Автомобильный генератор

Генератор автомобильный при работающем двигателе является основным источником энергии, который обеспечивает электроснабжение потребителей и подзаряд АБ.

К автомобильным генераторам предъявляют следующие требования: простота конструкции; долговечность и надежность в эксплуатации; малые габаритные размеры, масса и стоимость; большая удельная мощность; возможность заряда аккумуляторных батарей при малой частоте вращения вала двигателя.

На рис. 1 показано устройство автомобильных генераторов переменного тока типа 37.3701 с электромагнитным возбуждением и встроенными в крышку кремниевыми диодами. Промышленность выпускает трехфазные синхронные генераторы с клю-вообразным ротором, контактными кольцами, кремниевыми диодами и встроенным регулятором напряжения, например, Г221, Г222, Г250, 37.3701, Г272, Г273 и др, индукторные генераторы – бесконтактные автомобильные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением для автомобилей и сельхозмашин, например, 2102, 3701, бесщеточные автомобильные генераторы переменного тока с укороченными полюсами, например, 45.3701, 49.3701.

В настоящее время на смену автомобильным генераторам постоянного тока пришли генераторы переменного тока, которые удовлетворяют выше перечисленным требованиям (таблица 1). Генераторы Г 250-А, Г 270-А от генератора Г 250 отличаются сепараторами, что предупреждает выброс смазки на контактные кольца, и герметизированной установкой кремниевых диодов в алюминиевые оребренные теплоотводы.

В 24-В автомобильном генераторе Г 270-А обмотка возбуждения и каждая катушка обмотки статора намотаны более тонким проводом с большим числом витков. Сердечник статора 21 (рис. 1) для уменьшения нагрева вихревыми токами набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга лаком.

Рис. 1 Общий вид автомобильного генератора переменного тока

:

1 и 19 – алюминиевые крышки; 2 – блок диодов выпрямителя; 3 –вентиль выпрямительного блока; 4 – винт крепления выпрямительного блока; 5 – контактные кольца; 6 и 18 – задний и передний шарикоподшипники; 7 – конденсатор; 8 – вал ротора; 9 и 10 – выводы; 11– вывод регулятора напряжения; 12 – регулятор напряжения; 13 – щетка; 14 – шпилька; 15 – шкив с вентилятором; 16 – полюсный наконечник ротора; 17 – дистанционная втулка; 20 – обмотка ротора; 21- статор; 22 – обмотка статора; 23 – полюсный наконечник ротора; 24 – буферная втулка; 25 – втулка; 26 – поджимная втулка

Внутренняя поверхность статора имеет 18 пазов, в которые укладывают 18 катушек обмотки. Катушки распределены на три фазы и включены по схеме «звезда». В каждой фазе включено по шесть катушек.

Таблица 1

Концы катушек присоединены к трем изолированным зажимам или к зажимам блоков диодов выпрямителя. Ротор состоит из двух стальных шести-полюсных наконечников 10. Наконечники одной половины ротора с северной магнитной полярность входят между наконечниками второй половины ротора с южной магнитной полярностью. Катушка обмотки возбуждения 20 расположена между полюсами наконечниками. Оба конца этой обмотки присоединены к двум медным контактным кольцам 5. Две щетки установлены в щеткодержателях и прижимаются к контактным кольцам пружинами. Изолированная от корпуса щетка соединена проводником с зажимом «Ш», другая щетка соединена на массу. Крышки 1 и 19 имеют прорези для движения воздуха, нагнетаемого крыль-чаткой 15 шкива. Подшипники 6 и 18 защищены сальниками. На задней крышке 1 установлен зажим (-) и зажим (+).

В начале работы автомобильного генератора обмотка возбуждения питается от АБ, а затем от выпрямителя и создает сильное магнитное поле. При вращении ротора под каждым зубцом статора происходит то северный, то южный полюс ротора, в результате чего магнитный поток, проходящий через зубцы статора, изменяет свое направление и величину. В результате этого происходит пересечение катушек обмотки статора магнитными силовыми линиями, и в них индуктируется ЭДС переменного направления. ЭДС создает трехфазный переменный ток, который посредством кремниевых диодов выпрямляется в постоянный ток.

