Регулятор напряжения генератора: схема, проверка. Автомобильная генераторная установка Проверка дополнительных диодов

Напряжение генераторов постоянного и переменного тока зависит от частоты вращения ротора, значения отдаваемого тока, магнит­ного потока возбуждения, сопротивления обмотки якоря (у гене­ратора постоянного тока) и полного сопротивления обмотки ста­тора (у генераторов переменного тока).

Если учитывать (при грубом приближении) только основные фак­торы, то можно считать, что

Таким образом, для обеспечения постоянства напряжения гене­ратора при изменении частоты вращения ротора необходимо обратно пропорционально частоте изменять магнитный поток. Так как магнитный поток определяется силой тока возбуждения, регулирование напряжения осуществляется периодическим включе­нием в цепь возбуждения генератора и отключением из этой цепи добавочного резистора с постоянным сопротивлением. В настоя­щее время применяются вибрационные и полупроводниковые регу­ляторы напряжения.

Вибрационный регулятор напряжения . Вибрационный регулятор (рис. 18,а) имеет добавочный резистор Rд, который включается по­следовательно с обмоткой возбуждения ОВ. При замыкании контак­тов 4, один из которых неподвижен, а другой расположен на якорьке 3, добавочный резистор замкнут накоротко. Основная обмот­ка ОО регулятора, намотанная на сердечнике 5, включена на пол­ное напряжение генератора. Пружина 2 оттягивает якорек вверх, удерживая контакты в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения ОВ через контакты, якорек и ярмо 1 подключена, минуя добавочный резистор.

При неработающем генераторе в основной обмотке 00 регуля­тора тока нет и контакты под действием пружины замкнуты. С увеличением частоты вращения сила тока возбуждения генерато­ра и его напряжение растут. При этом увеличивается сила тока основной обмотки 00 регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленной величины, силы магнитного притяжения якорька к сердечнику недостаточно для преодоления силы натяжения пружины и контакты регуля­тора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения про­ходит, минуя добавочный резистор.

При дальнейшем увеличении напряжения генератора наступает такой момент, когда сила магнитного притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора размыкаются. Вследствие этого в цепь обмотки возбуж­дения включается добавочный резистор, и напряжение генератора резко падает.

Уменьшение напряжения приводит к уменьшению тока в обмотке регулятора напряжения и, следовательно, силы притяжения якорька к сердечнику. В результате контакты регулятора вновь замыкаются, а затем при увеличении напряжения генератора размыкаются.

Описанный процесс периодически повторяется. В результате этого возникают пульсации напряжения (рис. 18, б). Среднее значение напряжения Uср, измеряемое вольтметром, определяет регули­руемое напряжение генератора. С увеличением частоты враще­ния увеличивается время разомкнутого состояния t р и уменьшается время замкнутого состояния t 3 . Это приводит к уменьшению тока возбуждения I B (рис. 19).

Напряжение генератора, поддерживаемое регулятором, зависит от силы натяжения пружины. Изменением силы натяжения пружины осуществляется регулировка напряжения генераторной установки.

Уменьшение пульсаций напряжения происходит следующим обра­зом. Пульсации напряжения генератора зависят от частоты колебаний якорька регулятора. Чтобы пульсации напряжения не оказывали влияния на работу потребителей, якорек регулятора должен колебаться с частотой не менее 30 Гц. Кроме того, с увеличением частоты колебаний якорька уменьшается износ контактов.

Частоту колебаний повышают применением специальных уско­ряющих обмоток, которые наматывают на сердечник регулятора, или ускоряющих резисторов. Наиболее часто применяют схему вибрационного регулятора напряжения с ускоряющим резистором (рис. 20). Здесь основная обмотка 00 регулятора подключается к генератору через ускоряющий резистор Rу, который включен последовательно с резистором Rд. Резистор Rу также является добавочным в цепи обмотки возбуждения генератора. Таким обра­зом, напряжение на обмотке регулятора равно разности между напряжением генератора и падением напряжения в ускоряющем резисторе.

Ускоряющее действие резистора Rу заключается в следующем.При замкнутых контактах регулятора через ускоряющий резистор походит ток только обмотки регулятора, величина которого составляет доли ампера. Напряжение, приложенное к обмотке регулятора, почти равно напряжению генератора, так как падение напряжения в ускоряющем резисторе очень незначительно.

При размыкании контактов ток возбуждения генератора, который вследствие явления самоиндукции не может изменяться скачком, в первый момент сохраняет свою величину и направление. Ток возбуждения проходит по ускоряющему резистору, что приво­дит к резкому увеличению падения напряжения на нем и резкому уменьшению напряжения на обмотке регулятора. Скачкообразное уменьшение напряжения в ос­новной обмотке 00 регулятора в момент размыкания контактов резко уменьшает в ней ток, а следовательно, и силу притя­жения якоря регулятора к се­рдечнику. Благодаря этому кон­такты быстро замыкаются вновь. В результате частота колебаний якоря увеличива­ется до 150-250 Гц и, сле­довательно, уменьшается пуль­сация напряжения. При при­менении ускоряющих устройств возникает отрицательное явление, связанное с увеличением напряжения генератора при увеличении частоты вращения ротора. Возрастание напряжения с увеличением частоты вращения ротора предотвращается при помощи выравнивающих обмоток или выравнивающих резисторов.

Для стабилизации напряжения наибольшее распространение получили схемы с выравнивающими обмотками (рис. 21).

Выравнивающую обмотку ВО включают в цепь через контакты регулятора последовательно с обмоткой возбуждения ОВ генератора. Ее наматывают на сердечник таким образом, чтобы ее магнитный по­ток противодействовал магнитному потоку основной обмотки 00 ре­гулятора. Магнитный поток, создаваемый выравнивающей обмоткой, значительно меньше магнитного потока, создаваемого основной обмоткой регулятора.

