей.
• Проверка работоспособности электрических устройств системы защиты, автоматики и запуска в работу силовых агрегатов.

При выполнении регламентного технического обслуживания выполняются работы, определенные производителем установки, в каждый конкретный вид обслуживания (ТО1, ТО2 и т.д.).

Обслуживание производится на основании графиков его выполнения и в соответствии с перечнем работ, подлежащих выполнению.

Каждому ТО электростанции соответствует определенное количество отработанных ею часов.

При цикличном режиме работы дизельных электрических станций, необходимо осуществлять периодическое тестирование их работы, которое должно выполняться не реже одного раза в месяц.

У любого технического устройства есть свои достоинства и недостатки, это в полной мере относится и к дизельным электростанциям.

Так к плюсам использования установок данного типа, относятся:

1. Значительная электрическая мощность, в сравнении с бензиновыми аналогами.
2. Возможность выполнить стабилизацию вырабатываемого напряжения, тем самым обеспечить его качественные показатели, вне зависимости от пиковых нагрузок при запуске электрических двигателей и прочих электрических устройств.
3. Высокий КПД.
4. Способность работать в непрерывном цикле продолжительное время без снижения эксплуатационных показателей.
5. Относительно низкий уровень шума при генерации электрической энергии.
6. Способность работать в широком температурном диапазоне окружающего воздуха.
7. Ремонтно-пригодность и относительно небольшие затраты на выполнение технического обслуживания.

1. Большая масса установок и значительные габаритные размеры.
2. Для монтажа моделей большой мощности необходимо устройство специального основания (рамы) или фундамента, обеспечивающих прочность закрепления элементов конструкции и их дальнейшую безопасную эксплуатацию.
3. Необходимость следить за качеством используемого топлива, зависящего от времени года (температуры окружающего воздуха).
4. При не полной загрузке (ниже 40,0%), происходит значительный износ узлов и механизмов, что приводит к необходимости выполнения дополнительного обслуживания и как следствие, к финансовым затратам.
5. Высокая стоимость установки.

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.

Ремонтом ежедневно занимаются тысячи людей во всем мире. При его выполнении каждый начинает задумываться о тех тонкостях, которые сопутствуют ремонту: в какой цветовой гамме выбрать обои, как подобрать шторы в цвет обоев, правильно расставить мебель для получения единого стиля помещения. Но о самом главном редко кто задумывается, а этим главным является замена электропроводки в квартире. Ведь если со старой проводкой что-то произойдет, то квартира потеряет всю свою привлекательность и станет совершенно не пригодной для жизни.

Как заменить проводку в квартире знает любой электрик, но это под силу любому обычному гражданину, однако при выполнении данного вида работ ему следует выбирать качественные материалы, чтобы получить безопасную электрическую сеть в помещении.

Первое действие, которое необходимо выполнить, спланировать будущую проводку . На данном этапе нужно определить, в каких именно местах будут проложены провода. Также на данном этапе можно вносить любые коррективы в существующую сеть, что позволит максимально комфортно в соответствии с потребностями хозяев расположить светильники и .

12.12.2019

Узкоотраслевые приборы трикотажной подотрасли и их техническое обслуживание

Для определения растяжимости чулочно-носочных изделий применяется прибор, схема которого показана на рис. 1.

В основе конструкции прибора лежит принцип с автоматическим уравновешиванием коромысла упругими силами испытываемого изделия, действующими с постоянной скоростью.

Весовое коромысло представляет собой равноплечий круглый стальной стержень 6, имеющий ось вращения 7. На его правый конец крепятся с помощью байонетного замка лапки или раздвижная форма следа 9, на которые одевается изделие. На левом плече шарнирно укреплена подвеска для грузов 4, а его конец заканчивается стрелкой 5, показывающей равновесное состояние коромысла. До начала испытаний изделия коромысло приводят в равновесие подвижной гирей 8.

Рис. 1. Схема прибора для измерения растяжимости чулочно-носочных изделий: 1 —направляющая, 2 — левая линейка, 3 — движок, 4 — подвеска для грузов; 5, 10 — стрелки, 6 — стержень, 7 — ось вращения, 8 — гиря, 9 — форма следа, 11— растягивающий рычаг,

12— каретка, 13 — ходовой винт, 14 — правая линейка; 15, 16 — винтовые шестерни, 17 — червячный редуктор, 18 — соединительная муфта, 19 — электродвигатель

11.12.2019

В пневматических исполнительных механизмах перестановочное усилие создается за счет воздействия сжатым воздухом на мембрану, или поршень. Соответственно различают механизмы мембранные, поршневые и сильфонные. Они предназначены для установки и перемещения затвора регулирующего органа в соответствии с пневматическим командным сигналом. Полный рабочий ход выходного элемента механизмов осуществляется при изменении командного сигнала от 0,02 МПа (0,2 кг/см 2) до 0,1 МПа (1 кг/см 2). Предельное давление сжатого воздуха в рабочей полости — 0,25 МПа (2,5 кг/см 2).

У мембранных прямоходных механизмов шток совершает возвратно-поступательное движение. В зависимости от направления движения выходного элемента они подразделяются на механизмы прямого действия (при повышении давления мембраны) и обратного действия.

Рис. 1. Конструкция мембранного исполнительного механизма прямого действия: 1, 3 — крышки, 2—мембрана, 4 — опорный диск, 5 — кронштейн, 6 — пружина, 7 — шток, 8 — опорное кольцо, 9 — регулировочная гайка, 10 — соединительная гайка

Мембранная пневматическая камера механизма прямого действия (рис. 1) состоит из крышек 3 и 1 и мембраны 2. Крышка 3 и мембрана 2 образуют герметическую рабочую полость, крышка 1 прикреплена к кронштейну 5. К подвижной части относятся опорный диск 4, к которому прикреплена мембрана 2, шток 7 с соединительной гайкой 10 и пружина 6. Пружина одним концом упирается в опорный диск 4, а другим через опорное кольцо 8 в регулировочную гайку 9, служащую для изменения начального натяжения пружины и направления движения штока.

