Назначение генератора

Генератор преобразует механическую энергию, получаемую от двигателя, в электрическую. Генератор питает все потребители электрического тока и заряжает аккумуляторную батарею при ра­ботающем двигателе.

На автомобилях и тракторах применяются генераторы переменного тока, представляющие собой трехфазную синхронную электрическую машину с электромагнитным возбуждением.

2. Устройство и работа генератора переменного тока с электромагнитным возбуждением

Рисунок 2.1 - Генератор Г-222:

а — общий вид; б — полюсные наконечники ротора; в — статор с обмоткой; 1 — крышка; 2 — блок выпрямителей; 3 — винт; 4 — контактные кольца; 5 и 16 — подшипники; 6 — вал; 7— чехол вывода; 8— вывод выходного напряжения; 9 — вывод обмотки возбуждения; 10 — крышка; 11 — щеткодержатель; 12 — щетки; 13— болт; 14— шкив; 15—полюсные наконечники; 17— корпус; 18— обмотка ротора; 19 — сердечник статора; 20 - обмотка статора; 21 — стяжной болт; 22 — стальная втулка; 23 — резиновая втулка; 24 — шайба.

При работе генератора по обмотке 18 возбуждения ротора про­ходит ток, подводимый от аккумуляторной батареи через регулятор напряжения и щетки 12, размещенные в щеткодержателе 11 и опирающиеся на контактные кольца 4. Этот ток создает магнит­ное поле возбуждения, которое распределяется между клювообразными полюсами и при вращении ротора индуцирует в обмотке статора переменный ток. Переменный ток поступает в блок 2 по­лупроводниковых выпрямителей, а подключение к потребителям осуществляется посредством вывода 8.

3. Особенности бесконтактного индукторного генератора переменного тока

Рисунок 2.2 - Генератор тракторов МТЗ-80 и ЛТЗ-55:

1 — ротор; 2 — статор; 3 и 4 — катушки обмоток статора; 5 — втулка; 6 — ушко; 7 — крыльчатка; 8 — шкив; 9, 11 и 18 - крышки; 10 — лапа; 12 — переключатель посезонной регулировки напряжения; 13 — интегральный регулятор напряже­ния; 14 — диоды; 15 — конденсатор; 16 и 17 — выводы обмотки возбуждения; 19 — блок диодов (выпрямитель); 20 — пластмассовые колодки; Б и Д — клеммы.

Рисунок 2.3 - Упрощенная схема генератора переменного тока:

1 - лампа (потребители); 2 — аккумуля­торная батарея; 3 — выключатель «массы»; 4 — магнитопровод; 5 — вал; 6 — втулка; 7 — обмотка возбуждения; 8 — звездочка ротора; 9 и 11 — диоды обратной и прямой проводимости; 10 — обмотка статора; В — вывод.

При работе генератора (рис. 2.2, 2.3) по обмотке возбуждения прохо­дит постоянный ток и звез­дочка намагничивается. Маг­нитные силовые линии пе­ресекают обмотку 10 статора в противоположных направ­лениях, наводя в ней пере­менную ЭДС. Благодаря ди­одам образуется постоянный ток, который питает потре­бители.

При пуске двигателя и ма­лой частоте вращения обмот­ка возбуждения питается от аккумуляторной батареи, а при повышении частоты вра­щения — от выпрямленного тока генератора. Чтобы акку­муляторная батарея не раз­ряжалась на обмотку возбуж­дения при неработающем двигателе, ее отключают от «массы» выключателем 3.

4. Назначение реле-регулятора

Регуляторы напряжения или реле-регуляторы предназначены для поддержания постоянства напряжения в пределах 13,2 ÷ 15,5 В при номинальном напряжении 12 В и защиты генератора от перегрузок, независимо от частоты вращения ротора генератора и числа подключенных потребителей.

5. Основные части, устройство и работа контактно-транзисторного реле-регулятора

Рисунок 2.4 - Схемы регуляторов напря­жения смешанного тина (а) и интег­рального типа Я112А (б):

ОВ — обмотка возбуждения; VT1...VT5 — транзисторы; R1...R6 — резисторы; R_д - добавочное сопротивление.