При увеличении частоты вращения ротора в результате увеличе­ния времени разомкнутого состояния контактов уменьшается сила то­ка не только в основной, но и в выравнивающей обмотке. Поэ­тому уменьшение магнитного потока, создаваемого основной об­моткой, сопровождается таким же по величине уменьшением магнит­ного потока, создаваемого выравнивающей обмоткой, и результи­рующий магнитный поток почти не изменяется. В результате размыкание контактов регулятора происходит независимо от частоты вращения ротора при напряжении, установленном регулировкой.

Рабочая температура регулятора меняется в значительных преде­лах (от -50 до +125 °С). Сопротивление основной обмотки регулятора напряжения, выполняемой из меди, изменяется от тем­пературы (возрастает на 40% при нагреве обмотки на 100 °С). Поэ­тому при повышении температуры основной обмотки уменьшается ток в ней и, следовательно, магнитный поток. В результате регулятор начинает работать при напряжении, большем того, на которое он от­регулирован.

Температурная компенсация осуществляется следующим обра­зом.

Для уменьшения влияния температуры на работу вибрацион­ного регулятора последовательно основной обмотке регулятора, которую выполняют с меньшим сопротивлением, включают доба­вочный резистор из нихрома или константана. Сопротивление этих материалов практически не* меняется от температуры. В резуль­тате суммарное изменение сопротивления цепи основной обмотки регулятора от температуры в несколько раз уменьшится. Таким образом, возрастание регулируемого напряжения составит пример­но 10% при нагреве на 100 °С. В ряде регуляторов роль термокомпенсационного резистора выполняет ускоряющий резистор.

Для более полной термокомпенсации вместе с резистором применяют биметаллическую пластину, на которой подвешивают якорек регулятора. Биметаллическая пластина имеет два слоя. Материалы слоев обладают резко отличающимися коэффициентами теплового расширения.

Биметаллическую пластину приклепывают к якорьку и закреп­ляют на ярме регулятора. При этом слой материала с малым коэф­фициентом температурного расширения обращен к сердечнику. При повышении температуры пластина изгибается и создает усилие, направленное против усилия пружины, и таким образом способствует вступлению регулятора в работу при меньшем напря­жении. Таким образом и обеспечивается температурная компенсация.

Для термокомпенсации применяют также магнитные шунты. Маг­нитный шунт МШ (см. рис. 26) представляет собой пластину из железоникелевого или иного термомагнитного сплава с магнитным сопротивлением, увеличивающимся при повышении температуры. Пластина закреплена в верхней части регулятора между сердечником и ярмом параллельно якорьку.

При повышении температуры магнитное сопротивление шунта возрастает. При низких температурах магнитное сопротивление шунта мало, и часть магнитного потока сердечника, минуя якорек, замыкается через магнитный шунт. Таким образом компенсируется изменение магнитного потока, возникающее в резуль­тате изменения сопротивления основной обмотки регулятора от температуры. Применение магнитного шунта исключает необходи­мость в термокомпенсационном резисторе и биметаллической пла­стине.

Недостатки вибрационных регуляторов состоят в следующем. Вибрирующие контакты и пружины являются основным недо­статком вибрационных регуляторов, затрудняющим их настройку и повышающим чувствительность к вибрации. В результате изменения характеристик пружин вибрационные устройства подвер­жены разрегулировкам.

Обычный вибрационный регулятор напряжения может приме­няться с генераторами, у которых сила тока возбуждения не более 1,5-1,8 А. При больших значениях силы тока значительно сокра­щается срок службы контактов.

Особенно сказываются недостатки вибрационных регуляторов при работе с генераторными установками переменного тока, у которых сила тока возбуждения значительно больше, чем у гене­раторов постоянного тока. Чтобы получить возможность использо­вать вибрационный регулятор с мощными генераторами, применя­ют следующие способы. Часто используют не один, а два регуля­тора напряжения. Для этого обмотку возбуждения генератора раз­деляют на две одинаковые по своим параметрам и параллельно включенные ветви. Сила тока каждой ветви регулируется своим регулятором. При этом сила тока, разрываемого контактами, уменьшается вдвое.

Для уменьшения силы тока разрыва применяют также двухсту­пенчатое регулирование напряжения. Двухступенчатый регулятор напряжения имеет две пары контактов и добавочный резистор с меньшим сопротивлением. Подробно работа двухступенчатого регу­лятора рассмотрена на конкретном примере. Недостатки вибрационных регуляторов вызвали в последние годы применение с мощными генераторами полупроводниковых регуляторов напряже­ния.

Полупроводниковые регуляторы напряжения . В полупроводнико­вых регуляторах сила тока возбуждения регулируется при помощи транзисторов, эмиттерноколлекторная цепь которого включена по­следовательно с обмоткой возбуждения генератора.

Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регу­лятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор переключается в закрытое состояние (разомкну­тые контакты). При понижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние (замкнутые кон­такты). В состоянии «открыт» сопротивление транзистора составляет доли ома, в состоянии «закрыт» - бесконечно большое значение. Полупроводниковые регуляторы напряжения могут выполняться контактно-транзисторными и бесконтактными.

Контактно-транзисторный регулятор (рис. 22) содержит в своей схеме вибрационное реле, управляющее транзистором Т.

Работает регулятор следующим образом. До момента достиже­ния генератором регулируемого значения напряжения U r силы тока обмотки вибрационного реле недостаточно, чтобы контакты замкну­лись. При этом транзистор открыт, так как через него проте­кает ток базы по цепи: «плюс» генератора, переход эмиттер-база, резистор R б, корпус генератора.

Через обмотку возбуждения ОВ в этом случае протекает полный ток возбуждения, и напряжение генератора возрастает с возрастанием частоты вращения ротора. Полное отпирание тран­зистора осуществляется подбором сопротивления резистора R б.

При достижении напряжением генератора регулируемого значе­ния ток в основной обмотке OO реле достигает значения, при котором реле срабатывает. При замкнутых контактах потенциалы базы и эмиттера становятся равными, так как контакты шунтиру­ют переход эмиттер - база. Вследствие этого ток базы становится равным нулю, что приводит к запиранию транзистора.