08.12.2019

На сегодняшний день существует несколько видов ламп для . У каждого из них есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим виды ламп которые наиболее часто используются для освещения в жилом доме или квартире.

Первый вид ламп – лампа накаливания . Это самый дешевый вид ламп. К плюсам таких ламп можно отнести ее стоимость, простоту устройства. Свет от таких ламп является наиболее лучшим для глаз. К минусам таких ламп можно отнести невысокий срок службы и большое количество потребляемой электроэнергии.

Следующий вид ламп – энергосберегающие лампы . Такие лампы можно встретить абсолютно для любых типов цоколей. Представляют из себя вытянутую трубку в которой находится специальный газ. Именно газ создает видимое свечение. У современных энергосберегающих ламп, трубка может иметь самую разнообразную форму. Плюсы таких ламп: низкое энергопотребление по сравнению с лампами накаливания, дневное свечение, большое выбор цоколей. К минусам таких ламп можно отнести сложность конструкции и мерцание. Мерцание обычно незаметно, но глаза будут уставать от света.

28.11.2019

Кабельная сборка — разновидность монтажного узла. Кабельная сборка представляет собой несколько местных , оконцованных с двух сторон в электромонтажном цехе и увязанных в пучок. Монтаж кабельной трассы, осуществляют, укладывая кабельную сборку в устройства крепления кабельной трассы (рис. 1).

Судовая кабельная трасса - электрическая линия, смонтированная на судне из кабелей (пучков кабелей), устройств крепления кабельной трассы, уплотнительных устройств и т. п. (рис. 2).

На судне кабельную трассу располагают в труднодоступных местах (по бортам, подволоку и переборкам); они имеют до шести поворотов в трех плоскостях (рис. 3). На крупных судах наибольшая длина кабелей достигает 300 м, а максимальная площадь сечения кабельной трассы — 780 см 2 . На отдельных судах с суммарной длиной кабелей свыше 400 км для размещения кабельной трассы предусматривают кабельные коридоры.

Кабельные трассы и проходящие по ним кабели подразделяют на местные и магистральные в зависимости от отсутствия (наличия) устройств уплотнения.

Магистральные кабельные трассы подразделяют на трассы с торцовыми и проходными коробками в зависимости от типа применения кабельной коробки. Это имеет смысл для выбора средств технологического оснащения и технологии монтажа кабельной трассы.

21.11.2019

В области разработки и производства приборов КИПиА американская компания Fluke Corporation занимает одну из лидирующих позиций в мире. Она была основана в 1948 году и с этого времени постоянно развивает, совершенствует технологии в области диагностики, тестирования, анализа.

Инновации от американского разработчика

• тепловизоры, тестеры сопротивления изоляции;
• цифровые мультиметры;
• анализаторы качества электрической энергии;
• дальномеры, вибромеры, осциллографы;
• калибраторы температуры, давления и многофункциональные аппараты;
• визуальные пирометры и термометры.

07.11.2019

Используют уровнемер для определения уровня разных видов жидкостей в открытых и закрытых хранилищах, сосудах. С его помощью измеряют уровень вещества или расстояние до него.
Для измерения уровня жидкости используют датчики, которые отличаются по типу: радарный уровнемер , микроволновый (или волноводный), радиационный, электрический (или емкостный), механический, гидростатический, акустический.

Принципы и особенности работы радарных уровнемеров

Генераторные установки

Генераторная установка тока состоит из генератора и реле-регулятора.

Электрический генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Генератор является основным источником энергии, идущей на питание всех потребителей электрической энергии и зарядку аккумуляторной батареи при работе двигателя при средней и большой частоте вращения коленчатого вала.

На автомобилях и тракторах преимущественно устанавливают генераторы переменного тока напряжением или 24В мощностью от 150 до 3500 Вт.

Генераторы постоянного тока долгое время были одним из основных источников электрической энергии на автомобилях и тракторах. С увеличением мощности потребителей электрической энергии размеры и масса генераторов постоянного тока настолько возросли, что размещать их на двигателях стало затруднительно, а повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивало износ коллектора и щеток. Поэтому вместо генераторов постоянного тока выпускают генераторы переменного тока. Мощность и срок службы таких генераторов значительно больше.

Особое значение генератор переменного тока приобретает при установке его на тракторах, которые работают в запыленной воздушной среде и подвергаются воздействию атмосферных осадков и сильной вибрации. С учетом специфики работы тракторные генераторы выпускаются в закрытом влагостойком исполнении с одноразовой смазкой на весь срок работы.

Генераторы переменного тока бывают с возбуждением от постоянных магнитов и с электромагнитным возбуждением. Генераторы с возбуждением от постоянного магнита маломощны и имеют ограниченное применение на тракторах, где единственным потребителем электроэнергии являются осветительные приборы. Большинство генераторов, применяемых в настоящее время, имеют электромагнитное возбуждение.

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

Генератор представляет собой трехфазную синхронную электрическую машину, которая состоит из статора, ротора, передней и задней крышек, вентилятора и приводного шкива.

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

Ротор состоит из двух клювообразных шестиполюсных стальных наконечников и катушки возбуждения, помещенной на стальной втулке, которые жестко закреплены на валу 5. Концы обмотки возбуждения припаяны к контактным кольцам, напрессованным на изоляционную втулку вала ротора. Вал вращается в шариковых подшипниках, помещенных в передней и задней крышках. Внутри задней крышки расположен полупроводниковый выпрямитель и щеткодержатель со щетками и пружинами. На конце вала закреплен приводной шкив и вентилятор для обдува и охлаждения генератора. Приводной шкив может иметь разный диаметр, чем достигается унификация генераторов для различных типов автомобилей и тракторов.

