Призначення, характеристика, будова та принцип роботи автомобільних генераторів змінного струму

Генератор призначений для живлення споживачів електричного струму і підзаряду акумуляторної батареї під час роботи двигуна на середніх і великих обертах колінчастого вала.

На автомобілі ЗІЛ-131встановлений генератор змінного струму Г287-Б. Генератор встановлений в передній частині двигуна та кріпиться за допомогою кронштейна і розпірної планки. Ротор генератора приводиться в обертання трапецієподібним ременем - безпосередньо від шківа колінчастого вала.

Технічна характеристика генератора Г287-Б:

- змінного струму з вбудованим кремнієвим випрямлячем;

- номінальна напруга 14 В;

- максимальна сила струму 95 А.

Основні частини генератора:

- статор;

- ротор;

- кришка з боку контактних кілець;

- випрямний блок (на кришці);

- щітковий вузол;

- кришка з боку привода;

- вентилятор;

- шків.

Статор -пакет пластин з електротехнічної сталі, що має 18 пазів. У пази поміщена обмотка з 18 котушок, які створюють 3 фази, сполучені між собою зіркою. Трьома шпильками статор затиснений між передньою і задньою кришками корпусу генератора, виготовленими з алюмінієвого сплаву.

Ротор складається з вала, встановленої на ньому котушки з обмоткою збудження, двох напресованих на вал шестиполюсних кігтеподібних наконечників, що створюють сердечник ротора, і двох контактних кілець, до яких приєднані кінці обмотки збудження.

Рис.1. Генератор змінного струму Г287-Б:

1 - статор; 2 - обмотка статора; 3 - ротор; 4 - обмотка збудження;

5 - втулка ротора; 6 - вентилятор; 7 - шків; 8 - розпірна втулка;

9, 11 - кришки; 10 - вивід обмотки статора; 12 - випрямний блок,

13 - лабіринтове кільце; 14 - гумове кільце; 15 - клема «+» генератора; 16 - контактне кільце; 17 - щіткотримач; 18 - прокладка

Полюси («кігті») наконечників з північною полярністю розміщуються в проміжках між полюсами наконечників з південною полярністю. Таким чином, північні і південні полюси сердечника ротора чергуються між собою.

Вал ротора обертається в кулькових підшипниках закритого типу, поміщених в кришках генератора. Підшипники змащують тільки під час розбирання генератора. З боку привода на валу ротора встановлені і закріплені гайкою вентилятор, що створює потік повітря для охолоджування порожнини генератора, і шків привода ротора.

На задній кришці корпусу генератора укріплений щіткотримач з двома щітками, притиснутими до контактних кілець ротора пружинами; одна щітка сполучена з масою, інша з вивідним затиском Ш на кришці корпусу генератора. Щітки призначені для з'єднання обмотки збудження ротора, що створює магнітне поле, з джерелом живлення постійного струму (акумуляторною батареєю або через випрямний пристрій з обмоткою статора генератора).

На внутрішній, торцевій поверхні задньої кришки змонтовані шість кремнієвих діодів випрямного пристрою: три діоди Д242 на алюмінієвому радіаторі, сполучені гнучким провідником з ізольованим затиском «+» генератора, і три діоди Д242АП зворотної полярності - безпосередньо на кришці. Діоди зібрані в трифазну мостову схему випрямляння, сполучену з обмоткою статора.

Рис.2. Електрична схема генератора

Генератор працює таким чином. Під час увімкнення запалення вимикачем запалення, через обмотку збудження ротора починає протікати постійний струм від акумуляторної батареї. При цьому в сердечнику ротора утворюється магнітне поле, що замикається через статор. Під час обертання ротора магнітне поле його полюсів, що пронизує витки котушок статора, змінюється, і в кожній з них по черзі індукується змінна ЕРС. У міру збільшення частоти обертання вала ротора ця ЕРС зростає.

З моменту, коли ЕРС генератора перевищить ЕРС акумуляторної батареї, живлення всіх споживачів енергії (акумуляторна батарея, обмотка збудження генератора, прилади освітлення і т. д.) відбувається від генератора через випрямляч.

Регулювання напруги генератора. Сумісна робота генераторів та регуляторів напруги.

З підвищенням частоти обертання колінчастого вала двигуна ЕРС в обмотках статора генератора і напруга в його зовнішньому ланцюзі збільшуються. Щоб напруга залишалася в допустимих межах (приблизно 13,5...14,5 В при номінальній напрузі 12 В), на автомобілі встановлюють безконтактно-транзисторні регулятори напруги РР-132, що не має електромагнітного реле. Дія цього приладу заснована, як і інших регуляторів, на зміні струму в обмотці збудження генератора шляхом включення в її ланцюг додаткових резисторів.

Реле-регулятор РР132-А працює з генераторами Г287-Б і Г250-П1 і включає тільки регулятор напруги, який виконаний на двох кремнієвих транзисторах типу п - р - п. Реле-регулятор має клеми «+», Ш і М, якими підключається в схему електрообладнання.

При напрузі генератора менше 14,0-14,6 В стабілітрон Д4 закритий. Транзистор Т 1 також закритий, оскільки його база через резистор R3 сполучена з масою. Транзистор Т2 відкритий, оскільки на його базу через резистор R5, діоди Д2 і Д3 подається позитивний потенціал. Струм в ланцюзі обмотки збудження проходить через відкритий транзистор Т2, напруга генератора не обмежується.

При напрузі генератора 14,0-14,6 В стабілітрон Д4 пробивається і потенціал бази транзистора Т1 різко підвищується, внаслідок чого транзистор Т1 відкривається. Це викликає значне пониження потенціалу бази транзистора Т2 і його закриття, що дорівнює перериванню струму в ланцюзі обмотки збудження генератора. Напруга генератора знижується до тих пір, доки не закриються стабілітрон Д4 і транзистор Т1. З їх закриттям транзистор Т2 відкривається, замикаючи знову ланцюг обмотки збудження генератора. Це призводить до збільшення магнітного потоку і напруги генератора. Далі процес повторюється, підтримуючи напругу генератора в межах 14,0-14,6 В.

Рис 3. Принципова схема з'єднання генератора Г287-Б і регулятора напруги РР132:

I -до котушки запалення; II - до навантаження;

1 - регулятор напруги; 2 -замок запалення; 3 - фільтр ФР-132;

4 -акумуляторна батарея; 5 – генератор

Рис.4. Транзисторний реле-регулятор РР132-А і його підключення в мережу

Технічна характеристика реле-регулятора РР132-А:

- тип - безконтактний, напівпровідниковий

- підтримувана напруга 13,9 – 14,6 В

- сила струму навантаження - 36 А

- частота обертання якоря генератора за якої перевіряється напруга - 3500 об/хв.