Нестандартна обмотка генератора. Як працює генератор Складові генератора ротор статор

1) Обрив однієї фази викликає підвищення опір у ланцюзі інших фаз, що призводить до зниження потужності генератора та недозарядки АБ. При обриві 2-х фаз вимикається вся обмотка статора і генератор не працюватиме.

Перевірка на урвища проводиться послідовним підключенням контрольної лампи до кінців 2-х фаз. За наявності обриву однієї з фаз лампа не горітиме.

2) Замикання обмотки статора на сердечник виникає при механічному чи тепловому пошкодженні ізоляції. В цьому випадку знижується потужність генератора і відбувається його перегрів, АБ заряджатиметься тільки при підвищеній частоті обертання ротора.

Замикання визначають за допомогою контрольної лампи 220 шляхом підключення одного висновку обмотки на сердечник, а іншого на будь-який висновок обмотки.

3) Міжвиткове замикання в обмотці статора виникає при перегріві через руйнування ізоляції. У цьому випадку в короткозамкнених витках протікатиме струм більшої сили, що призводить до подальшого перегріву обмотки та її перегорання. Через це різко знижується потужність генератора, особливо при включенні навантаження.

Міжвиткове замикання діагностують за допомогою виміру опору фаз обмотки. Опір усіх фаз має бути однаковим (Г250 R Ф = 0,12 Ом).

Мал. 9. Схема перевірки обмотки статора генератора: а) замикання на корпус; б) обрив обмотки; в) міжвиткове замикання.

4) Перевірка статора на машині проводиться шляхом вимірювання змінної напруги на висновках фаз обмотки до випрямного блоку при незмінній середній частоті обертання колінчастого валу. Вольтметр змінного струму по черзі підключається до головок болтів кріплення випрямного блоку типу БВП. Якщо напруга не однакова, то обмотки несправні.

Випрямляч. Пробій діодів випрямного блоку відбувається при перегріві струмом великої сили, підвищенні напруги генератора вище за норму і механічному пошкодженні. Пробитий діод «плюсової» або «мінусової» шини проводить струм в обох напрямках, у результаті знижується потужність генератора, а також напруга, що віддається їм в бортову мережу. АБ не буде повністю заряджатися.

Якщо пробою стався одночасно в обох шинах, це викликає коротке замикання фаз обмотки статора і замиканню АБ. У зарядного ланцюга протікатиме струм великої сили, що призведе до вигоряння, тобто. обриву в ланцюзі діода. Це рівносильно обриву однієї фази статора, але в непрацюючому двигуні через пробитий діод розряджатися АБ.

При нормальній роботі генератора діапазон коливання напруги в бортовій мережі зазвичай не перевищує 1,0 – 1,2В для бензинових двигунівта має ще менший рівень для дизелів. Якщо пробитий діод, через втрати його випрямляючих властивостей діапазон зміни напруги зростає до 2,5 – 3,5В. Середній рівеньнапруги при цьому не змінюється, проте великі коливання напруги - "викиди" знижують довговічність АБ та ін. елементів електросистеми.

Мал. 10. Вплив пробою діода на напругу генератора: а – справний стан; б - пробитий один діод генератора.

Перевірку діодів на пробій та обрив проводять контрольною лампою потужністю 1 – 3 Вт або омметром.

Перед перевіркою від'єднуються дроти від генератора та РР, потім "+" АБ з'єднується через лампу з клемою "+" ("30" для ВАЗ) генератора. Якщо лампа горить, то діоди прямої та зворотної полярності пробиті.

Мал. 11. Схема перевірки випрямляча машиною.

Для перевірки окремих діодів, з'єднаних з шиною, підключають до неї провід від виведення "-" АБ, а іншим проводом, з'єднаним з "+" АБ, по черзі стосуються затискачів блоку. Лампа горітиме при пробої діода. Якщо змінити полярність підключення, то при справному діоді лампа не горітиме. При обриві в ланцюгу діода лампа не горітиме в обох випадках.

Мал. 12. Схема перевірки діодів "плюсової" шини генератора.

Перевірку діодів «мінусової» шини і одночасно замикання статора обмотки з сердечником визначають за наступною схемою.

Мал. 13. Схема перевірки діодів та обмоток статора генератора.

Контрольна лампа горітиме пробої діода або замиканні обмоток статора на корпус.

Справність діодів випрямляча можна перевірити за допомогою омметра. Опір діода при прямому підключенні R ≈ 200 Ом, при зворотному R ≈ 200 кОм.

Ротор генератора не повинен мати відчутного осьового та радіального люфту (виникають при зносі підшипників).

Контактні кільця не повинні мати на поверхні нерівномірного зносу по ширині та нагару. За наявності таких несправностей їх зачищають дрібною шкіркою або проточують на токарному верстаті. Після проточки перевіряють радіальне биття кілець. Якщо биття більше допустимого (0,08 мм для двигуна ГАЗ-24), це призведе до швидкого підгоряння кілець і зносу щіток.

Шків генератора. Привідний ремінь контактує зі шківом бічними поверхнями. Якщо при зносі шківа контакт виникає по внутрішній поверхні, його площа зменшується.

Мал. 14. Схема контакту шківа та ременя генератора: а – нормальний контакт; б - шків зношений.

У цьому випадку при підвищенні навантаження в ланцюзі (включення фар) ремінь починає прослизати і з'являється характерний свист.

Ремінь приводу. Випробування ременів згідно з ГОСТ 5813-93. Після 500 год випробувань (еквівалентно пробігу 140 000 км) витяжка ременя має перевищувати 2,5%.

Генератор призначений для забезпечення живленням електроспоживачів, що входять до системи електрообладнання, та зарядки акумулятора при працюючому двигуні автомобіля. Вихідні параметри генератора повинні бути такими, щоб у будь-яких режимах руху автомобіля не відбувався прогресивний розряд акумулятора. Крім того, напруга в бортовій мережі автомобіля, що живиться генератором, повинна бути стабільною в широкому діапазоні частот обертання та навантажень. Остання вимога викликана тим, що акумуляторна батарея дуже чутлива до ступеня стабільності напруги. Занадто низька напруга викликає недозаряд батареї і, як наслідок, утруднення з пуском двигуна, занадто висока напруга призводить до перезаряду батареї та її прискореного виходу з ладу. Не менш чутливі до величини напруги лампи освітлення та сигналізація, акустичне обладнання.