При включенном зажигании ток из аккумуляторной батареи через щетки и кольца поступает в обмотку возбуждения ротора и создает магнитное поле. При вращении ротора под катушками статора попеременно проходят его полюсы, индуктируя в обмотках статора переменную по величине и направлению ЭДС . Переменный ток, полученный в генераторе, подводится к выпрямителю, с помощью которого он преобразуется в постоянный и направляется к потребителям и на зарядку аккумуляторной батареи.

Таким образом, разница в работе генераторов постоянного и переменного тока заключается в том, что в генераторе постоянного тока магнитный поток обмотки возбуждения в пространстве неподвижен, а в генераторе переменного тока он вращается.

Для тракторных генераторов переменного тока применяются полупроводниковые выпрямители - селеновые и кремниевые. Селеновые выпрямители чувствительны к перегреву и имеют сравнительно большие размеры. Кремниевые выпрямители обладают высокой теплостойкостью, долговечны и малы по размерам, поэтому и получили широкое распространение.

Кремниевый выпрямитель состоит из шести кремниевых диодов, включенных по трехфазной мостовой схеме в общую электрическую схему трехфазного генератора переменного тока. Три диода прямой полярности установлены на специальной панели, имеющей хорошее охлаждение, а три обратной полярности крепятся к крышке генератора. Каждая фаза обмотки стартера соединена с двумя диодами разной полярности.

Диоды соединены с контактными пластинами и и с зажимами, к которым подключаются фазы обмотки статора. Контактные пластины и вместе с секциями блока диодов смонтированы на пластмассовой колодке, которая болтами и крепится к крышке генератора.

С увеличением мощности генератора растет и ток его возбуждения, цепь которого должна разрываться контактами регулятора напряжения. Возникающее при этом искрение вызывает подгорание и износ контактов, что приводит к уменьшению напряжения и мощности генератора. Недостатки вибрационных регуляторов особенно выявляются при работе с генераторами переменного тока, где ток возбуждения значительно больше, чем у генератора постоянного тока.

Рис. 1. Генератор переменного тока

Рис. 2. Схема контактно-транзисторного реле-регулятора: РН - регулятор напряжения; РЗ - реле защиты; ПО - последовательная обмотка; ВО - встречная обмотка; УО - удерживающая обмотка; Др - разделительный диод; Дг - гасящий диод; Дз - запирающий диод; Э. Б, К - эмиттер, база, коллектор транзистора; ВЗ, Ш, М - зажимы реле-регулятора; ОВ - обмотка возбуждения генератора; ОС - обмотка статора генератора; КД - кремниевые диоды генератора; ВБ - выключатель батареи; Рб - сопротивление в цепи базы транзистора; Рд - добавочное сопротивление; Р у - ускоряющее сопротивление; Ртк - сопротивление температурной компенсации

С целью устранения отмеченных недостатков разработаны контактно-транзисторные и бесконтактно-транзисторные регуляторы напряжения, работающие с генераторами переменного тока.

Наиболее распространенным контактно-транзисторным регулятором является реле-регулятор РР-362, в котором роль контактов, разрывающих цепь тока возбуждения, выполняет транзистор, а контакты регулятора напряжения только управляют работой.

На панели, изолир ованной от массы, размещены регулятор напряжения РН и реле РЗ, обеспечивающее защиту транзисторов от перегрузки током в случае короткого замыкания в обмотке возбуждения генератора.

Регулятор напряжения состоит из сердечника с одной обмоткой и контактов. Термокомпенсация РН осуществляется с помощью резистора RTh и термобиметаллической пластины ТБП .

Реле защиты состоит из сердечника и трех обмоток: последовательной ПО, вспомогательной ВО, удерживающей УО и одной пары контактов, разомкнутых в нерабочем состоянии. Обмотка ПО реле защиты включена последовательно в цепь обмотки возбуждения генератора.

В цепь возбуждения генератора включены транзистор, запирающий диод Д3 и гасящий диод ДГ. Транзистор является усилителем и служит для управления током возбуждения генератора совместно с регулятором напряжения. Установленный в схеме диод Др размыкает цепь контактов РН и РЗ; диод Дг замыкает ток самоиндукции в обмотках реле; диод Д3 не пропускает ток самоиндукции в цепь.

При неработающем двигателе в момент включения цепи зажигания контакты реле РН и РЗ разомкнуты и ток в обмотку возбуждения генератора поступает через транзистор, вызывая намагничивание ротора, в результате чего напряжение генератора повышается до рабочего, даже в том случае, если коленчатый вал двигателя будет вращаться с малой частотой.

При увеличении напряжения генератора до 13-15 В сердечник регулятора напряжения притянет якорек и контакты РН замкнутся, что вызывает быстрое запирание транзистора. В этот момент в цепь обмотки возбуждения генератора включаются добавочное и ускоряющее сопротивления, понижая напряжение генератора до номинального.

При падении напряжения генератора произойдет размыкание контактов РН и отпирание транзистора, что вызовет повышение напряжения генератора.

Если ток в цепи обмотки возбуждения генератора превысит установленную величину, то обмотка ВО реле защиты закорачивается и ее магнитный поток исчезает. В это же время магнитный поток обмотки ПО увеличится, сердечник реле защиты притянет якорь и контакты РЗ разомкнутся. При этом транзистор запирается, разрывая цепь тока, в которой произошло короткое замыкание. Одновременно через замкнутые контакты реле защиты получает питание обмотка У О, которая и обеспечивает удержание контактов замкнутыми до устранения короткого замыкания.