В результате запирания транзистора ток возбуждения, под­держиваемый э.д.с. самоиндукции обмотки возбуждения, протекая через гасящий диод Д r , уменьшается. При этом уменьшается напряжение генератора U r , контакты реле размыкаются, и тран­зистор открывается. Затем процесс повторяется.

Гасящий контур, выполняемый обычно в виде диода Д r , явля­ется обязательным элементом любого транзисторного регулятора. Если бы его не было, э.д.с. самоиндукции обмотки возбуждения, возникающая в момент закрытого состояния транзистора и достига­ющая несколько сотен вольт, могла бы вызвать пробой коллектор­ного перехода и отказ транзистора в работе.

В контактно-транзисторном регуляторе напряжения через контакты протекает незначительный ток, благодаря чему увеличива­ется срок их службы. Однако надежность работы регулятора по-прежнему определяется усталостной прочностью и возможной разрегулировкой пружины. Указанный недостаток исключен в бес­контактных схемах регулирования напряжения.

Бесконтактный регулятор напряжения (рис. 23) содержит тран­зистор T1, который выполняет функции контактов в контактно транзисторном регуляторе. Управление транзистором T1 осуществля­ется резисторами R1, R2 и стабилитроном Д1.

При напряжении генератора меньше регулируемого значения напряжение на резисторе R1, включенном параллельно стабилитро­ну Д1, меньше значения, соответствующего пробою стабилитрона. Стабилитрон при этом не проводит ток. следовательно, ток базы транзистора T1 равен нулю. Транзистор T1 при этом закрыт, что соответствует разомкнутому состоянию контактов, а транзистор Т2 открыт.

При достижении генератором уровня напряжения, соответ­ствующего регулируемому значению, напряжение на резисторе R1 повышается до значения, при котором стабилитрон пробивается, т. е. его сопротивление в обратном направлении резко уменьша­ется. В результате возникает ток базы транзистора T1, проте­кающий по цепи: «плюс» генератора, переход эмиттер - база тран­зистора T1, стабилитрон Д1, резистор R2, «минус» генератора. Транзистор T1 при этом открывается, что соответствует замкнутому состоянию контактов, транзистор Т2 запирается, а ток возбуждения и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого напряже­ние на стабилитроне снижается ниже напряжения стабилизации, и он запирается, прерывая ток базы транзистора T1. Транзистор T1 запи­рается, а транзистор Т2 переключается в открытое состояние и т. д. Соотношение сопротивлений резисторов R1 и R2 определяет уровень регулируемого напряжения.

Схемы бесконтактных регуляторов, применяемых на практике, имеют ряд дополнительных элементов, улучшающих рабочие ха­рактеристики. Назначение дополнительных элементов рассмотрено на примерах схем конкретных регуляторов.

Похожая информация.

Важно заметить что цепь обмотки возбуждения включает транзистор регулятора напряжения который позволяет изменять образуемый катушкой магнитный поток с целью обеспечения стабильности выходного напряжения генератора. Напряжение настройки регулятора напряжения выбирается исходя из величины номинального напряжения сети автомобиля и имеющихся потребителей электроэнергии. Превышение напряжения настройки регулятора над величиной номинального напряжения сети автомобиля выбрано для компенсации падения напряжения в проводах чтобы для нормальной...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Автомобильная генератор ная установка

Л е к ц и я

Автомобильная генераторная установка представляет собой синхронную электрическую машину – собственно генератор со встроенным полупроводниковым выпрямителем и регулятором напряжения. Она предназначена для питания потребителей электроэнергии в автомобиле и заряда аккумуляторной батареи.

Синхронной называется электрическая машина, частота вращения которой пропорциональна частоте переменного тока в ее обмотке статора.

1.Принцип работы генератора

Принцип работы генератора заключается в следующем.

При включенном зажигании и работающем двигателе через обмотку возбуждения протекает ток и ротор представляет собой вращающуюся внутри статора систему из 12 магнитных полюсов чередующейся полярности. Важно заметить, что цепь обмотки возбуждения включает транзистор регулятора напряжения, который позволяет изменять образуемый катушкой магнитный поток с целью обеспечения стабильности выходного напряжения генератора. То есть, чтобы при увеличении частоты вращения ротора не увеличивалось выходное напряжение, достаточно убавлять соответствующим образом ток в катушке возбуждения.

Обмотки статора соединены в «звезду» (иногда в «треугольник), образуя типовую трехфазную систему, в которой наводится ЭДС. Обратите внимание, что в автомобиле, ЭО которого рассчитано на постоянное напряжение 12 В, генератор является генератором переменного тока. Постоянным он становится после выпрямления диодным мостом. Из-за больших токов (десятки ампер) диоды выпрямительного моста сильно нагреваются и для защиты от повреждения они прикреплены к радиатору из теплопроводящего алюминиевого сплава и обдуваются вентилятором.

Кроме 6 диодов выпрямителя в генераторе есть еще три дополнительных диода, с которых снимается напряжение для питания обмотки возбуждения в установившемся режиме (в начале используется АКБ). Они работают на малых токах и в радиаторах не нуждаются.

На выводе этих диодов при увеличении частоты вращения ротора генератора нарастает напряжение и разность потенциалов между ним и плюсовым выводом от силовых диодов, который подключен непосредственно к плюсу батареи, уменьшается. Напряжение на контрольной лампе стремится к нулю, и она гаснет. Этим самым контролируется работа генератора.

Обороты ротора, при которых происходит самовозбуждение генератора, оговариваются в его технических условиях (для генератора автомобиля 2110 эти обороты составляют 1400 об/мин). С целью снижения оборотов самовозбуждения увеличивают проходящий по обмотке ротора ток путем включения параллельно контрольной лампе резистора 50 Ом.

Напряжение настройки регулятора напряжения выбирается исходя из величины номинального напряжения сети автомобиля и имеющихся потребителей электроэнергии. Его величина для двенадцативольтовой системы колеблется от 14,1 В до 14,75 В. Превышение напряжения настройки регулятора над величиной номинального напряжения сети автомобиля выбрано для компенсации падения напряжения в проводах, чтобы для нормальной работы напряжение у потребителей электроэнергии не снижалось ниже 12 В.