Генератор – досить надійний пристрій, здатний витримати підвищені вібрації двигуна, високу підкапотну температуру, вплив вологого середовища, бруду та інших факторів. Принцип роботи електрогенератора та його важливий конструктивний пристрій однакові у всіх автомобільних генераторів, незалежно від того, де вони випускаються.

Принцип дії генератора

В основі роботи генератора лежить ефект електромагнітної індукції. Якщо котушку, наприклад, із мідного дроту, пронизує магнітний потік, то при його зміні на виводах котушки з'являється змінна електрична напруга. І навпаки, для утворення магнітного потоку достатньо пропустити через котушку електричний струм. Таким чином, для отримання змінного електричного струму потрібні котушка, по якій протікає постійний електричний струм, утворюючи магнітний потік, що називається обмоткою збудження і сталева полюсна система, призначення якої - підвести магнітний потік до котушок, що називається обмоткою статора, в яких наводиться змінна напруга. Ці котушки поміщені в пази сталевої конструкції, магнітопроводу (пакету заліза) статора. Обмотка статора з його магнітопроводом утворює власне статор генератора, його найважливішу нерухому частину, в якій утворюється електричний струм, а обмотка збудження з полюсною системою та деякими іншими деталями (валом, контактними кільцями) ротор, його найважливішу частину, що обертається. Живлення обмотки збудження може здійснюватися від самого генератора. У цьому випадку генератор працює на збудженні. У цьому залишковий магнітний потік у генераторі, тобто. потік, який утворюють сталеві частини магнітопроводу за відсутності струму в обмотці збудження, невеликий і забезпечує самозбудження генератора тільки на високих частотах обертання. Тому в схему генератора, де обмотки збудження не з'єднані з акумуляторною батареєю, вводять таке зовнішнє з'єднання (зазвичай через контрольну лампу стану генераторної установки). Струм, що надходить через цю лампу в обмотку збудження після включення вимикача запалювання та забезпечує початкове збудження генератора. Сила цього струму має бути занадто великий, ніж розряджати акумуляторну батарею, а й занадто малої, т.к. у цьому випадку генератор збуджується при занадто високих частотах обертання, тому фірми-виробники обумовлюють необхідну потужність контрольної лампи – зазвичай 2...3 Вт.

При обертанні ротора навпроти котушок обмотки статора виникають поперемінно " північний " , і " південний " полюси ротора, тобто. напрямок магнітного потоку, що пронизує котушку, змінюється, що і викликає появу в ній змінної напруги.

За рідкісним винятком генератори зарубіжних фірм, як і вітчизняні, мають шість "південних" і шість "північних" полюсів у магнітній системі ротора. У цьому випадку частота f у 10 разів менша за частоту обертання ротора генератора. Оскільки своє обертання ротор генератора отримує від колінчастого валу двигуна, то частотою змінної напруги генератора можна вимірювати частоту обертання колінчастого валу двигуна. Для цього у генератора робиться висновок статора обмотки, до якого і підключається тахометр. У цьому напруга на вході тахометра має пульсуючий характер, т.к. він виявляється включеним паралельно діоду силового випрямляча генератора.

Обмотка статора генераторів зарубіжних та вітчизняних фірм – трифазна. Вона складається з трьох частин, званих обмотками фаз або просто фазами, напруга і струми в яких зміщені один щодо одного на третину періоду, тобто. на 120 градусів. Фази можуть з'єднуватись у "зірку" або "трикутник". При цьому розрізняють фазні та лінійні напруги та струми. Фазні напруги діють між кінцями обмоток фаз, а струми протікають у цих обмотках, лінійні напруги діють між проводами, що з'єднують обмотку статора з випрямлячем. У цих дротах протікають лінійні струми. Звичайно, випрямляч випрямляє ті величини, які до нього підводяться, тобто лінійні. При з'єднанні "трикутник" фазні струми менше лінійних, у той час як у "зірки" лінійні і фазні струми рівні. Це означає, що при тому ж струмі, що віддається генератором, струм в обмотках фаз, при з'єднанні в "трикутник", значно менше, ніж у "зірки". Тому в генераторах великої потужності досить часто застосовують з'єднання "трикутник", т.к. при менших струмах обмотки можна намотувати тоншим дротом, що технологічніше. Однак лінійні напруги у "зірки" більше фазного, у той час як у "трикутника" вони рівні і для отримання такої ж вихідної напруги, при тих же частотах обертання "трикутник" вимагає відповідного збільшення числа витків його фаз порівняно з "зіркою".

Більш тонкий провід можна застосовувати і при з'єднанні типу "зірка". У цьому випадку обмотку виконують з двох паралельних обмоток, кожна з яких з'єднана "зірку", тобто. виходить "подвійна зірка". Випрямляч трифазної системи містить шість силових напівпровідникових діодів, три з яких з'єднані з висновком "+" генератора, а інші три з висновком "-" ("масою"). При необхідності форсування потужності генератора застосовується додаткове плече випрямляча. Така схема випрямляча може мати місце лише при з'єднанні обмоток статора в "зірку", тому що додаткове плече запитується від "нульової" точки "зірки".

У багатьох генераторів зарубіжних фірм обмотка збудження підключається до свого випрямляча. Таке підключення обмотки збудження перешкоджає протіканню через неї струму розряду акумулятора при непрацюючому двигуні автомобіля. Напівпровідникові діоди знаходяться у відкритому стані і не надають суттєвого опору проходженню струму при додатку до них напруги у прямому напрямку та практично не пропускають струм при зворотній напрузі. Слід звернути увагу, що під терміном "випрямний діод", не завжди приховується звична конструкція, що має корпус, висновки і т.д. Іноді це просто напівпровідниковий кремнієвий перехід, герметизований на тепловідведення

Застосування регуляторі напруги електроніки і особливо, мікроелектроніки, тобто. застосування польових транзисторів або виконання всієї схеми регулятора напруги на монокристалі кремнію, вимагало введення в генератор елементів її захисту від стрибків високої напруги, що виникають, наприклад, при раптовому відключенні акумуляторної батареї, скиданні навантаження. Такий захист забезпечується тим, що діоди силового моста замінені на стабілітрони. Відмінність стабілітрона від випрямного діода полягає в тому, що при впливі на нього напруги у зворотному напрямку, він не пропускає струм лише до певної величини цієї напруги (напругою стабілізації).