Выпрямительный блок БПВ 4-60-02 состоит из шести кремниевых диодов, включенных по трехфазной мостовой схеме к зажимам обмотки статора. Три диода (Д242АП) соединены с массой, а другие три (Д242А) с положительным зажимом генератора. Диоды обладают большой механической и электрической прочностью, имеют большой срок службы, хорошо работают при температуре от – 60одо + 125о С, выдерживают до 100 В. Генератор типа 37.3701 - переменного тока представляет собой трехфазную синхронную машину с электромагнитным возбуждением. Для преобразования переменного тока в постоянный имеется встроенный выпрямитель из шести кремниевых диодов.

Напряжение регулируется встроенным микроэлектронным регулятором напряжения. Генератор установлен на двигателе и приводится во вращение клиновым ремнем от шкива коленчатого вала. Лапами крышек генератор крепится к кронштейну на двигателе, а шпилькой 14 – к натяжной планке. Чтобы не обломились лапа крышек при затягивании болта крепления, в отверстие крышки 1 устанавливаются две стальные втулки 25 и 26 и резиновая буферная втулка 24. При затягивании болта буферная втулка сжимается между втулками 25, 26 и осевое усилие затяжки не передается на крышки генератора.

При включении зажигания ток от АБ поступает в обмотку возбуждения. При вращении ротора его магнитный поток пересекает витки обмоток статора и в них индуктируется переменный ток, который затем преобразуется в постоянный. Когда напряжение, вырабатываемое генератором, станет больше, чем напряжение АБ, ток от генератора пойдет во внешнюю цепь на заряд батареи и на питание других потребителей. В обмотку возбуждения в это время ток поступает также от генератора.

Напряжение автомобильного генератора с увеличением частоты вращения вала двигателя может достигнуть недопустимой величины. Для поддержания напряжения генератора в определенных пределах в крышку генератора со стороны контактных колей встроен неразборный интегральный регулятор напряжения. Когда напряжение генератора превысит 14,5 В, регулятор напряжения прерывает поступление тока в обмотку возбуждения.

В результате этого напряжение автомобильного генератора падает, регулятор снова пропускает ток в обмотку возбуждения и процесс повторяется. Напряжение поддерживается в пределах 13,5...14,5 В. Максимальная сила тока отдачи при напряжении 13 В – 55 А. Индукторные генераторы, например, 2102, 3701 представляют собой одноименно – полюсную семифазную индукторную машину с односторонним электромагнитным возбуждением и встроенным кремниевым выпрямителем.

Статор имеет 14 зубцов, на которых закреплены катушки семифазной обмотки. Обмотка – катушечная одноплоскостная, имеет по две последовательно соединенных катушки в фазе. Фазы соединены в семиугольник. Ротор представляет собой цилиндрический пакет с зубцами снаружи – 10 зубцов и цилиндрическими отверстиями внутри. Ротор соединен с приводом консольно с помощью стального фланца. Система возбуждения состоит из обмотки возбуждения и внешнезамкнутого магнитопровода, наружная часть которого – магнитопроводящая стальная крышка, внутренняя – центральная втулка, ось и переходная втулка.

Созданный обмоткой возбуждения магнитный поток замыкается через элементы статора и ротора. При вращении ротора в зубцах статора магнитный поток обмотки возбуждения пульсирует и вызывает ЭДС в катушках обмотки статора, охватывающих зубцы. В бесщеточных генераторах переменного тока с укороченными полюсами, например, 49.3107 за счет неподвижного крепления обмотки возбуждения с помощью немагнитной обоймы достигается бесконтактность. Полюса клюквообразной формы имеют длину меньше половины длины активной части ротора. В процессе вращения ротора магнитный поток возбуждения пересекает витки обмотки статора, индуцируя в них ЭДС. Трудоемкость обслуживания этих генераторов сведена к минимуму, но они имеют большие весовые показатели.

Учебное издание Петров Валерий Максимович, Дьяков Иван Федорович

Электрооборудование, электронные системы и бортовая диагностика автомобилей