Основной характеристикой автомобильных генераторов является токоскоростная характеристика, представляющая собой зависимость выпрямленного тока на выходе генератора от скорости вращения ротора. Исходя из определения токоскоростной характеристики, при данной скорости вращения генератор не может дать больший ток, чем ограничено токоскоростной характеристикой. Следовательно, автомобильный генератор работает в режиме короткого замыкания, и величина тока ограничивается активным и индуктивным сопротивлением статорной обмотки генератора.

Чем выше частота вращения генератора, тем выше индуктивное сопротивление его обмотки статора. Поэтому скорость нарастания тока, отдаваемого генератором, с ростом частоты вращения ротора и, соответственно, индуктивного сопротивления обмотки статора уменьшается и генератор приобретает свойство самоограничения силы тока. Таким образом, увеличение частоты вращения генератора не приведет к сгоранию обмотки статора и выходу его из строя.

1. Конструкция автомобильных генераторов

Современный трехфазный генератор с когтеобразными полюсами состоит из следующих узлов:

• статора, выполненного в виде пакета листовой стали, с вложенной в его пазы трехфазной обмоткой;
• ротора с когтеобразными полюсами, обмоткой возбуждения и контактными кольцами;
• выпрямительного блока;

• щеткодержателя футлярного типа с навесным регулятором напряжения;
• крышек со стороны привода и со стороны контактных колец;
• шкива.

Статор генератора состоит из пакета статора, набранного из стальных пластин, толщиной 0,5 мм или 1,0 мм каждая. Пластины соединены между собой по наружной поверхности сваркой. Внутренняя поверхность пакета имеет трапецеидальные пазы, равномерно расположенные по окружности, в которые уложена трехфазная катушечная обмотка. Каждая фаза состоит из шести непрерывно намотанных катушек. Статор является якорем синхронного генератора.

Когтеобразные полюсные половины изготавливают обычно методом холодной штамповки из полосовой стали толщиной около 12 мм с последующим отжигом для улучшения магнитных свойств, так как при штамповке меняется структура внутренних слоев стали, что ухудшает кривую намагничивания материала. Втулка и полюсные половины закрепляются посредством прессовой посадки на валу ротора. Обмотка возбуждения намотана рядами на пластмассовый каркас и закреплена на втулке. Выводы обмотки возбуждения припаяны к медным контактным кольцам, изолированным друг от друга. На современных генераторах (компакт–генераторы) к полюсным половинам ротора с двух сторон привариваются центробежные вентиляторы, которые всасывают воздух с торцов генератора и выбрасывают его через радиальные отверстия в крышках, охлаждая лобовые части обмотки статора и выпрямительный блок с регулятором напряжения.

Так как ротор генератора вращается с большой скоростью (до 18000 об/мин), для снижения вибрации осуществляют динамическую балансировку ротора. Для этого у ротора после сборки проверяют на специальном оборудовании динамически (при вращении) дисбаланс, т.е. насколько отклоняется центр тяжести ротора от его оси. Допустимый дисбаланс ротора 0,02 г  м (0,02 грамм на метр). Для получения необходимого дисбаланса производится балансировка ротора, т.е путем высверливания отверстий в полюсных половинах убирается лишний материал для приближения центра тяжести ротора к его оси.

Установка генератора на автомобиле производится путем крепления его к нижнему кронштейну и планке, закрепленных на блоке ДВС. Натяжение ремня привода генератора осуществляется перемещением генератора вокруг оси нижнего кронштейна и затяжки гайки крепления на планке. Привод осуществляется клиновым ремнем; передаточное отношение от 2 до 3. Натяжение ремня контролируется величиной прогиба ремня, под действием прилагаемого к ремню усилия.

В вариантах для легковых автомобилей номинальное напряжение 14 В, а для грузовиков и автобусов в большинстве случаев – 28 В.

Внешние факторы, влияющие на генератор:

• значительная вибрация с ускорением от 50g до 80 g;
• высокие, вблизи двигателя от 100 °С до 120 °С температуры.
• коррозия под действием воды, грязи, масел, соли;
• значительные нагрузки из–за неравномерности частоты вращения коленчатого вала ДВС.

1. Токоскоростная характеристика генератора

Основная характеристика автомобильного трехфазного генератора это токоскоростная характеристика при U = const. На ней отмечаются три характерные точки:

1. Точка включения генератор, работая на холостом ходу, именно при этой частоте вращения достигает номинального напряжения и начинает отдавать ток.

2. Точка максимального тока генератор работает практически в режиме короткого замыкания и отдает свою максимальную мощность. Максимальный ток зависит исключительно от реактивного сопротивления.

3. Расчетная точка. Степень использования генератора максимальна.

Для вентильных (с выпрямительным блоком) генераторов с самоограничением понятие номинальной мощности не имеет смысла. Поэтому расчетные (номинальные) значения мощности, тока, частоты вращения устанавливают по режиму, соответствующему максимальному значению отношения выпрямленной мощности к частоте вращения.

Токоскоростная характеристика с достаточной степенью точности аппроксимируется уравнением

при, тогда расчетные значения можно определить, если из начала координат провести касательную к токоскоростной характеристике. Точка касания определяет расчетные величины, .

1. Принцип действия регулятора напряжения

Регулятор напряжения поддерживает напряжение в бортовой сети автомобиля в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции – защищать элементы генератора от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генератора.

Все автомобильные регуляторы напряжения работают по одному принципу. Напряжение генератора определяется тремя факторами – частотой вращения ротора, силой тока, отдаваемой генератором в нагрузку, и величиной магнитного потока, создаваемого током обмотки возбуждения. Чем выше частота вращения ротора и меньше нагрузка на генератор, тем выше напряжение генератора. Увеличение тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток и с ним напряжение генератора; снижение тока возбуждения уменьшает напряжение. Все регуляторы напряжения стабилизируют напряжение изменением тока возбуждения. Если напряжение возрастает или уменьшается, регулятор, соответственно, уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы.