Зазвичай силових стабилитронах напруга стабілізації становить 25... 30 У. При досягненні цієї напруги стабилитрони " пробиваються " , тобто. починають пропускати струм у зворотному напрямку, причому у певних межах зміни сили цього струму напруга на стабілітроні, а, отже, і на виведенні "+" генератора залишається незмінним, що не досягає небезпечних для електронних вузлів значень. Властивість стабілітрона підтримувати на своїх висновках сталість напруги після "пробою" використовується і в регуляторах напруги.

Принцип дії регулятора напруги (реле регулятора)

В даний час всі генератори оснащуються напівпровідниковими електронними регуляторами напруги, як правило, вбудованими всередину генератора. Схеми їх виконання та конструктивне оформлення можуть бути різні, але принцип роботи у всіх регуляторів однаковий. Напруга генератора без регулятора залежить від частоти обертання його ротора, магнітного потоку, створюваного обмоткою збудження, отже, від сили струму в цій обмотці і величини струму, що віддається генератором споживачам. Чим більша частота обертання і сила струму збудження, тим більша напруга генератора, чим більша сила струму його навантаження - тим менша ця напруга.

Функцією регулятора напруги є стабілізація напруги при зміні частоти обертання та навантаження за рахунок впливу струму збудження. Звичайно, можна змінювати струм в ланцюзі збудження введенням в цей ланцюг додаткового резистора, як це робилося в колишніх вібраційних регуляторах напруги, але цей спосіб пов'язаний із втратою потужності в цьому резисторі та в електронних регуляторах не застосовується. Електронні регулятори змінюють струм збудження шляхом включення та відключення обмотки збудження від мережі живлення, при цьому змінюється відносна тривалість часу включення обмотки збудження.

Якщо для стабілізації напруги потрібно зменшити силу струму збудження, час увімкнення обмотки збудження зменшується, якщо потрібно збільшити - збільшується.

Конструктивне виконання генераторів

За своїм конструктивним виконанням генераторні установки можна розділити на дві групи - генератори традиційної конструкції з вентилятором у приводного шківа і генератори так званої «компактної» конструкції з двома вентиляторами у внутрішній порожнині генератора. Зазвичай "компактні" генератори оснащуються приводом з підвищеним передатним ставленням через полікліновий ремінь і тому, за прийнятою у деяких фірм термінології, називаються високошвидкісними генераторами. При цьому всередині цих груп можна виділити генератори, у яких щітковий вузол розташований у внутрішній порожнині генератора між полюсною системою ротора і задньою кришкою (Mitsubishi, Hitachi), і генератори, де контактні кільця та щітки розташовані поза внутрішньою порожниною (Bosch, Valeo). У цьому випадку генератор має кожух, під яким розташовується щітковий вузол, випрямляч і зазвичай регулятор напруги.

Будь-який генератор містить статор з обмоткою, затиснутий між двома кришками -передньої, з боку приводу, і задньої, з боку контактних кілець. Кришки, відлиті з алюмінієвих сплавів, мають вентиляційні вікна, якими повітря продувається вентилятором крізь генератор.

Генератори традиційної конструкції мають вентиляційні вікна тільки в торцевій частині, генератори «компактної» конструкції ще й на циліндричній частині - над лобовими сторонами обмотки статора. «Компактну» конструкцію відрізняє також сильно розвинене ребра, особливо в циліндричній частині кришок. На кришці з боку контактних кілець кріпляться щітковий вузол, який часто об'єднаний із регулятором напруги, та випрямляючий вузол. Кришки зазвичай стягнуті між собою трьома або чотирма гвинтами, причому статор виявляється затиснутим між кришками, посадкові поверхні яких охоплюють статор зовнішньої поверхні. Іноді статор повністю втоплений у передній кришці та не впирається у задню кришку (Denso). Існують конструкції, у яких середні листи пакету статора виступають над рештою, і вони є посадковим місцем для кришок. Кріпильні лапи і натяжне вухо генератора відливаються заодно з кришками, причому, якщо дволапне кріплення, то лапи мають обидві кришки, якщо однолапне - тільки передня. Втім, зустрічаються конструкції, у яких однолапне кріплення здійснюється стикуванням припливів задньої та передньої кришок, а також дволапні кріплення, при якому одна з лап, виконана штампуванням зі сталі, привертається до задньої кришки, як, наприклад, у деяких генераторів фірми Paris-Rhone колишніх випусків. При дволапному кріпленні в отворі задньої лапизазвичай розташовується дистанційна втулка, що дозволяє при встановленні генератора вибирати зазор між кронштейном двигуна і посадковим місцем лап. Отвір у натяжному вусі може бути один з різьбленням або без, але зустрічається і кілька отворів, чим досягається можливість встановлення цього генератора на різні марки двигунів. Для цієї ж мети застосовують два натяжні вуха на одному генераторі.