Контактно-транзисторный регулятор напряжения РР362а устанавливали с генератором Г221 на автомобилях ГАЗ-52/53, «Москвич» и на тракторах.

Основа регулятора — последовательно включенный в обмотку возбуждения ОВ силовой транзистор VT1 (рис. 2.4, а). Когда он открыт, ток идет через обмот­ку возбуждения ОВ, напряжение в цепи возрастает. При достижении заданного напряжения транзистор закрыт, и ток в обмотку возбуждения идет через доба­вочный резистор R_д, что приводит к снижению тока в обмотке возбуждения и падению напряжения тока, выраба­тываемого генератором.

Работой транзистора управляет элект­ромагнитный регулятор с контактной группой. Обмотка регулятора РН подсоединена в цепь параллельно обмотке статора. Следовательно, она реагирует на напряжение сети. При малом напря­жении магнитное поле обмотки РН мало, контакты разомкнуты. На базу транзистора подается ток, что открыва­ет транзистор. При напряжении больше данного магнитное поле замыкает кон­такты, что шунтирует ток базы. Транзи­стор закрывается. Регулятор обеспечи­вает колебания напряжения в диапазоне 0,2 ÷ 0,7 В. Система работает с частотой 25 ÷ 30 колебаний в секунду, что обеспе­чивает незаметное на глаз мигание ламп и т. п. Ток управления, идущий на базу и через контакты, небольшой, поэтому последние работают без подгорания. Однако со временем пружина контактов теряет свою упругость, что требует пери­одической подрегулировки.

6. Бесконтактный и интегральный регулятор напряжения, схемы и принцип действия

Бесконтактные регуляторы стали дальнейшим развитием регуляторов. Развитие электроники, применение толстопленочной технологии и созда­ние интегральных схем привело к со­зданию интегральных регуляторов на­пряжения (ИРН). Размеры и масса их в 15 ÷ 20 раз меньше, что позволило впи­сать их непосредственно в корпус само­го генератора. На рисунке 2.4, б изоб­ражена схема генераторной установки с ИРН типа Я112, которые рассчитаны на напряжение 12 В. ИРН типа Я120 применяют в системах напряжением 24 В. Элементы схемы (резисторы и пр.), выполненные по толстопленоч­ной технологии, подстраивают лазер­ной подгонкой. Схема залита герметиком и закрыта крышкой.

ИРН имеет выходной транзистор VT5, которым управляет транзистор VT2 через промежуточный транзистор VT4. Чувствительным элементом схемы является стабилитрон VD1. Резисторы R1 и R2 образуют на выходе делитель напряжения. Цепочка С1 и R4 повыша­ет четкость переключения. Диоды VD3, VD1 и конденсатор С2 выпрямляют ток на входе в стабилитрон транзисторов, что повышает четкость запирания ос­новных транзисторов УТ5 и VT4.

При напряжении в сети меньше нормы транзисторы VT5 и VT4 откры­ты. Ток на их базы идет по цепочке; клемма В – R5— VD3 — база и эмиттер транзистора VT4 — база и эмиттер транзистора VT5 — клемма «—» — «мас­са». Цепь тока возбуждения: клемма генератора В — клемма В ИРН — ОВ — клемма Ш — коллектор и эмиттер транзистора VT5 — клемма «—» — «мас­са». Так как транзисторы открыты, ток в обмотке возбуждения и напряжение в сети нарастают.

При напряжении больше заданного пробивается стабилитрон VD1, который открывает транзистор VT2. Ток через его переход коллектор — эмиттер шунтирует ток базы транзистора VT4, а после­дний — VT5. Обмотка возбуждения ока­зывается обесточенной. Напряжение в сети падает. При достижении напряже­ния менее заданного стабилитрон запи­рается и процессы повторяются.

Дальнейшее развитие ИРН предус­матривает повышение надежности. Но­вые транзисторы смогут выдерживать импульсы напряжения 150...200 В, воз­никающие, например, при отключении во время работы аккумулятора и т. п. Интегральные схемы этих регуляторов будут иметь высокую точность сохране­ния параметров за весь срок службы.