Блок– схема регулятора напряжения представлена на рисунке.

1 – регулятор; 2 – генератор; 3 – элемент сравнения;

4 – регулирующий элемент; 5 – измерительный элемент

Блок–схема регулятора напряжения

Регулятор 1 содержит измерительный элемент 5, элемент сравнения 3 и регулирующий элемент 4. Измерительный элемент воспринимает напряжение генератора 2 и преобразует его в сигнал, который в элементе сравнения сравнивается с эталонным значением напряжения.

Если величина напряжения отличается от эталонной величины, на выходе измерительного элемента появляется сигнал, который активирует регулирующий элемент, изменяющий ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генератора вернулось в заданные пределы.

Таким образом , измерительная цепь регулятора напряжения обязательно должна быть подсоединена к плюсовому зажиму генератора или аккумуляторной батареи. Если функции регулятора расширены, то и число подсоединений его в схему растет, например, для температурной компенсации регулируемого напряжения он подключен к датчику температуры, встроенному в аккумуляторной батареи.

Чувствительным элементом электронных регуляторов напряжения является входной делитель напряжения. С входного делителя напряжение поступает на элемент сравнения, где роль эталонной величины играет обычно напряжение стабилизации стабилитрона. Стабилитрон (диод Зенера) не пропускает через себя ток при напряжении ниже напряжения стабилизации и «пробивается», т.е. начинает пропускать через себя ток, если напряжение на нем превысит напряжение стабилизации. Напряжение же на стабилитроне остается при этом практически неизменным. Ток через стабилитрон включает электронное реле (транзисторный ключ), которое коммутирует цепь возбуждения таким образом, что ток в обмотке возбуждения изменяется в нужную сторону. В вибрационных и контактно–транзисторных регуляторах чувствительный элемент представлен в виде обмотки электромагнитного реле, напряжение к которой, впрочем, тоже может подводиться через входной делитель, а эталонная величина – это сила натяжения пружины, противодействующей силе притяжения электромагнита. Коммутацию в цепи обмотки возбуждения осуществляют контакты реле или, в контактно–транзисторном регуляторе, полупроводниковая схема, управляемая этими контактами. Особенностью автомобильных регуляторов напряжения является то, что они осуществляют дискретное регулирование напряжения путем включения и выключения в цепь питания обмотки возбуждения (в транзисторных регуляторах) или последовательно с обмоткой дополнительного резистора (в вибрационных и контактно–транзисторных регуляторах), при этом меняется относительная продолжительность включения обмотки или дополнительного резистора.

В настоящее время применяются электронные транзисторные регуляторы, удобно рассмотреть принцип работы регулятора напряжения на примере простейшей схемы.

Регулятор 2 на схеме работает в комплекте с генератором 1, имеющим дополнительный выпрямитель обмотки возбуждения. Чтобы понять работу схемы, следует вспомнить, что, как было показано выше, стабилитрон не пропускает через себя ток при напряжениях ниже величины напряжения стабилизации. При достижении напряжением этой величины стабилитрон пробивается и по нему начинает протекать ток.

Транзисторы же пропускают ток между коллектором и эмиттером, т.е. открыты, если в цепи база–эмиттер ток протекает, и не пропускают этого тока, т.е. закрыты , если базовый ток прерывается.

Напряжение к стабилитрону VD1 подводится от выхода генератора Д через делитель напряжения 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. В этом случае ток через резистор R6 от вывода Д поступает в базовую цепь транзистора VT2, он открывается, через его переход эмиттер–коллектор начинает протекать ток в базе транзистора VT3, который открывается тоже. При этом обмотка возбуждения генератора оказывается через переход эмиттер–коллектор VT3 подключена к цепи питания. Соединение транзисторов VT2, VT3, при котором их коллекторные выводы объединены, а питание базовой цепи одного транзистора производится от эмиттера другого, называется схемой Дарлингтона. При таком соединении оба транзистора могут рассматриваться как один составной транзистор с большим коэффициентом усиления. Обычно такой транзистор и выполняется на одном кристалле кремния. Если напряжение генератора возросло, например, из–за увеличения частоты вращения его ротора, то возрастает и напряжение на стабилитроне VD1.

При достижении этим напряжением величины напряжения стабилизации стабилитрон VD1 пробивается, ток через него начинает поступать в базовую цепь транзистора VT1, который открывается и своим переходом эмиттер–коллектор закорачивает вывод базы составного транзистора VT2, VT3 на «массу». Составной транзистор закрывается, разрывая цепь питания обмотки возбуждения. Ток возбуждения спадает, уменьшается напряжение генератора, закрываются стабилитрон VD1, транзистор VT1, открывается составной транзистор VT2, VT3, обмотка возбуждения вновь включается в цепь питания, напряжение генератора возрастает и т.д., процесс повторяется.

1 – генератор; 2 – регулятор

Схема электронного транзисторного регулятора напряжения

Таким образом регулировка напряжения генератора регулятором осуществляется дискретно через изменение относительного времени включения обмотки возбуждения цепи питания. При этом ток в обмотке возбуждения изменяется. Если частота вращения генератора возросла или нагрузка его уменьшилась, время включения обмотки уменьшается, если частота вращения уменьшилась или нагрузка возросла – увеличивается.

В схеме регулятора имеются элементы, характерные для схем всех применяющихся на автомобилях регуляторов напряжения. Диод VD2 при закрытии составного транзистора VT2, VT3 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из–за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью.

В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому диод VD2 носит название гасящего. Сопротивление R3 является сопротивлением жесткой обратной связи. При открытии составного транзистора VT2, VT3 оно оказывается подключенным параллельно сопротивлению R2 делителя напряжения. При этом напряжение на стабилитроне VD1 резко уменьшается, что ускоряет переключение схемы регулятора и повышает частоту этого переключения. Это благотворно сказывается на качестве напряжения генераторной установки. Конденсатор С1 является своеобразным фильтром, защищающим регулятор от влияния импульсов напряжения на его входе.