Особливістю автомобільних генераторів є вид полюсної системи ротора. Вона містить дві полюсні половини з виступами - полюсами дзьобоподібної форми по шість на кожній половині. Полюсні половини виконуються штампуванням і можуть мати виступи - напіввтулки. У разі відсутності виступів при напресуванні на вал між полюсними половинами встановлюється втулка з обмоткою збудження, намотаною на каркас, при цьому намотування здійснюється після встановлення втулки всередину каркаса. Обмотка збудження у зборі з ротором просочується лаком. Клюви полюсів по краях зазвичай мають скоси з одного або двох сторін зменшення магнітного шуму генераторів. У деяких конструкціях для тієї ж мети під гострими конусами дзьобів розміщується антишумове кільце немагнітне, розташоване над обмоткою збудження. Це кільце запобігає можливості коливання дзьобів при зміні магнітного потоку і, отже, випромінювання ними магнітного шуму. Після збирання проводиться динамічне балансування ротора, що здійснюється висвердлюванням надлишку матеріалу у полюсних половин. На валу ротора розташовуються також контактні кільця, що виконуються найчастіше з міді, з опресуванням їхньою пластмасою. До кільця припаюються або приварюються висновки обмотки збудження. Іноді кільця виконуються з латуні або нержавіючої сталі, що знижує їх зношування та окислення, особливо при роботі у вологому середовищі. Діаметр кілець при розташуванні щітково-контактного вузла поза внутрішньою порожниною генератора не може перевищувати внутрішній діаметр підшипника, що встановлюється в кришку контактних кілець, т.к. під час складання підшипник проходить над кільцями. Мінімальний діаметр кілець сприяє також зменшенню зносу щіток. Саме за умовами монтажу деякі фірми застосовують як задню опору ротора роликові підшипники, т.к. кулькові того ж діаметра мають менший ресурс.

Вали роторів виконуються, як правило, з м'якої автоматної сталі, проте, при застосуванні роликового підшипника, ролики якого працюють безпосередньо по кінці валу з боку контактних кілець, вал виконується з легованої сталі, а цапфа валу цементується та загартовується. На кінці валу, з різьбленням, прорізається паз під шпонку для кріплення шківа. Однак у багатьох сучасних конструкціях шпонка відсутня. В цьому випадку торцева частина валу має заглиблення або виступ під ключ у вигляді шестигранника. Це дозволяє утримувати вал від провороту при затягуванні гайки кріплення шківа, або при розбиранні, коли необхідно зняти шків та вентилятор.

Щітковий вузол- це пластмасова конструкція, де розміщуються щітки тобто. ковзаючі контакти.

В автомобільних генераторах застосовуються щітки двох типів - міднографітні та електрографітні. Останні мають підвищене падіння напруги в контакті з кільцем у порівнянні з міднографітними, що несприятливо позначається на вихідних характеристиках генератора, проте вони забезпечують значно менший знос контактних кілець. Щітки притискаються до кільця зусиллям пружин. Зазвичай щітки встановлюються по радіусу контактних кілець, але трапляються і звані реактивні щіткотримачі, де вісь щіток утворює кут з радіусом кільця у місці контакту щітки. Це зменшує тертя щітки у напрямних щіткотримача, і тим забезпечується більш надійний контакт щітки з кільцем. Часто щіткотримач і регулятор напруги утворюють єдиний нерозбірний вузол.

Випрямні вузли застосовуються двох типів - або це пластини-тепловідведення, в які запресовуються (або припаюються) діоди силового випрямляча або на яких розпаюються і герметизуються кремнієві переходи цих діодів, або це конструкції з сильно розвиненим ребра, в яких діоди, зазвичай таблеткового типу, припаюються до тепловідведення. Діоди додаткового випрямляча зазвичай мають пластмасовий корпус циліндричної форми, або у вигляді горошини або виконуються у вигляді окремого герметизованого блоку, включення в схему якого здійснюється шинками. Включення випрямних блоків у схему генератора здійснюється розпаюванням або зварюванням висновків фаз на спеціальних монтажних майданчиках випрямляча або гвинтами. Найбільш небезпечним для генератора і особливо для проведення автомобільної бортової мережі є перемикання пластин-тепловідводів, з'єднаних з "масою" і виведенням "+" генератора, що випадково потрапили між ними металевими предметами або провідними містками, утвореними забрудненням, т.к. при цьому відбувається коротке замикання ланцюга акумуляторної батареї, що може призвести до займання. Щоб уникнути цього пластини та інші частини випрямляча генераторів деяких фірм, частково або повністю покривають ізоляційним шаром. У монолітну конструкцію випрямного блоку тепловідведення об'єднуються в основному монтажними платами з ізоляційного матеріалу, армованими сполучними шинками.

Підшипникові вузли генераторів це, як правило, радіальні кулькові підшипники з одноразовою закладкою пластичного мастилана весь термін служби та одне або двосторонні ущільнення, вбудовані в підшипник. Роликові підшипники застосовуються тільки з боку контактних кілець і досить рідко, переважно, американськими фірмами (Delco Remy, Motorcraft). Посадка кулькових підшипників на вал з боку контактних кілець зазвичай щільна, з боку приводу - ковзна, посадкове місце кришки навпаки - з боку контактних колії - ковзна, з боку приводу - щільна. Так як зовнішня обойма підшипника з боку контактних кілець може прокручуватися в посадковому місці кришки, то підшипник і кришка можуть незабаром вийти з ладу, виникне зачіплення ротора за статор. Для запобігання провертанню підшипника в посадкове місце кришки поміщають різні пристрої- Гумові кільця, пластмасові проставки, гофровані сталеві пружини і т.п. Конструкцію регуляторів напруги значною мірою визначає технологія їхнього виготовлення. При виготовленні схеми на дискретних елементах регулятор зазвичай має друковану плату, на якій розташовуються ці елементи. При цьому деякі елементи, наприклад, настроювальні резистори можуть виконуватися за товстоплівковою технологією. Гібридна технологія передбачає, що резистори виконуються на керамічній пластині та з'єднуються з напівпровідниковими елементами - діодами, стабілітронами, транзисторами, які в безкорпусному або корпусному виконанні розпаюються на металевій підкладці. У регуляторі, виконаному на монокристалі кремнію, вся схема регулятора розміщена у цьому кристалі.

Охолодження генератора здійснюється одним або двома вентиляторами, закріпленими на його валу. При цьому у традиційної конструкції генераторів (повітря засмоктується відцентровим вентилятором в кришку контактних кілець.
У генераторів, що мають щітковий вузол, регулятор напруги та випрямляч поза внутрішньою порожниною та захищених кожухом, повітря засмоктується через прорізи цього кожуха, що направляють повітря в найбільш нагріті місця - до випрямляча та регулятора напруги. На автомобілях з щільним компонуванням підкапотного простору, в якому температура повітря занадто велика, застосовують генератори зі спеціальним кожухом закріпленим на задній кришці і з патрубком зі шлангом, через який в генератор надходить холодне і чисте забортне повітря. Такі конструкції використовуються, наприклад, на автомобілях BMW. У генераторів «компактної» конструкції повітря, що охолоджує, забирається з боку як задньої, так і передньої кришок.

