Практическое занятие № 11 (2 часа) конструкции генераторов

Тема практического занятия: знакомство с многообразием конструкций генераторов.

Цель работы: изучить назначение, устройство, принцип действия и регулировки генераторов

В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен уметь:

- проводить рациональный поиск и использование необходимой научно-технической информации;

- производить разборку, сборку и регулировку механизмов, узлов и агрегатов наиболее распространенных в стране автомобилей и тракторов;

- оценивать технический уровень отечественных и зарубежных автомобилей и тракторов на основании ознакомления с конструкторской документацией, технической характеристикой или натурным образцом.

- организовывать и проводить теоретические и практические занятия с младшим техническим персоналом по изучению устройства и работы существующих и новых тракторов и автомобилей.

В результате освоения учебной дисциплины обучающий должен знать:

- классификацию и общее устройство автомобилей и тракторов;

- конструкцию основных узлов и деталей;

- компоновку систем двигателя на автомобиле и тракторе;

- технические характеристики и технико-экономические показатели тракторов и автомобилей;

- причины возникновения неисправностей механизмов, систем и их внешние признаки;

- условия безопасности работы на тракторах и автомобилях, обеспечиваемых их конструкцией;

- проблемы и перспективы эффективного использования и развития конструкций тракторов и автомобилей.

Информационное обеспечение обучения. Перечень рекомендуемых учебных изданий, интернет-ресурсов, дополнительной литературы приведен в приложении а.

Оборудование лекционной аудитории предусматривает:

- посадочные места по количеству обучающихся;

- рабочее место преподавателя;

- образцы различных типов двигателей;

- демонстрационные плакаты;

- справочная литература.

Технические средства обучения:

- диапроектор ЛЭТИ-60;

- кодоскоп;

- компьютер с лицензионным программным обеспечением и мультимедиапроектор (в компьютерном классе);

- видиомагнитофон.

Обеспеченность занятия (средства обучения):

1. Учебно-методическая литература.

2. Справочная литература:

3. Технические средства обучения.

4. Учебные плакаты.

5. Программное обеспечение: Microsoft Office.

6. Рабочая тетрадь обычная, в клетку

7. Раздаточные материалы

8. Ручка, простой карандаш, линейка, корректор.

9. Папка для отчетов по практическим работам с листами формата А4.

10. Ноутбук и сеть интернет (по желанию студента).

Краткие теоретические материалы по теме

Автомобильный генератор — устройство, обеспечивающее преобразование механической энергии вращения коленчатого вала двигателя автомобиля в электрическую.

Автомобильный генератор используется для зарядки автомобильного аккумулятора, а также для питания электропотребителей, таких как система зажигания, автомобильная светотехника, бортовой компьютер, система диагностики и другие. К автомобильным генераторам предъявляют высокие требования по надёжности, так как генератор обеспечивает бесперебойную работу большинства компонентов современного автомобиля.

В современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные электрические машины переменного тока, а в выпрямителе применяют трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова.

Чтобы генератор после пуска двигателя отдавал ток в нагрузку, необходимо обеспечить питание обмотке возбуждения. Это происходит при повороте ключа замка зажигания в рабочее положение. Ток в обмотке возбуждения регулируется регулятором напряжения, который может быть выполнен в виде отдельного узла или встроен в щёточный узел генератора. В подавляющем большинстве современных генераторов регулятор напряжения (РН) питается от отдельной секции выпрямителя. Ротор генератора приводится от коленчатого вала через шкив от клинового ремня. Создаваемое обмоткой возбуждения электромагнитное поле индуцирует электрический ток в фазовых обмотках статора.

Из-за нестабильности частоты вращения двигателя и частых скачкообразных изменений нагрузки необходима стабилизация выходного напряжения генератора, её обеспечивает регулятор напряжения путем изменения тока возбуждения генератора.

Напряжение бортовой сети при работающем генераторе и исправном регуляторе напряжения поддерживается на уровне 13,8 — 15,6 В.

Это напряжение необходимо для обеспечения прохождения тока заряда через аккумуляторную батарею, при этом необходимо обеспечить некоторое превышение совместного электрохимического потенциала всех пластин всех банок, иначе автомобильный аккумулятор не будет заряжаться.

На автомобилях и автобусах с мощными дизельными двигателями используются мощные автомобильные стартеры. Для обеспечения мощности без повышения потребляемого тока используется повышенное напряжение бортовой сети — 24 Вольта. Устанавливаются соответственно 24-вольтовые (номинально 28,4 Вольта) генераторы.

Генераторы постоянного тока

На автомобилях выпуска до 1960-х годов (например ГАЗ-51, ГАЗ-69, ГАЗ-М-20 «Победа» и многих других) устанавливались генераторы постоянного тока.

На полюсах генератора (находятся на статоре), выполненных из электротехнической стали, находится обмотка возбуждения. На якоре генератора — силовая обмотка, с которой электрический ток снимается посредствомколлектора с щётками. Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно, в цепь обмотки возбуждения включен реле-регулятор.