Вообще конденсаторы в схеме регулятора либо предотвращают переход этой схемы в колебательный режим и возможность влияния посторонних высокочастотных помех на работу регулятора, либо ускоряют переключения транзисторов.

В последнем случае конденсатор, заряжаясь в один момент времени, разряжается на базовую цепь транзистора в другой момент, ускоряя броском разрядного тока переключение транзистора и, следовательно, снижая потери мощности в нем и его нагрев.

Введение резистора R в генераторную установку способствует расширению диагностических способностей лампы HL. При наличии этого резистора, если при работающем двигателе автомобиля произойдет обрыв цепи обмотки возбуждения, то лампа HL загорится. Недостатком такого решения является то, что по резистору R всегда протекает ток, нагревающий резистор, из–за чего мощность его должна быть достаточной для исключения перегрева резистора. Постоянный нагрев резистора R также приводит к нежелательному нагреву находящихся рядом элементов конструкции панели приборов.

Конструкция регулятора напряжения

t вкл и t выкл – соответственно время включения и выключения обмотки возбуждения генератора; n 1 и n 2 – частоты вращения ротора генератора, причем n 2 больше n 1 ;

I В1 и I В2 – среднее значение тока в обмотке возбуждения

Изменение силы тока в обмотке возбуждения I в по времени t

В рассмотренной схеме регулятора напряжения, как и во всех регуляторах аналогичного типа, частота переключений в цепи обмотки возбуждения изменяется по мере изменения режима работы генератора. Нижний предел этой частоты составляет 25–50 Гц.

В настоящее время описанная выше схема регулятора напряжения применяется на автомобилях разработанных ранее и заменяется другой разновидностью схем электронных регуляторов, в которых частота переключения строго задана. Регуляторы такого типа оборудованы широтно–импульсным модулятором (ШИМ), который и обеспечивает заданную частоту переключения. Применение ШИМ снижает влияние на работу регулятора внешних воздействий, например, уровня пульсаций выпрямленного напряжения и т.п.

При этом выпрямительный блок генераторных установок не имеет дополнительных диодов для питания обмотки возбуждения и предотвращения разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля. Для работы схемы в этом случае регулятор такого типа подключается к одной из фаз обмотки статора генератора. В регуляторах такого типа, ШИМ при неработающем двигателе переводит выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера. Поэтому генератор во время запуска двигателя не возбуждается, что позволяет снизить момент сопротивления прокрутки коленчатого вала двигателя и облегчить его запуск. После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы.

Схема регулятора осуществляет в этом случае и управление лампой контроля работоспособного состояния генераторной установки.

Наличие дополнительных функций регулятора кроме обычной функции регулирования напряжения (задержка возбуждения генератора при запуске, управление контрольной лампой или светодиодом и т.д.) позволяет называть его многофункциональным.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
5532.		Установка гидроочистки У-1.732	33.57 KB
	Автоматизация технологического процесса – это совокупность методов и средств предназначенная для реализации системы или систем позволяющих осуществлять управление производственным процессом без непосредственного участия человека но под его контролем. Одной из важнейших задач автоматизации технологических процессов является автоматическое регулирование имеющее целью поддержание постоянства стабилизацию заданного значения регулируемых переменных или их изменение по заданному во времени...
4583.		Установка электроцентробежных насосов	114.22 KB
	Установки погружных центробежных насосов предназначены для откачки из нефтяных скважин, в том числе и наклонных пластовой жидкости, содержащей нефть, воду и газ, и механические примеси. В зависимости от количества различных компонентов, содержащихся в откачиваемой жидкости, насосы установок имеют исполнение обычное и повышенной корозионно-износостойкости.
4902.		Судовая энергетическая установка (СЭУ)	300.7 KB
	Допускаемое напряжение на изгиб для чугунных поршней. Напряжение изгиба возникающее в момент действия силы. Напряжение среза. Допускаемое напряжение изгиба и среза: Допускаемое напряжение изгиба для легированной стали: Допускаемое напряжение среза.
19230.		Индукционная закалочная установка	2.47 MB
	Приведены результаты исследований и дано краткое описание наиболее существенных изобретений. Приведены тепловой и электрические расчеты. Разработаны принципиальная электрическая схема и схема управления сигнализации и защиты установки. Особое внимание в дипломном проекте обращено на потери электроэнергии при закалке заготовок в индукторах предназначенных для закалки заготовок большего диаметра.
3518.		Установка и настройка службы SAMBA	442.51 KB
	Служба каталогов в контексте компьютерных сетей - программный комплекс, позволяющий администратору работать с упорядоченным по ряду признаков массивом информации о сетевых ресурсах
12450.		Установка вентиляторов. Борьба с шумом и вибрацией	308.25 KB
	Борьба с шумом и вибрацией При установке вентиляторов необходимо выполнить определённые требования общие для разных типов этих машин. При установке вентиляторов других конструктивных исполнений очень важно тщательно центрировать геометрические оси валов вентилятора и электродвигателя если они соединяются с помощью муфт. При наличии ременной передачи необходимо тщательно контролировать установку шкивов вентилятора и двигателя в одной плоскости степень натяжения ремней их целостность. Всасывающие и выхлопные отверстия вентиляторов не...
11992.		Установка плазменного уничтожения опасных медицинских отходов	17.39 KB
	В установке реализован метод высокотемпературного плазменного окисления отходов с соблюдением следующих современных принципов организации процесса: двухстадийное окисление в печи при температуре 10001200 С и в камере дожигания при температуре 12001300 С со временем пребывания дымовых газов не менее 2 с; обязательная закалка быстрое охлаждение дымовых газов; многоступенчатая очистка дымовых газов от летучей золы паров тяжелых металлов кислых газов и при необходимости диоксинов и фуранов; автоматизированный контроль режимных...
5615.		Трехкорпусная выпарная установка для концентрирования водного раствора	89.34 KB
	Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате. Вторичный пар образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе направляется в качестве греющего во второй корпус. Аналогично третий корпус обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора. Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в...
1031.		АВТОМАТИЗРОВАННАЯ УСТАНОВКА МАГНИТОПОРОШКОВОГО КОНТРОЛЯ ОСИ КОЛЕСНОЙ ПАРЫ	6.05 MB
	Ось колесной пары, магнитопорошковый вид неразрушающего контроля, седлообразный соленоид, автоматизированная установка магнитопорошкового контроля оси колёсной пары вагона, программируемый логический контроллер.
19857.		Буровая установка глубокого бурения на Заполярном месторождени	658.96 KB
	В комплект буровой установки входят: вышка для подвешивания талевой системы и размещения бурильных труб оборудование для спуска и подъема инструмента оборудование для подачи и вращения инструмента насосы для прокачивания промывочной жидкости силовой привод механизмы для приготовления и очитки промывочной жидкости механизмы для автоматизации и механизации спускоподъемных операций СПО контрольно-измерительные приборы и вспомогательные устройства. ОАО Уралмаш выпускает комплектные буровые установки и наборы бурового оборудования...