Генератори великої потужності, що встановлюються на спецавтомобілі, вантажівки та автобуси, мають деякі відмінності. Зокрема, у них зустрічаються дві полюсні системи ротора, насаджені на один вал і, отже, дві обмотки збудження, 72 пази на статорі тощо. Однак принципових відмінностей у конструктивному виконанні цих генераторів від розглянутих конструкцій немає.

Привід генераторів та кріплення їх на двигуні

Привід генераторів всіх типів автомобілів здійснюється від колінчастого валу ремінною або зубчастою передачею. При цьому можливі два варіанти – клиновим або полікліновим ременем. Привідний шків генератора виконується з одним або двома струмками для клинового ременя та з профільованою робочою доріжкою для поліклінового. Вентилятор, виконаний, як правило, штампуванням з листової сталі, традиційної конструкції генератора кріпиться на валу поруч зі шківом. Шків може виконуватися збірним із двох штампованих дисків, литим із чавуну або сталі, а також отриманим методом штампування або точеним із сталі.

Якість забезпечення живленням споживачів електроенергії, у тому числі заряджання акумуляторної батареї, залежить від передавального числа ремінної передачі, що дорівнює відношенню діаметрів струмків приводного шківа генератора до шківа колінчастого валу. Для підвищення якості живлення електроспоживачів це число має бути якнайбільше, т.к. при цьому частота обертання генератора підвищується і він здатний віддати споживачам більший струм. Однак при занадто великих передавальних числах відбувається прискорене зношування приводного ременя, тому передавальні числа передачі двигун-генератор для клинових ременів лежать в межах 1,8...2,5, для поліклінових до 3. Більше передатне число можливе тому, що поліклінові ремені допускають застосування на генераторах приводних шківів малих діаметрів і менший кут охоплення шківа ременем. Найкращою конструкцією для генератора є індивідуальний привід. При такому приводі підшипники генератора виявляються менш навантаженими, ніж у «колективному» приводі, при якому зазвичай генератор обертається одним ременем з іншими агрегатами, найчастіше водяним насосом, і де шків генератора служить натяжним роликом. Полікліновим ременем зазвичай обертається відразу кілька агрегатів. Наприклад, на автомобілях Mercedes один полікліновий ремінь обертає одночасно генератор, водяний насос, насос гідропідсилювача керма, гідромуфту вентилятора і компресор кондиціонера. В цьому випадку натяг ременя здійснюється і регулюється одним або декількома натяжними роликами при фіксованому положенні генератора. Кріплення генераторів на двигуні виконано на одній або двох лапах кріплення, що зчленовуються з кронштейном двигуна. Натяг ременя проводиться поворотом генератора на кронштейні, при цьому натяжна планка, що з'єднує двигун з натяжним вухом, може бути виконана у вигляді гвинта, яким переміщається різьбова муфта, що зчленовується з вухом.

Зустрічаються конструкції, у яких проріз у натяжній планці має зубчасту нарізку, якою переміщається натяжний пристрій, з'єднаний з натяжним вухом. Такі конструкції дозволяють забезпечувати натяг ременя дуже точно та надійно.

На жаль, на даний момент не існує міжнародних нормативних документів, що визначають габаритні та приєднувальні розміри генераторів. легкових автомобілів, Тому генератори різних фірм істотно відрізняються один від одного, зрозуміло, крім виробів, спеціально призначених як запчастини для заміни генераторів інших фірм.

Безщіткові генератори

Безщіткові генератори застосовуються там, де виникають вимоги підвищеної надійності та довговічності, головним чином на магістральних тягачах, міжміських автобусах тощо. Підвищена надійність цих генераторів забезпечується тим, що у них відсутня щітково-контактний вузол, схильний до зносу і забруднення, а обмотка збудження нерухома. Недоліком генераторів цього є збільшені габарити і маса. Безщіткові генератори виконуються з максимальним використанням конструктивної наступності зі щітковими. На випуску такого типу генераторів спеціалізується американська фірма Delco-Remy, що є відділенням General Motors. Відмінність цієї конструкції полягає в тому, що одна полюсна дзьобоподібна половина посаджена на вал, як у звичайного щіткового генератора, а інша в урізаному вигляді приварюється до неї по дзьобах немагнітним матеріалом.

Кожен сучасний транспортний засіб оснащується електричним генератором, який виробляє струм для роботи бортової електросистеми та її приладів. Одна з основних частин генератора – нерухомий статор. Про те, що таке статор генератора, як він влаштований і працює читайте в цій статті.

Призначення статора генератора

У сучасних автомобіляхта інших транспортних засобахзастосовуються синхронні трифазні генератори змінного струму із самозбудженням. Типовий генератор складається з нерухомого статора, закріпленого в корпусі, ротора з обмоткою збудження, щіткового вузла (що підводить струм до обмотки збудження) та випрямного блоку. Всі деталі зібрані відносно компактну конструкцію, яка монтується на двигуні і має ремінний привід від колінчастого валу.

Статор - нерухома частина автомобільного генератора, що несе на собі робочу обмотку. У процесі роботи генератора саме в обмотках статора виникає електричний струм, який перетворюється (випрямляється) і подається до бортової мережі.

Має кілька функцій:

Несе у собі робочу обмотку, у якій генерується електричний струм;
. Виконує функцію корпусної деталі розміщення робочої обмотки;
. Відіграє роль магнітопроводу для підвищення індуктивності робочої обмотки та правильного розподілу силових ліній магнітного поля;
. Виступає в ролі тепловідведення - відводить надмірне тепло від обмоток, що нагріваються.

Всі статори мають однакову конструкцію і не відрізняються різноманітністю типів.

Конструкція статора генератора

Конструктивно статор складається із трьох основних частин:

Кільцевий сердечник;
. Робоча обмотка (обмотки);
. Ізоляція обмоток.