В дальнейшем реле-регулятор может работать только после устранения короткого замыкания и последующего включения выключателя зажигания.

На некоторых автомобилях КамАЗ-5320, ЗИЛ -130 и других применяются бесконтактно-транзисторные реле-регуляторы, которые не имеют контактов, поэтому они более надежны в работе.

По принципу действия и устройству генераторы бывают постоянного и переменного тока.

Генераторы постоянного тока долгое время были одним из основных источников электрической энергии на автомобилях и автобусах. С увеличением мощности потребителей электрической энергии размеры и массы генераторов постоянного тока настолько возрасли, что размещать их на двигателях стало трудно, а повышение частоты вращения коленчатого вала двигателя увеличивало износ коллектора и щеток. Поэтому вместо генераторов постоянного тока стали выпускать генераторы переменного тока. Мощность и срок службы таких генераторов значительно увеличены. На режиме холостого хода двигателя генераторы переменного тока развивают до 40% номинальной мощности, что обеспечивает лучшие по сравнению с генераторами постоянного тока условия зарядки аккумуляторных батарей и, как следствие, повышение из срока службы.

Генераторы переменного тока бывают с возбуждением от постоянных магнитов и с электромагнитным возбуждением. Генераторы с возбуждением от постоянных магнитов маломощны и имеют ограниченное применение. Большинство генераторов, применяемых в настоящее время, имеют электромагнитное возбуждение. Генераторы переменного тока различных типов имеют незначительные конструктивные отличия между собой.

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

Генераторы типов Г250 (устанавливаются на автомобилях семейства ГАЗ и ЗИЛ ), Г266 (устанавливаются на автобусе ПАЗ -672) и Г271 (устанавливаются на автомобилях семейства МАЗ , КамАЗ) имеют одинаковую конструктивную схему и представляют собой трехфазную синхронную электрическую машину, состоящую из статора, ротора, передней и задней крышек, вентилятора и приводного шкива.

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

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

Внутри задней крышки расположен полупроводниковый выпрямитель и щеткодержатель со щетками и пружинами. На переднем конце вала закреплен приводной шкив и вентилятор для обдува и охлаждения генератора.

При включенном зажигании ток из аккумуляторной батареи через щетки и кольца поступает в обмотку возбуждения ротора и создает магнитное поле. При вращении ротора под катушками статора попеременно проходят его полюсы, 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 обусловлено следующими причинами. При возрастании числа потребителей увеличивается ток обмотки статора, что приводит к усилению магнитного поля статора.

Рис. 3. Генератор переменного тока: а - устройство; б - электрическая схема

Рис. 4. Схема бесконтактно-транзисторного реле-регулятора РР350-А: а - общий вид; б - электрическая схема

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, отдаваемая генератором, ограничивается.

При возрастании частоты вращения ротора увеличивается частота переменного тока в обмотке статора. В результате этого возрастает индуктивное сопротивление обмотки статора, что также приводит к ограничению максимальной силы тока, отдаваемого генератором.

Для автомобильных генераторов переменного тока применяют полупроводниковые выпрямители - селеновые, германиевые и кремниевые. Селеновые выпрямители чувствительны к перегреву и имеют сравнительно большие размеры. Кремниевые выпрямители обладают высокой теплостойкостью, долговечны и малы по размерам, поэтому и получили широкое распространение.

Кремниевый выпрямитель состоит из блока кремниевых диодов (трех прямой полярности 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 и с зажимами, к которым подключаются фазы обмотки статора. Контактные пластины вместе с секциями блока диодов смонтированы на пластмассовой колодке, которая болтами крепится к крышке генератора.

Генераторы серии Г250 отличаются друг от друга шкивами и имеют большое число модификаций.

Генераторы серий Г284 и Г286 отличаются от генераторов Г250 габаритными размерами,соединением обмоток статора и другими особенностями.

Свойство полупроводниковых выпрямителей пропускать ток только в одном направлении позволяет отказаться от реле обратного тока. Это значительно упрощает конструкцию и снижает стоимость реле-регулятора.

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 автомобилях применяются конта-ктно-транзисторные и бесконтактно-транзисторные регуляторы напряжения, работающие с генераторами переменного тока.

Наиболее распространенными бесконтактными транзисторными регуляторами являются реле-регуляторы РР350-А.

Реле-регулятор РР350-А выполнен на трех германиевых транзисторах и работает с генераторами Г250-В2 и Г250-И, рассчитанными на номинальное напряжение 12 В.

При напряжении генератора меньше 13,9-14,6 В стабилитрон Д1 закрыт, в результате чего транзистор Т1 тоже закрыт. При этом через открытые транзисторы Т2 и ТЗ проходит ток базы транзистора ТЗ и ток обмотки возбуждения генератора, который не ограничивается, а следовательно, не ограничивается и напряжение генератора.

С увеличением частоты вращения ротора генератора, когда напряжение генератора достигает 13,9-14,6 В, стабилитрон Д1 пробивается, транзистор открывается, а транзисторы Т2 и ТЗ закрываются. В этом случае ток в обмотку возбуждения генератора поступает только через добавочный резистор R8, и, естественно, уменьшается напряжение генератора до момента закрытия стабилитрона Д1. С закрытием стабилитрона ток в обмотку возбуждения поступает через открытый транзистор ТЗ.

Напряжение генератора начнет возрастать до следующего открытия стабилитрона Д1.

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

Остальные элементы в схеме реле-регулятора выполняют различные вспомогательные функции, необходимые для обеспечения четкости и надежности работы прибора.

Принцип действия бесконтакт-но-транзисторного реле-регулятора РР356 аналогичен описанному.