Реле-регулятор состоит из трёх электромагнитных реле:

1. Регулятор напряжения (на электрических схемах сокращённо обозначается РН) уменьшает магнитный поток в обмотке возбуждения (на статоре); обмотка реле включена последовательно с обмоткой возбуждения. При повышении напряжения на генераторе выше расчётного предела (например более 14,5 вольт) электромагнитное реле срабатывает и последовательно обмотке возбуждения включается дополнительное сопротивление, ограничивающее ток возбуждения, уменьшается магнитный поток, и, следовательно, напряжение на генераторе уменьшится. При уменьшении напряжения ниже расчётного электромагнитное реле шунтирует дополнительное сопротивление, ток в обмотке возбуждения возрастает, возрастает магнитный поток и напряжение на генераторе повышается. Поскольку процесс протекает с большой частотой, напряжение в бортовой сети автомобиля остаётся почти постоянным.

2. Ограничитель тока (сокращённо ОТ) — электромагнитное реле, не позволяющее току генератора превышать расчётную величину. Обмотка ограничителя тока включена последовательно между генератором и потребителями. При достижении током расчётной силы, а значит и в обмотке ограничителя тока реле срабатывает и в цепь обмотки возбуждения включается дополнительное сопротивление, уменьшается ток возбуждения, уменьшается напряжение на генераторе, а следовательно, уменьшается ток, отдаваемый генератором. При отключении потребителей ограничитель тока поддерживает постоянную величину зарядного тока аккумуляторной батареи. При включении потребителей электроэнергии зарядный ток будет уменьшаться в зависимости от сопротивления нагрузки. При этом, если ток внешней цепи превышает максимально допускаемый ограничителем тока, то, кроме тока генератора, во внешнюю цепь пойдёт ток из аккумуляторной батареи, то есть батарея будет разряжаться.

Ограничитель тока и регулятор напряжения работают не одновременно. Пока ток, отдаваемый генератором не достигнет допускаемой максимальной величины, работает только регулятор напряжения. Когда ток генератора достигнет предельной величины, ограничитель тока включает дополнительное сопротивление, а регулятор напряжения перестаёт работать.

3. Реле обратного тока (сокращённо РОТ). При длительном прохождении тока из батареи через генератор могут перегреться обмотки, кроме того, бесполезно разряжается аккумулятор. Назначение реле обратного тока — автоматически отключать генератор от внешней цепи, когда его напряжение станет меньше напряжения батареи и включать генератор, как только напряжение генератора превысит расчётную величину.

Если на панели приборов установлена контрольная лампа работы генератора (зажигается при низком напряжении генератора, когда расходуется энергия аккумулятора) — устанавливается четвёртое реле (обычно выполняется в отдельном корпусе) — реле включения контрольной лампы.

Генератор переменного тока

Первая конструкция генераторов переменного тока была представлена фирмой «Невиль», США в 1946 году. Она состояла практически из всех элементов характерных генераторам постоянного тока: генератор переменного тока с обмоткой возбуждения (отдельно), блок селеновых выпрямителей (отдельно) и регулятор напряжения (РН), реле обратного тока (РОТ), ограничитель тока (ОТ) — три изделия в одном корпусе отдельно. Основное назначение изделия мощностью 4 кВт — специальные военные автомобили и автобусы. По массо-габаритным характеристикам данная разработка была в 2,5 раза меньше аналога на постоянном токе.

На современных автомобилях применяются синхронные трёхфазные генераторы переменного тока с встроенным полупроводниковым трёхфазным выпрямителем.

Регулятор напряжения регулирует ток обмотки возбуждения по принципу отрицательной обратной связи таким образом, чтобы выходное напряжение генератора было как можно более стабильным.

Регуляторы напряжения генераторов переменного тока могут быть вибрационные (только электромагнитные реле), контактно-транзисторные(электромагнитные реле, управляемые транзисторной схемой) или бесконтактные (электромагнитное реле отсутствует, ток регулирует электронный ключ на транзисторах). Конструктивное исполнение — выполненные в отдельном корпусе или встроенные в генератор.

Применение генераторов переменного тока позволяет уменьшить габаритные размеры, вес генератора, повысить его надёжность, сохранив или даже увеличив его мощность по сравнению с генераторами постоянного тока.

Генераторы на сельхоз- и мото технике

На тракторах и иной сельскохозяйственной технике, не имеющей аккумуляторных батарей, устанавливаются генераторы с возбуждением от постоянных магнитов). Так, на тракторе СХТЗ 15/30 (выпускался в 1930-е годы) устанавливался генератор постянного тока (двигатель запускался вручную, рукояткой); на тракторе ДТ-75 — генератор переменного тока (двигатель запускался бензиновым «пускачом». Регуляторы напряжения также устанавливались, иначе без них при высоких оборотах двигателя перегорали бы лампы накаливания.

Задания к практическому занятию:

1. Перечислить основные элементы генератора.

2. Нарисовать схему генератора.

3. Перечислить порядок действий при сборке и разборке.

4. Перечислить основные не исправности.

5. Перечислит порядок действий при регулировки.

6. Сформулировать вывод.

7. Ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что такое генератор?

2. Для чего служит генератор?

3. Какие виды генераторов существуют?

4. Какие генераторы применяются на современной технике?

5. Какую роль генератор выполняет в сельхозяяйственной технике?

Содержание отчета практического занятия

1. Номер практического занятия

2. Наименование практического занятия

3. Цель занятия

4. Ход выполнения работы

5. Вывод.