Сердечник збирається із залізних кільцевих пластин із пазами з внутрішньої сторони. З пластин формується пакет, жорсткість та монолітність конструкції надається зварюванням або клепкою. У сердечнику виконуються пази для укладання обмоток, а кожен виступ - це ярмо (сердечник) для витків обмотки. Сердечник збирається із пластин товщиною 0,8-1 мм, виготовлених із спеціальних марок заліза або феросплавів з певною магнітною проникністю. На зовнішній стороні статора можуть бути ребра для покращення відведення тепла, а також виконуватися різні пази або поглиблення для стикування з корпусом генератора.

У трифазних генераторах використовують три обмотки — по одній на фазу. Кожна обмотка виготовляється з мідного ізольованого дроту великого перерізу (діаметром від 0,9 до 2 мм і більше), який у певному порядку укладається в пазах сердечника. Обмотки мають висновки, з яких знімається змінний струм, зазвичай число висновків становить три або чотири, але бувають статори з шістьма висновками (кожна з трьох обмоток має свої висновки для виконання з'єднань того чи іншого типу).

У пазах сердечника розташовується ізоляційний матеріал, що захищає ізоляцію дроту від пошкодження. Також у деяких типах статорів у пази можуть вкладатися ізоляційні клини, які додатково виконують роль фіксатора витків обмоток. Статор у зборі додатково може піддаватися просоченню епоксидними смолами або лаками, що забезпечує цілісність конструкції (запобігає зсуву витків) і покращує її електроізоляційні властивості.

Статор жорстко монтується в корпусі генератора, причому сьогодні найчастіше використовується конструкція, в якій осердя статора виконує роль корпусної деталі. Реалізується це просто: статор затискається між двома кришками корпусу генератора, які стягуються шпильками – такий «сендвіч» дозволяє створювати компактні конструкції з ефективним охолодженням та простотою обслуговування. Популярністю користується і конструкція, при якій статор об'єднаний з передньою кришкою генератора, а задня кришка виконана знімною та забезпечує доступ до ротора, статора та інших деталей.

Генератор перестав давати зарядку (згорів),

Чому це відбувається?

Що робити, якщо генератор згорів?

1. Купити новий "рідний" генератор. Стоїть він, як «опора від чавунного мосту». Якщо у Вас на мотоциклі встановлено додаткове обладнання, скільки він пропрацює невідомо ні кому.
2. Купити дешевий «китайський». Тут загалом рулетка. Усі з якими я зустрічався, не відповідають параметрам «рідних» генераторів. Дріт намотаний на статорі генератора набагато тонший за «рідний», а значить і потужність менша.
3. Перемотайте генератор мотоцикла.Намотати дріт того ж перерізу, бажано товщіякщо дозволяє статор. Статор дозволяє практично завжди, можна в крайньому випадку намотати менше витків на 1-3. Ви можете підрахувати, скільки вольт видає один виток. Для цього діліть напругу заряджання 13.8 ст. кількість витків в обмотці і отримуєте в середньому, для різних генераторів 0,07 вольт. У генератора 6 котушок. Якщо ми приберемо по 1 витку, то 1 х 6 х 0.07 = 0.42 ст., На неодружених 13.3 ст. - Не критично. Якщо прибрати по 3 витки, то 3 х 6 х 0.07 = 1.26 ст, тобто. на неодружених 12.54 ст. - Замало, але можна трохи підняти неодружені до 1000-1100 об./хв. — Зазвичай цього достатньо.На холостих обертах зарядка при всіх включених споживачах повинна бути не менше 12.8 ст, що відповідає повністю зарядженому акумулятору. Насправді вистачає і 12.5 в. (втрати через не товсті проводи проводки мотоцикла). Ми втрачаємо зарядку на неодружених, але при цьому отримуємо вічний генератор. Вирішувати Вам, збільшувати перетин дроту чи залишити як було.

Перемотуємо генератор мотоцикла.

1. Знімаємо генератор, відмиваємо.
2. Розмотуємо генератор. Не забувайте порахувати кількість витків на котушках статора, напрямок намотування (можна сфотографувати процес, кількість витків на кожній котушці зазвичай однакова).
3. Перевіряємо статор генератора. На ньому нанесений ізоляційний шар, якщо він десь порушений - відновлюємо (він потрібен, щоб дріт не торкався металевих частин статора).
4. Беремо дріт потрібного перерізу і перемотуємо генератор мотоцикла за схемою, як розмотували (на фото найпоширеніша схема намотування, бувають інші).
5. Розводимо клей ЕДП (епоксидний клей) із розчинником 1:1, заливаємо наш статор із намотаним дротом. Головне, що все пролилося б і зафіксувалося (для прискорення процесу можна поставити це все в духовку градусів на 60-80).
6. Чекаємо на повне застигання (зазвичай 24 години для ЕДП).
7. Ставимо на мотоцикл, .

Пристрій генератора автомобіля

Основними вузлами генератора є ротор, статор, випрямляючий пристрій та щітковий вузол.

Ротор генератора містить обмотку збудження. Вона виконана у вигляді круглої котушки, намотаної на сталеву втулку. Котушка встановлена ​​на валу ротора і затиснута між двома дзьобоподібними половинами сердечника ротора. Половини напресовані на вал ротора. Такий сердечник називають сердечником із явно вираженими полюсами. Дзюби однієї половини утворюють північний полюс магніту, а дзьоби іншої половини - південний. Кінці обмотки збудження виведені на контактні кільця, якими при обертанні ротора ковзають щітки щіткотримача. Зазвичай одна із щіток з'єднується з висновком, через який подається живлення обмотки збудження, а інша щітка з'єднана з корпусом генератора. Є генератори, у яких обидві щітки з'єднані із ізольованими висновками.

Мал. 1. Основні вузли генератора

Статор генератора складається з сердечника, що набирається із ізольованих листів магнітом'якої електротехнічної сталі, та обмотки. Внутрішня поверхня осердя статора має рівномірно розташовані по колу зубці. Кількість пазів кратна трьома. У пазах між зубцями укладаються витки котушок статора обмотки. Ізоляція котушок від сердечника здійснюється електротехнічним картоном та просоченням статора у зборі ізоляційним лаком. Кожна з трьох фаз статора обмотки містить однакове число послідовно з'єднаних котушок. Цим пояснюється кратність числа пазів і котушок трьох. Три виводу статора обмотки приєднуються до випрямного пристрою.