Неисправности электрооборудования автомобиля встречаются весьма часто и занимают одно из лидирующих мест в списке поломок. Их можно условно поделить на неисправности источников тока (аккумуляторов, генераторов) и неисправности потребителей (оптика, зажигание, климат и т.д.). Основными источниками электропитания автомобиля являются аккумуляторные батареи и генераторы . Неисправность каждого из них ведет к общей неисправности автомобиля и эксплуатации его в ненормальных режимах, а то и вовсе - к обездвиживанию автомобиля.

В электрооборудовании автомобиля аккумулятор и генератор работают в неразрывном тандеме. Если выйдет из строя одно - через некоторое время выйдет из строя и другое. Например, приводит к увеличению зарядного тока генератора. А это влечет за собой неисправность выпрямителя (диодного моста). В свою очередь, при , поступающего от генератора, может увеличиться зарядный ток, что неизбежно приведет к систематической перезарядке батареи, «выкипанию» электролита и скорому разрушению.

Распространенные неисправности генератора:

• износ или повреждение шкива;
• износ токосъемных щеток;
• износ коллектора (токосъемных колец);
• повреждение регулятора напряжения;
• замыкание витков статорной обмотки;
• износ или разрушение подшипника;
• повреждение выпрямителя (диодного моста);
• повреждение проводов зарядной цепи.

Распространенные неисправности аккумуляторной батареи:

• короткое замыкание электродов/пластин батареи;
• механическое или химическое повреждение пластин аккумулятора;
• нарушение герметичности банок аккумуляторов - трещины корпуса аккумулятора в результате ударов или неправильной установки;
• химическое .Основными причинами указанных неисправностей являются:
• грубые нарушения правил эксплуатации;
• истечение срока службы изделия;
• различные производственные дефекты.

Безусловно, конструкция генератора сложнее аккумуляторной батареи. Вполне резонно, что и неисправностей генератора в разы больше, и диагностика их значительно сложнее.

Автомобилисту очень полезно знать основные причины неисправностей генератора , способы их устранения, а также профилактические меры по предотвращению поломок.

Все генераторы подразделяются на генераторы переменного и постоянного тока . Современный легковой транспорт оснащается генераторами переменного тока с встроенным диодным мостом (выпрямителем). Последний необходим для преобразования тока в постоянный, на котором работают электропотребители автомобиля. Выпрямитель, как правило, находится в крышке или корпусе генератора и представляет с последним одно целое.

Все электроприборы автомобиля рассчитаны на строго определенный диапазон рабочих токов по напряжению. Как правило, рабочие напряжения - в диапазоне 13,8–14,7 В. Ввиду того, что генератор «привязан» ремнем к коленчатому валу двигателя, от разных оборотов и скорости движения автомобиля, он будет работать по-разному . Именно для сглаживания и регулирования выдаваемого тока предназначен реле-регулятор напряжения, играющего роль стабилизатора и предотвращающего как скачки, так и провалы рабочего напряжения. Современные генераторы снабжены встроенными интегральными регуляторами напряжения, в просторечье именуемые «шоколадкой» или «таблеткой».

Уже понятно, что любой генератор это достаточно сложный агрегат, чрезвычайно важный для любого автомобиля.

Виды неисправностей генератора

Ввиду того, что любой генератор - это электромеханическое устройство, соответственно и разновидностей неисправностей будет две - механические и электрические .

К первым относятся разрушение креплений, корпуса, нарушение работы подшипников, прижимных пружин, ременного привода и другие, не связанные с электрической частью поломки.

К электрическим неисправностям относятся обрывы обмоток, неисправности диодного моста, выгорание/износ щеток, межвитковые замыкания, пробои, биения ротора, неисправности реле-регулятора.

Нередко симптомы, указывающие на характерные неисправного генератора, могут появиться и вследствие совершенно других неполадок. Как пример - плохой контакт в гнезде предохранителя цепи обмотки возбуждения генератора покажет на неисправность генератора. То же подозрение может возникнуть из-за обгоревших контактов в корпусе замка зажигания. Так же, постоянное горение лампы-сигнализатора неисправности генератора может быть вызвано поломкой реле, мигание этой лампы включающего может свидетельствовать о неисправности генератора.

Основные признаки неисправности автогенератора :

• При работающем двигателе мигает (или непрерывно горит) контрольная лампа разряда аккумулятора.
• Разрядка или перезаряд (выкипание) аккумуляторной батареи.
• Тусклый свет автомобильных фар, дребезжащий или тихий звуковой сигнал при работающем двигателе.
• Значительное изменение яркости фар при увеличении числа оборотов. Это может быть допустимо при увеличении оборотов (перегазовки) с режима холостого хода, но фары, загоревшись ярко, дальше яркость свою увеличивать не должны, оставаясь в одной интенсивности.
• Посторонние звуки (вой, писк) исходящие от генератора.

Необходимо регулярно контролировать натяжение и общее состояние ремня привода. При трещинах и расслоениях необходима немедленная замена.

