Практическая работа 3 генераторы

Цель: изучить назначение, конструкцию, работу и техниче­скую характеристику автотракторных генераторов, возможные неисправности и способы их устранения, особенности эксплуата­ции и обслуживания; освоить методику снятия и анализ характе­ристики генератора.

Оборудование: натурные образцы, разрезы и картограммы автотракторных генераторов различного типа; стенд для испыта­ния приборов электрооборудования с комплектом проводов и инструментов; катодный осциллограф.

3.1. Общие сведения.

Генератор является основным источником электрической энер­гии системы электроснабжения мобильного средства и обеспечи­вает питание всех потребителей и заряд АКБ при работающем двигателе.

Генератор должен быть прост по конструкции, долговечен и надежен в эксплуатации; иметь малые габариты, массу и стои­мость; иметь большую удельную мощность и обеспечивать подза­ряд АКБ при малой частоте вращения коленвала двигателя.

По конструкции и принципу действия различают генераторы постоянного и переменного тока. В свою очередь, генераторы пе­ременного тока подразделяются на контактные и бесконтактные (индукторные); различаются также генераторы по типу возбуж­дения (электромагнитные и магнитоэлектрические), по типу и месту расположения выпрямителя, регулятора напряжения, об­моток возбуждения, по ряду конструктивных факторов и т. д.

В целом можно выделить три основных группы генераторов: постоянного тока, переменного тока с вращающейся обмоткой возбуждения и переменного тока с неподвижной обмоткой воз­буждения (индуктивные), которые различаются, главным обра­зом, расположением обмоток возбуждения.

Принципиальным отличием генераторов постоянного тока Г-214, Г-130 от генераторов переменного тока является то, что индуктор у них находится на роторе и вращается, а для съема и выпрямления тока используется щеточно-коллекторный узел. Кроме того, все генераторы постоянного тока - с самовозбуж­дением.

В настоящее время в качестве автотракторных применяются, главным образом, генераторы переменного тока (табл. 3.1, 3.2), что обусловлено рядом их преимуществ перед генератора­ми постоянного тока. Они более надежны в эксплуатации, так как не имеют щеточно-коллекторного узла, а обмотка ротора более проста и отличается большей прочностью. Их срок службы в 2...3 раза превышает срок службы генераторов постоянного тока. Они имеют большую удельную мощность за счет отсутствия коллекторного узла и неподвижной обмотки якоря, что позволяет пропустить по ней больший ток.

Техническая характеристика тракторных генераторов (индукторные переменного тока со встроенным выпрямителем, бесконтактные)

Мapкa генератора		Г -306Д	13.3701 *	15.3701 *
Мощность, Вт		400	-	1000
Номинальное напряжение, В		14	14	14
Частота вращения ротора не более, об/мин	без нагрузки	-	1400	1150
	под нагрузкой, (ток нагрузки, А)	1590:t30 (23,5)	2600 (23,5) 3600 (14)	6000 (95) 4500 (36)

* - с интегральным регулятором напряжении Я-112Б (Г-306Д с РР-362Б).

Контактные генераторы переменного тока применяются, в основном, на автомобилях, а бесконтактные - на тракторах, что вызвано необходимостью повышения долговечности и надежно­сти тракторных генераторов, работающих в более тяжелых усло­виях эксплуатации. В связи с этим частота вращения якоря тракторных генераторов в 1,5...2,0 раза ниже, чем автомо­бильных.

На автомобильных двигателях наибольшее распространение нашли трех- и пятифазные синхронные генераторы переменного тока с электромагнитным возбуждением и встроенным кремние­вым выпрямителем типа Г-250, Г-221, Г-273, 29.3701 и другие. Принцип работы генератора такого типа заключается в следую­щем. Полюсные наконечники ротора, имеющие разную поляр­ность, и втулка обладают остаточным магнетизмом. При враще­нии ротора возле каждой обмотки катушек статора проходит то северный, то южный полюс ротора, в результате чего магнит­ный поток, пронизывающий обмотки статора, изменяется как повеличине, так и по направлению. В обмотках статора индуктиру­ется переменная ЭДС, создающая переменный ток, который при помощи кремниевого выпрямителя, встроенного в генератор, вы­прямляется. Этот ток, проходя затем по обмотке возбуждения, дополнительно намагничивает полюсные наконечники и втулку ротора, благодаря чему магнитный поток ротора, а следователь­но и ЭДС в обмотке статора, увеличиваются.

При отключенной внешней цепи вследствие незначительной силы тока в обмотке статора падение напряжения в ней будет мало, поэтому напряжение генератора Ur можно считать равным величине его ЭДС Ег, т. е, Ur = Ег = СпФ.

Напряжение на выводах генератора при включенной внешней цепи будет меньше его ЭДС на величину падения напряжения в обмотках статора и цепи выпрямителя, т. е. U г = Ег - 1 н Re, где 1" - ток нагрузки; Re - суммарное сопротивление.