Принцип работы этих регуляторов аналогичен работе регулятора РР350-А. При напряжении на клеммах генератора меньше предельного транзистор, включенный последовательно с обмоткой возбуждения генератора, открыт и пропускает ток возбуждения.

Если напряжение превышает предельное значение, то транзистор за пирается и резко изменяется сила тока в обмотке возбуждения гене ратора.

Этот процесс обычно происходит с большой частотой и практически напряжение генератора остается постоянным.

Интегральный регулятор напряжения Я112А работает следующим образом. Когда напряжение генератора ниже заданной величины, стабилитрон Д1 не пропускает ток, так как напряжение на нем меньше напряжения стабилизации. При этом транзистор Т1 закрыт, и ток идет по цепи: « f » аккумуляторной батареи - амперметр А - выключатель ВЗ - резистор R5 - диод Д2 - резистор R6 «-» аккумуляторной батареи. При этом база составного транзистора Т2 - ТЗ оказывается под положительным потенциалом и в цепи база-эмиттер транзистора Т2 и ба-за-эмиттер транзистора ТЗ проходит ток, открывая составной транзистор Т2 - ТЗ и соединяя цепь обмотки возбуждения генератора с минусом аккумуляторной батареи.

Цепь тока обмотки возбуждения:
« + » аккумуляторной батареи-амперметр А - выключатель ВЗ - зажим В регулятора - обмотка возбуждения ОВ генератора - зажим

Ш регулятора - переход коллек-тор-эмиттер составного транзистора Т2 - ТЗ - « - » аккумуляторной батареи.

Когда напряжение генератора достигает заданного значения (13-15,5 В), происходит «пробой» (т. е. резкое снижение сопротивления) стабилитрона Д1, и через резистор R1, стабилитрон Д1 и переход база-эмиттер транзистора 77 начинает проходить ток управления. Транзистор 77 открывается. Так как транзистор 77 включен параллельно цепи, состоящей из диода Д2 и резистора R6, при очень малом сопротивлении перехода коллектор-эмиттер открытого транзистора 77 сила тока в цепи диода Д2 и резистора R6 резко падает и поэтому отрицательные потенциалы базы и эмиттера составного транзистора Т2 - ТЗ сказываются равными, и составной транзистор Т2-ТЗ закрывается. При этом цепь обмотки возбуждения прерывается, что приводит к снижению напряжения генератора. Напряжение на стабилитроне также уменьшается, сопротивление стабилитрона возрастает, ток через него не проходит, и транзистор Т1 закрывается, а составной транзистор Т2- ТЗ открывается. Цепь обратной связи, состоящая из конденсатора С1 и резистора R4, ускоряет открытие и закрытие транзисторов. Когда составной транзистор Т2- ТЗ закрывается, положительный потенциал его коллектора повышается и по цепи обратной связи R4- С1 и переходу база-эмиттер транзистора 77, а также через резистор R3 действует импульс тока, способствующий более быстрому открыванию транзистора 77, что ускоряет закрытие составного транзистора Т2- ТЗ.

Конденсатор С1 при этом заряжается. Когда составной транзистор Т2-ТЗ открывается, конденсатор С/ разряжается и ток идет по цепи: конденсатор С1 - резистор R4 - коллектор-эмиттер составного транзистора Т2-ТЗ - резистор R3- эмиттер-база транзистора Т1- конденсатор С1, что способствует более быстрому закрыванию транзистора Т1, а следовательно, открыванию составного транзистора Т2- ТЗ.

При запирании составного транзистора Т2- ТЗ прерывается ток в цепи обмотки возбуждения генератора и в обмотке индуктируется э.д.с. самоиндукции. Под действием этой э.д.с. создается ток самоиндукции, который проходит через гасящий диод ДЗ, тем самым предотвращая пробой транзисторов Т2 и ТЗ.

Конденсатор С2 выполняет роль фильтра.

Рис. 5. Электрическая схема интегрального регулятора напряжения Я112А

Интегральный регулятор напряжения - изделие неразборное и нере-монтируемое. Напряжение регулятора регулируют на заводе-изготови-теле.

При эксплуатации автомобильных генераторов с интегральными регуляторами напряжения запрещается: работа генераторной установки при отключенной аккумуляторной батарее; 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 регулятора); проверка исправности схемы электрооборудования с номинальным напряжением 12В от источника тока с напряжением выше 18 В, а для схем с напряжением 24В выше 36В.

В настоящее время предъявляются более жесткие требования к системе электропитания: увеличение Мощности генераторных установок без существенного увеличения их габаритов, снижение начальной частоты вращения ротора генератора, при которой он начинает заряжать аккумуляторную батарею, повышение ресурса генераторов. Их выполнение возможно лишь при замене генераторов постоянного тока, генераторами переменного тока. Массовое внедрение последних началось после разработки встроенного в генератор выпрямительного блока и применения электронных систем регулирования, позволяющих увеличить ток возбуждения и, следовательно, “снизить начальную частоту вращения ротора, при которой генератор начинает питать потребители. Наличие кремниевых выпрямительных блоков, исключающих разряд аккумуляторной батареи на статорную обмотку генератора, позволило, исключить реле обратного тока. В регулирующих системах самоограничивающаяся по току характеристика генераторов переменного тока делает ненужным ограничитель тока, поэтому регулирующие устройства таких генераторов содержат в большинстве случаев лишь регулятор напряжения.