Магнітний ланцюг генератора утворюється сталевою втулкою, на якій розташована обмотка збудження, двома половинами сердечника ротора, дзьоби яких утворюють полюсні наконечники і зубцями сердечника статора.

Обмотка збудження генератора отримує живлення від генератора чи акумуляторної батареї. Невеликий постійний струм, що надходить в обмотку збудження через щітки та кільця контактні, викликає появу магнітного потоку (лінії 18). Магнітний потік в осьовому напрямку проходить через втулку, потім у радіальному напрямку по лівій половині сердечника ротора та його полюсному наконечнику (дзьобу) та через повітряний зазор у сердечник статора. Вийшовши з осердя статора, магнітний потік через повітряний зазор і полюсний наконечник правої половини осердя ротора замикається через втулку. Так як полюсні наконечники лівої та правої половин сердечника ротора зміщені у просторі, відбувається відповідне зміщення магнітного потоку. Тому, входячи в статор через один зубець, зі статора магнітний потік виходить через інший зубець. При цьому він перетинає котушки статора. При обертанні ротора під кожним зубцем відбувається постійне чергування північного і південного полюсів ротора, що призводить до зміни котушки, що перетинає статора магнітного потоку за величиною і напрямом. В результаті фазних обмотках наводиться змінна е. д. е., що має форму синусоїди, яка випрямляючим пристроєм перетворюється на постійну е. д. с.

Випрямлювальний пристрій сучасних генераторів типу ВПВ складається з шини, яку запресовані діоди зворотної провідності, і шини, в яку запресовані діоди прямої провідності. У діодів прямої провідності негативний висновок, а діодів зворотної провідності позитивний висновок припаиваются безпосередньо до корпусу діода. Тому шина служить позитивним, а шина - негативним виведенням випрямного пристрою і, отже, генератора. Позитивний висновок кожного негативного діода з'єднується з негативним висновком одного з позитивних діодів та виведенням однієї фази статора.

Мал. 2. Генератор 32.3701

Конструктивні особливостіавтомобільних генераторів розглянемо з прикладу деяких типових конструкцій.

Генератор 32.3701 має найбільш широко застосовуване конструктивне виконання. Він являє собою модифікацію генераторів типу Г250, що часто зустрічаються в експлуатації, аналогічно з якими влаштовані також генератори Г266 і Г271.

Генератор 32.3701 є синхронною електричною машиною із вбудованим випрямляючим блоком. На генераторі є такі висновки: «+» (поз. 22) -для з'єднання з акумуляторною батареєю та споживачами, 111 -для з'єднання з регулятором напруги, «-» (поз. 20) - для з'єднання з корпусом регулятора напруги.

Ротор генератора складається з котушки збудження, намотаної на картонний каркас, одягнений на сталеву втулку. З торців котушка затиснута двома клювоподібними полюсними наконечниками, які утворюють 12-полюсну магнітну систему. Кінці котушки збудження припаяні до двох ізольованих від валу контактних кільців. Втулка, полюсні наконечники та контактні кільця напресовані на вал. Вал обертається у двох кулькових підшипниках закритого типу, встановлених у кришці з боку контактних кілець та кришці з боку приводу. Підшипник має великі розмірив порівнянні з підшипником, тому що він сприймає великі радіальні навантаження від шківа, на який тисне натягнутий ремінь передачі. При складанні підшипників їх заповнюють мастилом, і в процесі експлуатації вони мастила не потребують.

Кришки відливаються із алюмінієвого сплаву. Вони мають вентиляційні вікна. Кришка з боку контактних кілець має лапу для кріплення генератора на двигуні. У ній встановлені пластмасовий щіткотримач 8 та випрямляючий блок (БПВ 4-60-02). Для запобігання від провертання зовнішньої обойми шарикопідшипника у виточці кришки встановлено гумове кільце ущільнювача.

Щіткотримач кріпиться до кришки двома болтами. Дві графітові щітки, встановлені в напрямних отворах щіткотримача, пружинами притискаються контактних кільцях. Одна щітка з'єднана із ізольованим штекерним висновком Ш, інша - з корпусом генератора.

Кришка має дві лапи. Одна нижня, як і лапа кришки, призначена для кріплення генератора на двигуні. Інша, верхня, має різьбовий отвір і призначена для кріплення натяжної планки.

Статор генератора складається з осердя, набраного з окремих ізольованих один від одного пластин електричної сталі та з'єднаних у пакет зварюванням. Сердечник статора встановлений між кришками та стягнутий разом із ними чотирма гвинтами. На внутрішній поверхні сердечника є 36 зубців, в пазах між якими укладена трифазна обмотка статора, з'єднана за схемою подвійна зірка. Кожна фаза є двома паралельно включеними ланцюгами з трьома послідовно з'єднаними котушками. Вільні кінці фаз статора обмотки з'єднані з трьома висновками випрямного блоку. Шина діодів прямої провідності з'єднана з виведенням «+» (поз. 22) генератора, а шина діодів зворотної провідності - з корпусом генератора.

Шків та вентилятор встановлені на валу генератора на шпонці та закріплені гайкою із пружинною шайбою.

Генератор Г286А (Г286В) являє собою трифазну синхронну машину з вбудованими випрямляючим блоком та інтегральним регулятором напруги (ІРН) Я112А. По суті це генераторна установка.

Серце статора, закріплений між кришками трьома болтами, має рівномірно розташованих пазів. Обмотка статора з'єднана за схемою подвійна зірка. Обмотка збудження розташована всередині двох дзьобоподібних половин сердечника ротора. Висновки фазних обмоток з'єднані з випрямляючим блоком (БПВ 8-100-02). Випрямний блок має таку саму конструкцію, як і у генератора 32.3701.

Мал. 3. Генератор Г286А

Відмінною особливістю генератора Г286 є також взаємне розташування контактних кілець і підшипника в кришці.