Ремкомплекты генератора

Чтобы устранить указанные неисправности генератора, понадобится провести ремонт. Начиная поиск ремкомплекта генератора в интернете, стоит приготовиться к разочарованию - предлагаемые комплекты, как правило, содержат шайбы, болты и гайки. А вернуть генератору работоспособность порой можно только заменой - щеток, диодного моста, регулятора… Поэтому храбрец, решившийся на ремонт, составляет индивидуальный ремкомплект из тех деталей, которые подходят к его генератору. Выглядит это примерно так, как показывают таблице ниже, на примере пары генераторов для ВАЗ 2110 и Форд Фокус 2.

Генератор ВАЗ 2110 - КЗАТЭ 9402.3701-03 на 80 А. Применяется на ВАЗ 2110-2112 и их модификациях после 05.2004 г., а также на ВАЗ-2170 Лада-Приора и модификациях

Генератор Рено Логан - Bosch 0 986 041 850 на 98 А. Применяется на Renault: Megane, Scenic, Laguna, Sandero, Clio, Grand Scenic, Kangoo, а также Dacia: Logan.

Диагностика неисправностей

На современных автомобилях использование «дедовского» способа путем скидывания с клеммы аккумулятора может привести и к серьезной поломке множества электронных систем автомобиля. Значительные перепады напряжения бортовой сети автомобиля способны вывести из строя почти всю бортовую электронику. Именно поэтому современные генераторы всегда проверяются только путем замера напряжения в сети или диагностики самого снятого узла на специальном стенде. Сначала производится замер напряжения на клеммах аккумулятора, пускается двигатель и снимаются показания уже при работающем моторе. До запуска напряжение должно быть около 12 В, после запуска - от 13,8 до 14,7 В. Отклонение в большую строну свидетельствует, что идете «перезаряд», что подразумевает неисправность реле-регулятора, в меньшую - что ток не поступает. Отсутствие тока подзарядке свидетельствует о неисправности генератора или цепей.

Причины поломок

Распространенные причины неисправностей генератора – это банальный износ и коррозия. Почти все механические неисправности, будь-то износ щеток или развалившиеся подшипники - следствие долгой эксплуатации. Современные генераторы оснащаются закрытыми (не обслуживаемыми) подшипниками, которые просто подлежат замене по истечении определенного срока или пробега автомобиля. То же относится и к электрической части - часто узлы подлежат замене целиком.

Также причинами могут быть:

• низкое качество изготовления комплектующих;
• нарушение правил эксплуатации или работа вне пределов нормальных режимов;
• внешние факторы (соль, жидкости, высокая температура, дорожная «химия», грязь).

Самостоятельная проверка генератора

Самый простой способ - проверить предохранитель. Если он исправен, и его расположение. Проверяется свободное вращение ротора, целость ремня, проводов, корпуса. Если ничего подозрений не вызвало, проверяются щетки и контактные кольца. В процессе работы щетки неизбежно изнашиваются, их может заклинить, перекосить, а канавки токосъёмных колец забиться графитовой пылью. Явный признак этого - избыточное искрение.

Нередки случаи полного износа или поломки, как подшипников, так и поломка статора.

Самая распространенная механическая проблема генератора – износ подшипников. Признак данной неисправности - вой или свист при работе агрегата. Конечно, подшипники нужно немедленно заменить, предварительно осмотрев посадочные места. Ослабление также может быть причиной слабой работы генератора. Одним из признаков может быть высокий по тону свист из-под капота, когда автомобиль газует или разгоняется.

Для проверки обмотки возбуждения ротора на короткозамкнутые витки или обрывы, нужно подключить мультиметр, переключенный в режим измерения сопротивления, к обоим контактным кольцам генератора. Нормальное сопротивление - от 1,8 до 5 Ом. Показания ниже свидетельствует о наличии короткого замыкания в витках; выше – прямой обрыв обмотки.

Для проверки обмотки статора на «пробой на массу», их нужно отсоединить от выпрямительного блока. При показаниях сопротивления, выдаваемых мультиметром, имеющих бесконечно большое значение можно не сомневаться в отсутствии контакта статорных обмоток с корпусом («массой»).

Для проверки диодов в блоке выпрямителя используется мультиметр (после полного отсоединения от обмоток статора). Режим проверки - «проверка диодов». Плюсовой щуп подсоединяется к плюсу или минусу выпрямителя, а минусовой – к выводу фазы. После этого щупы меняют местами. Если при этом значения показаний мультиметра сильно отличаются от предыдущих - диод исправен, если не отличаются - неисправен. Еще одним признаков, свидетельствующим о скорой „кончине“ диодного моста генератора - окисление контактов, а причина этого – перегрев радиатора.

Ремонт и устранение неисправностей

Все механические неполадки устраняются путем замены неисправных узлов и деталей (щеток, ремня, подшипников и т.п.) на новые или исправные. На старых моделях генераторов зачастую требуется проточка контактных колец. Приводные ремни меняются вследствие износа, максимального растяжения или истечение срока эксплуатации. Поврежденные обмотки ротора или статора, их, в настоящее время, меняют на новые в сборе. Перемотка хоть и встречается среди услуг автомастеров, но все реже - это дорого и нецелесообразно.

А вот все электрические проблемы с генератором нужно решать вследствие проверки , как других элементов цепи (в частности АКБ), так и непосредственно его деталей и выходного напряжения. Одной из частых проблем, с которой приходится сталкиваться автовладельцам - это перезаряд , или же наоборот, низкое напряжение генератора . Устранить первую неисправность поможет проверка и замена регулятора напряжения либо диодного моста, а с выдачей низкого напряжения разобраться будет чуть сложнее. Причин, почему генератор выдает низкое напряжение, может быть несколько:

1. увеличение нагрузки на бортовую сеть потребителями;
2. пробой одного из диодов на диодном мосте;
3. выход из строя регулятора напряжения;
4. проскальзывание поликлинового ремня (вследствие слабого натяжения)
5. плохой контакт массового провода на генераторе;
6. короткое замыкание;
7. просаженный аккумулятор.

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.