Выпрямительные блоки генераторов переменного тока. Кремниевые выпрямительные блоки генераторов переменного тока - одни из первых электронных элементов, нашедших применение в электрооборудовании автомобиля. Наибольшее распространение получили конструкции генераторов с электромагнитным возбуждением и трехфазной обмоткой статора, соединенной в звезду и подключенной к выпрямителю напряжения. В выпрямительном блоке кремниевые диоды соединены по схеме трехфазного двухполупериодного выпрямления (рис. 1, а). Диоды V1, V2, V3 образуют анодную группу. Их аноды соединены с корпусом генератора. Диоды V4, V5, V6 образуют катодную группу, их катоды соединены с положительной клеммой генератора. При вращении ротора генератора на концах обмоток статора создаются напряжения, которые изменяются во времени почти по синусоидальному закону. При этом диоды пропускают ток в нагрузку при положительной полуволне напряжения, а диады - при полуволне отрицательной полярности. Из рис. 6 видно, что при / = 0 напряжение первой фазы равно нулю, второй - отрицательно, а третьей - положительно. В этом случае диод пропускает положительную полуволну третьей фазы, а диод - отрицательную полуволну второй фазы (путь тока показан сплошными стрелками). Напряжение на нагрузке в данный момент определяется геометрической разностью напряжений второй и третьей фаз. Через четверть периода напряжение первой фазы будет положительным и достигнет максимума, а напряжения второй и третьей фаз будут отрицательными. В этот момент диод V5 пропускает положительную полуволну первой фазы, а диоды VI и V3- отрицательные полуволны третьей и второй фаз. Путь тока показан пунктирными стрелками. Напряжение на нагрузке будет равно геометрической разности всех трех фаз. В последующем описанные процессы повторяются и выпрямленное напряжение в сети колеблется с частотой в 6 раз большей, чем частота изменения электродвижущей силы (э.д. е.), индуктируемой в обмотках.

Рис. 6. Схема выпрямления: а - схема соединения обмотки статора с выпрямителем и нагрузкой. б - кривые изменения фазных напряжений; в - порядок построения выпрямленного напряжения

В качестве выпрямительных устройств в генераторах переменного тока применяются выпрямительные блоки типов ВБГ или БПВ . Выпрямительный блок типа ВБГ -1 состоит из трех отдельных моноблоков, каждый из которых представляет собой алюминиевую отливку с охлаждающими ребрами, внутри которой размещены два последовательно соединенных диода. Каждый моноблок имеет три вывода. Выводной зажим от средней точки между диодами соединен с фазными выводами статора, а два других зажима -с контактными пластинами отрицательной и положительной полярности.

Выпрямительный блок типа БПВ собран из шести или двенадцати кремниевых вентилей типа ВА-20 (20А, 150В), запрессованных в теплоотводы положительной и отрицательной полярности.

Выпрямительный блок устанавливается в крышке генератора со стороны контактных колец.

Электронные регуляторы напряжения. Конструкция электронных регуляторов напряжения включает в себя измерительное устройство (рис. 3), усилительные элементы и исполнительный элемент.

Нагрузкой исполнительного элемента служит обмотка возбуждения генератора. Измерительное устройство предназначено для выработки сигнала рассогласования. В нем происходит сравнение регулируемого напряжения генератора Ur с заданной величиной опорного напряжения Uоп, которое определяется номинальным напряжением бортовой сети автомобиля. Когда напряжение генератора превышает опорное, подается сигнал рассогласования, который усиливается и воздействует на исполнительный элемент, а через него - на объект регулирования (генератор), изменяя ток обмотки возбуждения fB. От стабильности характеристик измерительного устройства и его чувствительности зависит точность регулирования напряжения.

Рис. 7. Выпрямительные блоки: a - ВБГ -1; б - БПВ

Рис. 3. Структурная схема электронного регулятора напряжения

Из электронных регуляторов в настоящее время наибольшее применение нашли транзисторные бесконтактные регуляторы.

Измерительное устройство бесконтактного регулятора напряжения выполняется на стабилитроне (опорном диоде). Замечательное свойство стабилитрона заключается в том, что при определенном обратном напряжении (напряжении пробоя) происходит резкое увеличение тока без изменения величины напряжения, причем напряжение на стабилитроне не меняется при изменении тока в большом диапазоне. С опорным напряжением, называемым напряжением стабилизации, в измерительном устройстве сравнивается напряжение генератора.

Измерительное устройство состоит из последовательно соединенных стабилитрона V и резистора R. При достижении входным напряжением некоторого значения Uоп, зависящего от величины напряжения стабилизации UCT и сопротивления R, происходит пробой стабилитрона, после чего напряжение на нем остается постоянным.

Данная схема применима, если в качестве усилительного элемента используется транзистор типа р-п-р. В случае использования транзистора типа п-р-п стабилитрон и резистор меняются местами.

Измерительное устройство, собранное по приведенной схеме, обеспечивает подачу сигнала рассогласования URmx при напряжении UBX , близком к величине напряжения стабилизации стабилитрона Uy В практических схемах для настройки измерительного устройства на требуемое напряжение UBX применяется делитель напряжения. Наличие делителя напряжения на входе измерительного устройства позволяет установить любое требуемое напряжение регулирования. Иногда сопротивление R2 состоит из двух резисторов, переключением которых изменяется напряжение регулирования (при переходе с летнего периода эксплуатации электрооборудования на зимний и наоборот). Если вместо резистора R2 в делителе установить потенциометр, то можно плавно изменять величину напряжения регулирования.

Измерительное уст ройство на стабилитрон не может быть использовано в качестве регулятора напряжения по двум причинам.

Во-первых, рабочий ток стабилитрона значительно меньше тока обмотки возбуждения генератора, и, во-вторых, он не обеспечивает требуемое фазирование работы измерительного устройства и тока в обмотке возбуждения (ток в обмотке возбуждения должен быть максимальным, когда напряжение генератора меньше номинального, а стабилитрон начинает проводить ток при достижении генератором номинального напряжения, т. е. ток возбуждения и ток стабилитрона находится в противофазе). Поэтому исполнительный элемент (транзистор) должен работать в противофазе. с измерительным устройством и синфазно с током возбуждения. Для обеспечения требуемого фазирования между исполнительным элементом и измерительным устройством требуется по крайней мере еще один каскад усиления для инвертирования (переворачивания) фазы и усиления сигнала рассогласования, в связи с чем регулятор напряжения имеет, как минимум, два каскада на транзисторах.