Так як регулятор напруги вмикається в ланцюг обмотки збудження, його вбудовують у щіткотримач. Разом вони утворюють єдиний знімний блок 6. Кріпиться блок гвинтами до основи щіткотримача, який встановлений на кришці. Болт служить виведенням обмотки збудження та регулятора напруги.

Блок щіткотримача та регулятора напруги складається із щіткотримача, інтегрального регулятора та металевого тепловідведення - кришки.

Регулятор складається з мідної основи, де розміщені елементи схеми, пластмасової кришки для захисту елементів схеми від механічних пошкоджень і жорстких шинних висновків. Мідна основа є негативним виведенням регулятора. Обидва виведення регулятора з'єднані коротко всередині. Один із них є основним, інший – дублюючим. При встановленні на щіткотримач висновки регулятора напруги лягають на шини. До шин приварені струмопровідні канатики, що з'єднують їх із щітками. Зверху на регулятор напруги встановлюється кришка і весь блок скріплюється гвинтами. Таким чином, електричне з'єднання шин регулятора та щіткотримача здійснюється притискним контактом.

Генератор 37.3701 (рис. 4) - генераторна установка, є синхронною машиною змінного струму з вбудованим випрямляючим блоком БПВ 11-60-02 і регулятором напруги 17.3702.

Статор генератора має 36 рівномірно розташованих пазів, в яких розміщена трифазна обмотка, з'єднана за схемою подвійна зірка. Кожна фаза складається з двох паралельно з'єднаних гілок, у кожній з яких шість безперервно намотаних котушок.

Ротор не має особливих конструктивних відмінних рис.

Випрямний блок, вмонтований у кришку, відрізняється від традиційних тим, що в нього вмонтовано три додаткові діоди прямої провідності, через які здійснюється живлення обмотки збудження від генератора. Випрямлена напруга з додаткових діодів подається на штекерний висновок, що позначається на схемах виведення «61», і провідником на штекерний вивід регулятора напруги, який має маркування В. Висновок регулятора через контакт пов'язаний також з однією з щіток. Не показаний малюнку висновок Ш регулятора контактує з іншою щіткою. Регулятор напруги має висновок Б, який провідником з'єднаний з позитивним висновком генератора, що позначається на схемах «30».

Мал. 4. Генератор 37.3701: 1 – кришка з боку контактних кілець; 2 - випрямляючий блок; 3- вентиль випрямного блоку; 4 - гвинт кріплення випрямного блоку; 5 - контактне кільце; 6 - задній шарикопідшипник; 7 – конденсатор; 8 – вал ротора; 9 - висновок "30" генератора; 10 - висновок "61" генератора; 11 - висновок "В" регулятора напруги; 12 – регулятор напруги; 13 – щітка; 14 - шпилька кріплення генератора до натяжної планки; 15 – шків з вентилятором; 16 та 23 - полюсні наконечники ротора; 17 – дистанційна втулка; 18 - передній шарикопідшипник; 19 – кришка з боку приводу; 20 - обмотка ротора; 21 - статор; 22 - обмотка статора; 24 - буферна втулка; 25 - втулка; 26 - підтискна втулка

На генераторі встановлено конденсатор місткістю 2,2 мкФ. Він підключений між корпусом та позитивним висновком генератора. Конденсатор служить для захисту електронного обладнання автомобіля від імпульсів напруги в системі запалення та зниження рівня перешкод радіоприймання.

Характеристики генераторів На автомобілях генератори працюють в умовах постійної частоти обертання і струму навантаження. При цьому має забезпечуватись у певних межах сталість напруги генератора.

Генератори характеризуються насамперед номінальними даними: напругою, струмом, потужністю.

Номінальна напруга генераторів, що працюють у схемах електрообладнання з номінальною напругою 12В, прийнято 14В, а для 24-вольтових схем – 28В. Номінальний струм генератора - це максимальний струм навантаження, який може віддати генератор при частоті обертання ротора 5000 об/хв та номінальній напрузі. Значення номінальної напруги та струму наносяться на кришці генератора. Номінальна потужність визначається як добуток номінальної напруги на номінальний струм.

Енергетичні можливості генераторів характеризуються струмошвидкісною характеристикою. Це залежність струму, який віддається генератором, від частоти обертання ротора (рис. 5). Характеристика знімається при номінальній напрузі генератора і постійному, зазвичай номінальному напрузі на обмотці збудження.

Ця характеристика надзвичайно важлива, тому що вона показує можливості генератора за різної частоти обертання ротора.

З рис. 5 видно, що без навантаження напруга генератора досягає номінальної величини при частоті обертання, яка у різних генераторів коливається від 900 до 1200 об/хв.

Мал. 5. Струмошвидкісна характеристика генераторів

Якорем у синхронній машині є статор. При протіканні по обмотці статора струму виникає магнітне поле статора, спрямоване проти основного магнітного поля ротора і розмагнічує його. При збільшенні струму навантаження зростає струм обмотки статора, посилюється магнітне поле, що призводить до збільшення розмагнічування магнітного поля ротора. В результаті в котушках статора наводиться менша за величиною. д. с. та обмежується максимальна сила струму, що віддається генератором.

Повний опір Z обмотки статора, через яку протікає змінний струм, складається з активного R і індуктивного опорів:

Активний опір статора обмотки залежить тільки від її температури. Зі збільшенням температури воно підвищується. Тому зі збільшенням температури струм віддачі генератора дещо знижується.

Початкова частота обертання нормується технічними умовамина певні типи генераторів. Задається вона для двох станів генератора: холодного та гарячого. Температура генератора в холодному стані має бути в межах 15-35 °С. Гарячий стан відповідає температурі генератора, що працює в режимі номінальної потужності.

Зазначені характеристики можуть задаватися для двох варіантів живлення обмотки збудження: при живленні обмотки збудження власне від генератора (самовзбудження) і при живленні від стороннього джерела живлення (незалежне збудження). Струм, що віддається генератором при самозбудженні, буде менше струму, що віддається генератором при незалежному збудженні, так як у першому випадку частина йде на живлення обмотки збудження.