Электромагнитная мощность генератора Nr = Url" 10-3 огра­ничивается нагревом обмоток, а у генераторов постоянного тока еще и величиной искрения в щеточно-коллекторном узле.

Принципиальным отличием индукторных генераторов пере­менного тока (Г-306, Г-309, 15.3701 и др.) от контактных (Г-273, Г-250 и др.) является отсутствие вращающихся контактов, не­подвижная обмотка возбуждения, а также то, что в якорных обмотках такого генератора индуктирование ЭДС производится за счет изменения результирующего магнитного потока только повеличине при неизменном его направлении.

Недостатком генераторов переменного тока является плохое самовозбуждение из-за дополнительного падения напряжения на выпрямителе и транзисторе регулятора напряжения, поэтому на­чальное возбуждение этих генераторов обычно осуществляется от АКБ через обмотку возбуждения, что снижает частоту вращения ротора, необходимую для достижения номинального напряжения на зажимах генератора.

Перспективным являются индукторные генераторы с комбини­рованным возбуждением, при котором начальное возбуждение генератора осуществляется от постоянных магнитов, а дальней­шее возбуждение и. поддержание постоянства напряжения произ­водится за счет изменения тока в обмотке возбуждения.

Генераторы переменного тока с возбуждением только от по­стоянных магнитов (магнитоэлектрические Г-30, Г-46, ГТ1-А) надежны в работе, обладают высоким КПД и малой инерцион­ностью. Однако существенными их недостатками являются срав­нительно высокие стоимости, удельная масса и большие габари­ты; нестабильность выходных пара метров во времени из-за старения и размагничивания магнитов, а также сложность регу­лирования напряжения. Это мешает широкому их практическому использованию.

Нестабильность напряжения на зажимах генераторов при из­менении частоты вращения его ротора, которая в зависимости от нагрузки на двигатель может измениться в 3...6 раз, снижает срок службы АКБ, потребителей и особенно ламп накаливания. Поэтому все генераторы работают с регуляторами напряжения, которые в зависимости от частоты вращения ротора генератора изменяют силу тока в его обмотке возбуждения и тем самым под­держивают стабильное напряжение на зажимах генератора.

В отличие от генераторов постоянного тока, генераторы переменного тока обладают свойством самоограничения максималь­ной силы тока нагрузки, что предотвращает перегрев обмотки статора и диодов выпрямителя, а поэтому исключает необходи­мость установки ограничителя силы тока в цепь генератора.

Основными неисправностями генераторов являются наруше­ние контакта между щетками и кольцами, обрыв или замыкание на «массу» обмоток возбуждения или стартера, неисправность выпрямителя. Генераторная установка при этом не дает необхо­димого напряжения. Работоспособность генератора проверяется обычно совместно с регулятором напряжения.

Простейшими методами проверки исправности генераторной установки переменного тока (на примере генератора Г-306 и реле-регулятора РР-362Б) являются следующие:

- по состоянию АКБ: генераторная установка неисправна, если при исправной АКБ наблюдается систематическое выкипа­ние воды из электролита, а также длительные повышенные значе­ния зарядного тока по амперметру;

- по контрольной лампе и амперметру на панели приборов: генераторная установка исправна, если при включении «массы» перед пуском двигателя и в момент пуска лампа горит, а ампер­метр показывает разряд АКБ. При работе двигателя на номи­нальном режиме лампа должна погаснуть или светить вполнака­ла, а амперметр - показывать заряд АКБ. Если генератор пере­менного тока не возбуждается при работающем двигателе, что определяется по амперметру или сигнальной лампе, то его можно возбуждать от источника постоянного тока напряжением 12 В, кратковременно подключив его отрицательную клемму к «массе», а положительную - к клемме «Ш» генератора;

- по вольтметру постоянного тока со шкалой до 20...30 В, подключаемого к «массе» и клемме «В» или «+» генератора или реле-регулятора: генераторная установка исправна, если при но­минальном режиме работы прогретого двигателя значение напря­жения находится в соответствующем интервале (табл. 3.5.1). В противном случае проверяют натяжение ремня привода генератора, положение винта сезонной регулировки или регулируют электромеханическое реле регулятора напряжения изменением натяжения пружины вибратора при неработающем двигателе и отключенной «массе». Причем для снижения уровня, поддержи­ваемого регулятором напряжения, необходимо ослаблять натяже­ние пружины как для контактных, так и для контактно-транзи­сторных реле-регуляторов.

Проверка технической исправности генератора включает оп­ределение частоты вращения ротора, при которой генератор воз­буждается до номинального напряжения без нагрузки и при но­минальной нагрузке, задаваемой величиной тока нагрузки (табл. 3.1, 3.2).