Кроме того, практические схемы электронных регуляторов напряжения содержат элементы защиты исполнительного транзистора от перенапряжения и превышения силы тока возбуждения, элементы, обратной связи для ускорения переходных процессов.

Рис. 8. Измерительное устройство регулятора напряжения: а - схема принципиальная электрическая; б - график зависимости напряжения на элементах схемы от входного напряжения

Рис. 9. Схема электрическая принципиальная простейшего бесконтактного регулятора напряжения: 1 - измерительное устройство; II - каскад усиления i: инвертирования фазы; III - регулирующий (исполнительный) каскад

Простейший бесконтактный регулятор напряжения работает следующим образом. При напряжении генератора Ur, меньшем опорного Uon, стабилитрон измерительного устройства не пробит, его сопротивление велико (несколько сот килоом) и ток базы транзистора (ток управления) мал, транзистор закрыт. На базе транзистора резистором создается положительный потенциал, поэтому транзистор открыт. Через открытый транзистор по обмотке возбуждения генератора протекает ток. Цепь тока возбуждения: « + » источника питания, обмотка возбуждения О В, коллектор-эмиттер транзистора V3, корпус, «-» источника питания.

При напряжении стабилитрон пробивается, транзистор переходит в состояние насыщения (напряжение на переходе эмиттер-коллектор приблизительно равно нулю) и шунтирует переход база -эмиттер транзистора. Транзистор закрывается, ток через обмотку возбуждения не протекает. Напряжение генератора начинает уменьшаться и при определенном его значении стабилитрон возвращается в первоначальное состояние. Весь описанный процесс повторяется. Диод V4 уменьшает обратное напряжение на транзисторе при его закрытии, т. е. защищает транзистор от э.д. с. самоиндукции.

Измерительное устройство регулятора напряжения РР350* (рис. 6) состоит из входного делителя напряжения R1, R2, R6, R7, R10, дросселя, стабилитрона, резистора. Усилительные элементы регулятора включают в себя два каскада усиления на транзисторах. Транзистор является исполнительным элементом, к0торый изменяет ток в обмотке возбуждения генератора.

Если выпрямленное напряжение генератора, приложенное к входному делителю, меньше величины, на которую настроен регулятор напряжения, то стабилитрон VI ток не’ проводит. Следовательно, транзистор V2 закрыт, а транзисторы V4 и V5 открыты. По цепи: « + » генератора, выключатель S1, диод V6, транзистор V5, клемма Ш, обмотка возбуждения, «-» генератора протекает ток возбуждения. При неработающем генераторе по этой же цепи питается обмотка возбуждения от батареи. В этом режиме напряжение генератора изменяется пропорционально частоте вращения ротора. При возрастании частоты вращения ротора, как только выпрямленное напряжение достигает заданного уровня, стабилитрон VI пробивается и транзистор V2 открывается. Сопротивление транзистора V2 становится минимальным и шунтирует переход эмиттер-база транзистора V4. Транзистор V4 закрывается. Эмиттерный ток транзистора V4 является базовым током транзистора V5, т. е. эти транзисторы работают синхронно, представляя собой составной транзистор. При запирании транзистора V4 закрывается и транзистор V5. Ток возбуждения и величина выпрямленного напряжения начинают падать.

Рис. 10. Схема электрическая принципиальная генераторной установки с регулятором напряжения РР350

Таким образом, при работе регулятор находится в одном из двух состояний: транзис.тор V5 открыт и через него протекает ток возбуждения генератора, или он закрыт и ток возбуждения уменьшается. С определенной частотой схема переключается из одного состояния в другое и устанавливается такой ток возбуждения генератора, при котором среднее значение регулируемого напряжения поддерживается на заданном уровне.

Для повышения частоты переключения и уменьшения времени перехода схемы из одного состояния в другое предусмотрена цепочка обратной связи, включающая резистор R8. При повышении входного напряжения, когда транзистор V2 начинает отпираться, а транзистор V4 запираться, ток, проходящий по резистору R8 и дросселю L, уменьшается, что приводит к уменьшению падения напряжения на дросселе L. В этом случае падение напряжения на стабилитроне VI увеличивается, вызывая возрастание базового тока транзистора V2 и более быстрое переключение этого транзистора. При понижении входного напряжения цепочка обратной связи способствует более быстрому запиранию транзистора.

Для активного запирания выходного транзистора V5 и надежной работы его при повышенной температуре в эмиттерную цепь транзистора V5 включен диод V.6. Падение напряжения на диоде V6 регулируется с помощью резистора R5, который создает его ток смещения.

Диод V3 служит для улучшения запирания транзистора V4 при открытом транзисторе V2, благодаря дополнительному падению напряжения на этом диоде, поскольку напряжение между коллектором и эмиттером транзистора V2 (несколько десятых долей вольта при его насыщении) делится между диодом. V3 и переходом эмиттер - база транзистора V4.

Для фильтрации входного напряжения (сглаживания пульсации) в схеме применен дроссель L. Терморезистор R6 предназначен для компенсации изменения падения напряжения на переходе эмит-fep - база транзистора V2 и стабилитрона VI от температуры окружающей среды. Этим поддерживается постоянство уровня регулируемого напряжения при изменении температуры.

Недостатком регулятора РР350 является относительно низкая надежность выходных каскадов, выполненных на германиевых транзисторах, при перенапряжениях н работе в условиях повышенной температуры.

Применение кремниевых полупроводниковых приборов допускает работу регулятора при больших напряжениях и в условиях более высоких температур окружающей среды, что позволяет также уменьшить размеры теплоотводов и всего регулятора.

Регуляторы, выполненные на кремниевых транзисторах, выпускаются на напряжение 14 В (РР132) и 28 В (РР356).

Рис. 11. Схема электрическая принципиальная генераторной установки переменного тока генератора Г272 с реле-регулятором РР356

Регулятор напряжения РР356 предназначен для работы с генераторами типа Г272, которые отличаются от других генераторов тем, что у них оба конца обмотки возбуждения изолированы от корпуса: один конец соединяется через выключатель с плюсом источника питания, а второй - через транзистор регулятора с минусом источника.

Регулятор РР356 работает следующим образом. Когда напряжение генератора меньше 28,4±0,8В, стабилитрон V6 не пропускает ток, так как напряжение на нем меньше напряжения стабилизации (в качестве стабилитрона V6 используются включенные последовательно два стабилитрона типа Д818Б). При этом транзистор V5 закрыт. По цепи, которую составляют резистор R1, диоды V3, V4 и резистор R2, протекает ток, который создает положительное смещение на базе транзистора V2. Он открывается, соединяя обмотку возбуждения с минусом источника питания. По обмотке возбуждения проходит ток. Цепь тока возбуждения: « + » источника питания, выключатель S1, клемма Ш генератора, обмотка возбуждения (ОВ), клеммы Ш генератора и реле-регулятора, коллектор - эмиттер транзистора V2, корпус, «-» источника питания. Напряжение генератора в этом режиме изменяется пропорционально частоте вращения ротора генератора. Когда напряжение генератора достигает определенного уровня, происходит пробой стабилитрона V6, его сопротивление резко уменьшается, появляется базовый ток транзистора V5, и он открывается. Так как сопротивление открытого транзистора V2 мало, он шунтирует переход эмиттер -база транзистора V5, который закрывается. При закрытом транзисторе V2 ток возбуждения генератора прерывается. Это вызывает резкое уменьшение магнитного потока генератора, а, следовательно, и снижение напряжения генератора. Напряжение будет уменьшаться до тех пор, пока стабилитрон V6 не восстановит своего первоначального состояния. Далее описанные процессы будут периодически повторяться.

Особенностью регулятора напряжения РР356 является применение в нем стабилитронов с отрицательным температурным коэффициентом стабилизации. Напряжение стабилизации такого стабилитрона при нагреве несколько снижается. При этом несмотря на увеличение активного сопротивления дросселя L напряжение генератора не только не повышается, а даже несколько снижается.

Небольшое снижение напряжения генератора необходимо для предотвращения перезаряда аккумуляторной батареи при повышении температуры электролита.

Функции дросселя L, включенного в верхнее плечо делителя напряжения, и резистора обратной связи R3 аналогичны функциям соответствующих элементов регулятора РР350.

Диоды V3, V4 обеспечивают надежное закрытие транзистора V2 и делают схему регулятора менее чувствительной к разбросу параметров выходных транзисторов, уменьшая тем самым объем регулировочных работ при ремонте регулятора. Диод VI шунтирует э. д. с. самоиндукции, возникающую в обмотке возбуждения генератора при коммутации в ней тока, защищая тем самым транзистор V2 от перенапряжений.

Резистор R7 является подстроенным и служит для регулировки уровня напряжения: для снижения уровня регулируемого напряжения его сопротивление увеличивают, а для повышения уровня уменьшают.

Регулятор напряжения РР132 имеет аналогичную принципиальную схему. Он работает с генераторами типа Г250П1 и Г287. Измерительное устройство регулятора имеет не два стабилитрона, включенных последовательно, а один, так как его напряжение регулирования в два раза меньше. Изменены также номинальные значения некоторых резисторов.

Рис. 8. Схема электрическая принципиальная генераторной установки с интегральными регуляторами напряжения Я112 (а) и Я120 (б)

В интегральных регуляторах напряжения Я112 и Я120 резисторы и некоторые соединения выполнены на керамической подложке методом толстопленочной технологии. Выходной транзистор бескорпусный и распо-ложен на металлическом основании, обеспечивающем хороший теплоотвоД. На том же основании закреплены другие полупроводниковые приборы. Все детали и приборы регулятора залиты специальным герметиком и закрыты пластмассовой крышкой.

Особенностями электрических схем интегральных регуляторов являются: наличие составного транзистора в исполнительном элементе, повышающего общий коэффициент усиления и экономичность схемы; использование цепочки R6, С2, повышающей скорость и четкость переключения транзисторов; фильтрация конденсатором С1 входного напряжения, подаваемого на базу входного транзистора; обратная связь между выходным транзистором и первым каскадом усилителя, осуществляемая резистором R8, также способствует более четкому переключению транзисторов.

Особенности эксплуатации генераторных установок переменного тока. Системы электроснабжения автомобилей с генераторами переменного тока и бесконтактно-транзисторными регуляторами напряжения отличаются высокой надежностью в работе при условии строгого соблюдения правил их эксплуатации. В частности, необходимо контролировать состояние и крепление проводов на зажимах генератора, регулятора напряжения и аккумуляторной батареи. Работа генератора при отключенном от зажима « + » проводе запрещена, так как с увеличением частоты вращения растет напряжение на выпрямительном блоке, что может привести к выходу его Из строя, к повреждению регулятора напряжения.

Повышение напряжения генератора может произойти и в случае, если во время работы генератора отключить аккумуляторную батарею ее выключателем.

Особую опасность для генераторных установок пеп менного тока представляет подключение к ним аккумуляторной батареи в обратной полярности. Это приводит “ к выходу из строя диодов выпрямительного блока.

К атегория: - Автомобили и трактора